EP2428730A1 - Verfahren zur Herstellung von Kondensator- oder Wärmetauscherrohrböden/-rohrplatten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Kondensator- oder Wärmetauscherrohrböden/-rohrplatten Download PDF

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EP2428730A1
EP2428730A1 EP10177863A EP10177863A EP2428730A1 EP 2428730 A1 EP2428730 A1 EP 2428730A1 EP 10177863 A EP10177863 A EP 10177863A EP 10177863 A EP10177863 A EP 10177863A EP 2428730 A1 EP2428730 A1 EP 2428730A1
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EP
European Patent Office
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base material
adhesive
support material
heat exchanger
condenser
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Withdrawn
Application number
EP10177863A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dominik Mensing
Uwe Natanski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00—Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10—Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/107—Protection of water tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F28F19/06—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
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    • F28F21/089—Coatings, claddings or bonding layers made from metals or metal alloys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/02—Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials
    • F28F2275/025—Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials by using adhesives

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of condenser or method for the production of condenser or heat exchanger tube plates / tubes plates, wherein a base material is used, which is connected to a support material.
  • the condenser or heat exchanger tube plates / tubes plates are therefore provided with a sufficient corrosion protection against these cooling media, which is done by plates, which are used as tubesheet or tube plate, is plated with a support material made of titanium or austenitic materials, the Pad material forms the appropriate corrosion protection.
  • the support material must have sufficient adhesion with the base material. Furthermore, a fast and rapid production of the pipes should be possible.
  • the object of the invention is to provide a cost-effective production process.
  • This object is achieved by a method for the production of condenser or heat exchanger tube plates / tubes plates, wherein a base material is used, which is connected to a support material, wherein the support material is glued with an adhesive on the base material.
  • the invention is therefore based on the idea no longer to use the elaborate explosive cladding, but to stick the support material with the aid of suitable adhesives on the base material. An explosive plating would thus be completely eliminated. Bonding would result in cost advantages of more than 50%. Another advantage of the bonding method over explosive cladding is that shorter production times are possible since the complex measures for explosive cladding are eliminated. Furthermore, there are fewer security risks in bonding compared to the high security risks associated with handling explosives.
  • the adhesive is applied with a brush, a roller or a spatula.
  • the adhesive is applied on one side either only on the base material or only on the support material.
  • a comparatively fast production is possible because the adhesive has to be applied only on one side.
  • an adhesive based on epoxy resin is used. Measurements and tests have shown that an optimal connection between the base material and the cladding material is possible through the use of epoxy resin as adhesive.
  • the base material is sheet metal and the support material is titanium or an austenitic material. Especially this combination leads to an excellent protection against corrosion when used in aggressive or corrosive cooling media.
  • a base material 1 is first arranged and possibly fixed in place by means of devices.
  • a support material 2 is arranged above the base material 1 in a suitable manner in a next process step.
  • a slight gap 4 is between the support material 2 and the base material 1 between the support material 2 and the base material 1 between the support material 2 and the base material 1 between the support material 2 and the base material 1 between the support material 2 and the base material 1 between the support material 2 and the base material 1 a slight gap 4, wherein in the illustration according to FIG. 1 the gap 4 is exaggerated strong.
  • an explosive charge which is formed as a loose bed, is applied locally in the vicinity of the support material 2 in a suitable manner.
  • a detonation which are symbolized by detonation arrows 5
  • the disadvantage here is that the surface is formed by possibly occurring forces inhomogeneities wavy.
  • the method according to the invention is characterized in that an adhesive 3 which is produced on the basis of epoxy resins is used.
  • the base material 1 is fixed in a stationary manner in a first method step and provided with the adhesive 3.
  • the support material 2 can be fixed in place and provided with the adhesive 3.
  • the application of the adhesive 3 by means of a brush, a roller or a spatula. The application should be such that the density distribution of the adhesive 3 on the surface of the base material 1 and the support material 2 is uniform.
