JPH01306072A - 熱交換器の伝熱管と管板との溶接方法 - Google Patents

熱交換器の伝熱管と管板との溶接方法

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JPH01306072A
JPH01306072A JP13140588A JP13140588A JPH01306072A JP H01306072 A JPH01306072 A JP H01306072A JP 13140588 A JP13140588 A JP 13140588A JP 13140588 A JP13140588 A JP 13140588A JP H01306072 A JPH01306072 A JP H01306072A
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JP
Japan
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heat exchanger
tube
exchanger tube
welding
welded
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JP13140588A
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English (en)
Inventor
Seigo Watanabe
誠吾 渡辺
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は熱交換器の伝熱管と管板との溶接方法に係り、
特に管板間に一直線状の複数の伝熱管を配置して構成さ
れる熱交換器の伝熱管と管板との溶接方法に関する。
(従来の技術) 従来、−直線状の伝熱管(以下、単に伝熱管と称する)
を採用する多管式熱交換器においては、最初一方の管板
に伝熱管の一端を溶接し、次にその他端を他方の管板に
溶接し、順次伝熱管を管板に組込みながら同一手順を繰
り返す方法が用いられる。この場合、溶接施工方法には
第5図に示されるように伝熱管1を管板2の貫通孔3に
大部分挿入して管板2の表面に近い箇所を溶接する方法
(a)管板2の裏面側に突起部4を形成して伝熱管1の
縁端と突き合わせ溶接する方法(b)管板2の貫通孔3
に伝熱管1の一部を挿入して溶接する方法(c)管板2
の貫通孔3を貫いた状態に取付けられる伝熱管1を管板
2の表面で溶接する方法(d)管板2の表面側に突起部
4を形成し、貫通孔3を貫いて取付けられる伝熱管1を
溶接する方法(e)および管板2の表面側に突起部4を
形成し、貫通孔3を貫いて取付けられる伝熱管1と突起
部4の双方の縁端を面一に保って溶接する方法(f)等
がある。なお、図中符号5は溶接部を示している。通常
、これらの方法が単独または2形式組合わせ(管板ごと
に適用形式を相違させる)で用いられる。適用方式がど
れであっても施工手順は先に述べたように最初伝熱管1
の一端が管板2に溶接され、次に、同じ伝熱管1の他端
がもう一つの管板(図示せず)に溶接されて順次仕上げ
られて行く。
第6図はこのような手順で最初の一本に続く、二本目の
溶接が完了した状態を示すもので、伝熱管6aが最初の
一本であり、伝熱管6bが二本目として示される。なお
、ここで、管板7 a s 7 bはこのとき固定され
た状態にある。また、符号8は貫通孔を示している。伝
熱管6bが溶接された後、大気中に放置された溶接部9
が冷え、図中矢印で示すような引張力が生じる。この引
張力によって管板7a、7bが互いに引き寄せられ、伝
熱管6bに隣接する伝熱管6aに圧縮力が作用する。
そして、この後、三本、四本、五本と伝熱管が管板7a
、7bに溶接される度に、伝熱管6aには先の圧縮力に
重畳して第2、第3、第4の圧縮力が、また伝熱管6b
にはこの第2、第3、第4の圧縮力がやはり重畳して加
えられ、これらの伝熱管6a、6bがこの圧縮力の累積
によって変形ないし座屈してしまう場合がある。
(発明が解決しようとする課題) ところで、このような課題を解決するために原理的に異
なる二つの方法が提案されている。その一つは第7図に
示される機構部品を用いるやり方である。伝熱管10は
軸方向に一箇所切断され、そこにベローズ11が介装さ
れている。伝熱管10の軸方向に発生する引張力は軸方
向に自在に伸縮するベローズ11によって残らず吸収さ
れ、隣接する伝熱管10には微少なりとも歪みを生じさ
せるような力は一切加えられないという、この種の機構
部品の特徴を最大限に利用した構成を備えている。
しかしながら、多管式熱交換器においては伝熱管10は
数百本を超える単位で扱われるのが普通であり、高価な
ベローズ11が伝熱管10と同数必要なこと、また両者
を一体に結合するにはベローズ11を伝熱管10に溶接
しなければならないために加工費がかさむことなどの理
由から経済性が大きく損なわれてしまう欠点がある。
もう一つのやり方はこのような機構部品を介在させるこ
となく、溶接施工中に応力自体を解消させてしまうとい