  • the base material 1 is bonded together with the support material 2, wherein at the beginning of the curing time of the adhesive 3 of the base material 1 relative to the support material 2 can be moved, thus allowing alignment of the two materials.
  • the hardening time of the adhesive 3 is the time in which the adhesive 3 by chemical processes, the base material 1 with the support material 2 mechanically / physically (adhesively) connects. After the curing time of the adhesive 3 is usually cured and a displacement of the base material 1 relative to the support material 2 is then no longer possible.
  • a sheet is used as the base material 1.
  • a support material 2 titanium or austenitic material is used as a support material 2 titanium or austenitic material is used. The support material 2 is exposed during operation aggressive and corrosive fluid media.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a heat exchanger tube bottom / tube plate (6) can be seen.
  • the heat exchanger tube plates / tubes plates are pierced by means of condenser or heat exchanger tubes (9) at puncture points (7) and thus create a fluidic connection between a cooling water chamber (8) and the interior of the condenser or heat exchanger tubes (9).
  • the condenser or heat exchanger tubes (9) are firmly connected to the heat exchanger tube plates / tube plates.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kondensator- oder Wärmetauscherrohren, wobei ein Grundwerkstoff (1) per Klebung mit einem Auflagewerkstoff (2) verbunden wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kondensator- oder Verfahren zur Herstellung von Kondensator- oder Wärmetauscherrohrböden/-rohrplatten, wobei ein Grundwerkstoff verwendet wird, der mit einem Auflagewerkstoff verbunden wird.
  • In Dampfkraftwerken bzw. in Gas- und Dampfturbinenkraftwerken wird in einem Kreislauf Wasser zu Dampf erhitzt und nach einem thermodynamischen Entspannungsprozess wieder zu Wasser umgewandelt. Die Umwandlung des Dampfes in Wasser geschieht an Wärmetauscherrohren bzw. an Kondensatorrohren. Diese Kondensator- bzw. Wärmetauscherrohrböden/-rohrplatten werden in der Regel mit aggressiven und korrosiven Kühlmedien wie z. B. Salz-, Fluss- oder Brackwasser beaufschlagt. Es besteht hierbei die Gefahr, dass die Kondensator- oder Wärmetauscherrohrböden/-rohrplatten durch die aggressiven bzw. korrosiven Kühlmedien angegriffen und beschädigt werden.
  • Die Kondensator- oder Wärmetauscherrohrböden/-rohrplatten werden deswegen mit einem ausreichenden Korrosionsschutz gegen diese Kühlmedien versehen, was dadurch geschieht, dass Bleche, die als Rohrboden bzw. Rohrplatte eingesetzt werden, mit einem Auflagewerkstoff aus Titan bzw. aus austenitischen Werkstoffen plattiert wird, wobei der Auflagewerkstoff den angemessenen Korrosionsschutz bildet.
  • Der Auflagewerkstoff muss eine ausreichende Haftung mit dem Grundwerkstoff aufweisen. Des Weiteren sollte eine schnelle und zügige Herstellung der Rohre möglich sein.
  • Es ist bekannt, den Auflagewerkstoff mit dem Grundwerkstoff mittels einer Sprengung zu verbinden. Allerdings werden bei dieser Sprengplattierung die Grundwerkstoffe und die Auflagewerkstoffe mechanisch stark beansprucht. Es ist durchaus möglich, dass der Grundwerkstoff, der z. B. aus einem Blech besteht, stark deformiert werden kann. Nach der Sprengplattierung erfolgt in der Regel ein aufwändiges Richten und Reinigen der Bleche. Nach diesem Verfahrensschritt erfolgt häufig eine zerstörende oder zerstörungsfreie Prüfung des hergestellten Werkstoffes.
  • Die Herstellungskosten solcher Bauteile sind aufgrund des aufwändigen Herstellungsverfahrens vergleichsweise hoch.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges Herstellungsverfahren anzugeben.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Kondensator- oder Wärmetauscherrohrböden/-rohrplatten, wobei ein Grundwerkstoff verwendet wird, der mit einem Auflagewerkstoff verbunden wird, wobei der Auflagewerkstoff mit einem Kleber auf dem Grundwerkstoff verklebt wird.
  • Die Erfindung geht somit von dem Gedanken aus, nicht mehr die aufwändige Sprengplattierung zu verwenden, sondern den Auflagewerkstoff mit Hilfe von geeigneten Klebern auf den Grundwerkstoff zu kleben. Eine Sprengplattierung würde somit gänzlich entfallen. Durch die Klebung würden sich dadurch Kostenvorteile von über 50% ergeben. Ein weiterer Vorteil des Klebeverfahrens gegenüber der Sprengplattierung liegt darin, dass kürzere Fertigungszeiten möglich sind, da die aufwändigen Maßnahmen für die Sprengplattierung entfallen. Des Weiteren sind geringere Sicherheitsrisiken beim Kleben vorhanden im Vergleich zu den hohen Sicherheitsrisiken beim Umgang mit Sprengstoffen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • So ist es vorteilhaft, die Fügeteile bis zur Aushärtung durch Fixierung gegen Verschieben zu sichern. Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, nach dem Aufbringen des Klebers den Grundwerkstoff gegenüber dem Auflagewerkstoff zu verschieben, um dadurch eine optimale Ausrichtung des Auflagewerkstoffs gegenüber dem Grundwerkstoff zu haben. Anschließend wird der Auflagewerkstoff gegenüber dem Grundwerkstoff fixiert.
  • Vorteilhafterweise wird der Kleber mit einem Pinsel, einer Rolle oder einem Spachtel aufgetragen. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird der Kleber einseitig entweder nur auf dem Grundwerkstoff oder nur auf dem Auflagewerkstoff aufgebracht. Dadurch ist eine vergleichsweise schnelle Fertigung möglich, da der Kleber lediglich nur auf einer Seite aufgebracht werden muss.
  • Vorteilhafterweise wird ein Kleber auf Basis von Epoxidharz verwendet. Messungen und Versuche haben gezeigt, dass eine optimale Verbindung zwischen dem Grundwerkstoff und dem Auflagewerkstoff möglich ist durch die Verwendung von Epoxidharz als Klebestoff.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung wird als Grundwerkstoff Blech und als Auflagewerkstoff Titan oder ein austenitischer Werkstoff verwendet. Gerade diese Kombination führt zu einem hervorragenden Schutz gegenüber Korrosion beim Einsatz in aggressiven bzw. korrosiven Kühlmedien.
  • Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    einen Vergleich zwischen dem herkömmlichen Sprengplattierverfahren und dem erfindungsgemäßen Klebeverfahren;
    Figur 2
    eine Querschnittsansicht.
  • In der Figur 1 wird zunächst ein Grundwerkstoff 1 angeordnet und eventuell mittels Vorrichtungen ortsfest fixiert. Im Verfahren gemäß dem Stand der Technik, was durch eine Sprengplattierung erfolgt, wird in einem nächsten Verfahrensschritt ein Auflagewerkstoff 2 über dem Grundwerkstoff 1 in geeigneter Weise angeordnet. Zwischen dem Auflagewerkstoff 2 und dem Grundwerkstoff 1 ist ein geringfügiger Spalt 4, wobei in der Darstellung gemäß Figur 1 der Spalt 4 übertrieben stark dargestellt ist.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt wird in geeigneter Weise eine Sprengladung, die als lose Schüttung ausgebildet ist, lokal in die Nähe des Auflagewerkstoffs 2 aufgebracht. Durch eine Detonation, die durch Detonationspfeile 5 symbolisiert sind, erfolgt eine Druckwelle, die auf den Auflagewerkstoff 2 wirkt. Dadurch erfolgt eine Kraft, die den Auflagewerkstoff 2 unter großer Kraftentfaltung mit dem Grundwerkstoff 1 verbindet. Nachteilig ist hierbei, dass die Oberfläche durch eventuell auftretende Kräfte Inhomogenitäten wellig ausgebildet ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Kleber 3, der auf Basis von Epoxidharzen hergestellt ist, eingesetzt wird. Erfindungsgemäß wird in einem ersten Verfahrensschritt der Grundwerkstoff 1 ortsfest fixiert und mit dem Kleber 3 versehen. In einer alternativen Ausführungsform kann der Auflagewerkstoff 2 ortsfest fixiert und mit dem Kleber 3 versehen werden. Das Auftragen des Klebers 3 erfolgt mittels eines Pinsels, einer Rolle oder eines Spachtels. Die Auftragung sollte dabei derart sein, dass die Dichte-Verteilung des Klebers 3 auf der Oberfläche des Grundwerkstoffs 1 bzw. des Auflagewerkstoff 2 gleichmäßig ist.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt wird der Grundwerkstoff 1 mit dem Auflagewerkstoff 2 miteinander verklebt, wobei zu Beginn der Härtezeit des Klebers 3 der Grundwerkstoff 1 gegenüber dem Auflagewerkstoff 2 verschoben werden kann, um somit ein Ausrichten der beiden Werkstoffe zu ermöglichen. Die Härtezeit des Klebers 3 ist diejenige Zeit, in der der Kleber 3 durch chemische Prozesse den Grundwerkstoff 1 mit dem Auflagewerkstoff 2 mechanisch/physikalisch (adhesiv) verbindet. Nach der Härtezeit ist der Kleber 3 in der Regel ausgehärtet und ein Verschieben des Grundwerkstoffs 1 gegenüber dem Auflagewerkstoff 2 ist anschließend nicht mehr möglich.
  • Als Grundwerkstoff 1 wird ein Blech verwendet. Als Auflagewerkstoff 2 wird Titan oder austenitischer Werkstoff verwendet. Der Auflagewerkstoff 2 wird im Betrieb aggressiven und korrosiven Fluidmedien ausgesetzt.
  • In der Figur 2 ist eine Querschnittsansicht eines Wärmetauscherrohrboden/-rohrplatte (6) zu sehen. Die Wärmetauscherrohrböden/-rohrplatten werden mittels Kondensator- oder Wärmetauscherrohre (9) an Durchstoßstellen (7) durchstoßen und schaffen somit eine strömungstechnische Verbindung zwischen einem Kühlwasserraum (8) und dem Inneren der Kondensator- oder Wärmetauscherrohre (9). Die Kondensator- oder Wärmetauscherrohre (9) werden mit den Wärmetauscherrohrböden/-rohrplatten fest verbunden.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung von Kondensator- oder Wärmetauscherrohrböden/-rohrplatten,
    wobei ein Grundwerkstoff (1) verwendet wird, der mit einem Auflagewerkstoff (2) verbunden wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Auflagewerkstoff (2) mit einem Kleber (3) auf dem Grundwerkstoff (1) verklebt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    wobei nach dem Verkleben der Grundwerkstoff (1) mit dem Auflagewerkstoff (2) während der Härtezeit des Klebers (3) fixiert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei der Kleber (3) mittels Pinsel, Rolle oder Spachtel aufgetragen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    wobei der Kleber (3) einseitig entweder nur auf dem Grundwerkstoff (1) oder nur auf dem Auflagewerkstoff (2) aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei ein Kleber (3) auf Basis von Epoxidharz verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei ein Blech als Grundwerkstoff (1) verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei ein Auflagewerkstoff (2) aus Titan oder austenitischen Werkstoffen verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Grundwerkstoff (1) und der Auflagewerkstoff (2) zu Rohren verarbeitet werden.
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