う方法である。例えば特公昭61−16236号公報に
その一例が開示されている。
ここでは、溶接部の熱収縮が予想されるときに冷却作用
を伝熱管に与えて引張力を消滅させてしまうやり方が示
されている。
しかしながら、伝熱管を冷却して一定の温度以下に上げ
ないとする方法は冷気の供給と維持に多大な努力を強い
られ、熱交換器の製造コストを大幅に増加させてしまう
。そのうえ、伝熱管1本毎の冷却温度を一定させるため
に施工条件が整うまでの待ち時間が多くなり、工期が遅
延してしまう等の不都合が生じる。
したがって、本発明の目的は経済性等を損なうことなく
、伝熱管の座屈荷重を消滅させることのできる熱交換器
の伝熱管と管板との溶接方法を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために本発明は、互いに離間して設
けられた2枚の管板の間に一直線状の複数の伝熱管を配
置し、該伝熱管の一端を一つの管板に溶接した後に、そ
の他端を他の管板に溶接する熱交換器の伝熱管と管板と
の溶接方法において、伝熱管の他端を他の管板に溶接す
るにあたり、溶接施工中、伝熱管軸方向に圧縮荷重を作
用せしめることを特徴とするものである。
(作用) 本発明の原理について第2図を参照して説明する。ここ
で、本図の熱交換器の構成は従来技術によるものと同一
であり、また二本示された伝熱管のうち、符号T2は伝
熱管T1の溶接が行われた後で溶接される伝熱管を示し
ている。
一般に、長さlの伝熱管T2に軸方向の荷重が加わると
、歪みが生じるが、この歪みと荷重との関係は次式によ
って表わせる。
(以下余白) P     Δ℃ −■ E ψ □ 八       β Δ℃ パ・ P −□・AE ! ここに、Δ℃:伝熱管の伸びまたは縮み量P:伝熱管に
加わる軸荷重 A:伝熱管の断面積 E:縦弾性係数 圧縮力が軸荷重Pとして伝熱管T2に加えられた場合、
伝熱管T2に圧縮歪みを生じるが、この圧縮歪みによる
縮み量Δ℃を熱収縮によって生じる逆方向の歪み、つま
り引張り歪みによってもたらされる伸び量Δβと同等と
なるように定める。
これにより双方の歪みを相殺して伝熱管T1に加えられ
る圧縮力を減少させる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明による伝熱管と管板との溶接方法に係る
工程図である。図中、符号12aは前に溶接された伝熱
管、符号12bは続いて溶接される伝熱管を各々示して
いる。管板7 as 7 bは各々正規の位置を占めて
おり、伝熱管12bの一端が管板7bに穿たれた貫通孔
8を貫いてその下面から突出状態に取付けられている。
この伝熱管12bの突出部にピストン13と直結されて
いる当て金14が係合されている。したがって、ピスト
ン13が移動するのに合わせて当て金14が上下方向に
動作し、当て金14と接している伝熱管12にはピスト
ン13の下面に圧油が作用した場合に圧縮力が加えられ
る。また、この圧縮力を除くにはピストン13の下面に
導かれた圧油を逃がす。
なお、図中符号15は駆動用シリンダー、符号16は溶
接トーチである。
施工手順について述べれば、伝熱管12aの溶接終了後
に伝熱管12bを管板7aの貫通孔8に挿入する。伝熱
管12bを管板7aに対して正規の位置に置き、そこで
溶接トーチ16を操作して管板7aと伝熱管12bとを
溶接する。溶接部9の冷却後に押し金14を伝熱管12
bの下端に当接し、駆動用シリンダー15内に圧油を導
いてピストン13を上方に移動させ、伝熱管12bを下
から上に押圧する。このとき、伝熱管12bに作用する
力を制御することにより任意の縮み量△1(第2図参照
)を得ることができる。この状態を保ちながら、溶接ト
ーチ16を操作して伝熱管12bと管板7bとを溶接し
、溶接終了後にシリンダー15内に導かれた圧油を逃が
して伝熱管12bに加えられていた圧縮力を取り除く。
上記の溶接方法によれば、溶接施工中における、例えば
伝熱管12bの周囲の温度を一定に保持する等の制約か
らは少なくとも自由であり、常温下にて作業が進められ
る。また、ベローズ等の機構部品は当然不必要であり、
経済性の面での有利さは格段に優れたものとなる。
なお、伝熱管が本実施例のように管板7b面から突出し
ない構造の熱交換器では次に述べる方法による。
すなわち、第3図において、符号17aは前に溶接され
た伝熱管、符号17bは続いて溶接される伝熱管を示し
ている。伝熱管17b内には管板7aの側から牽引用ピ
ストン18と直結された中空ロッド]9と、この中空ロ
ッド19の先端部分に装着された拡張器20とが挿入さ
れている。この拡張器20は中空ロッド19の内部を通
して拡張器用シリンダ21と連絡しており、ピストン2
2が移動して中空ロッド19内の封入された圧油の圧力
が上昇したとき、その外周が伝熱管17bの内面に押し
当てられ、双方の接触面で摩擦力が増大してXの箇所で
係合状態が得られるようになっている。したがって、牽
引用ピストン18が移動するのに合わせて伝熱管17b
のXよりも上の箇所に圧縮力が加えられる。また、この
圧縮力を除くには牽引用ピストン18を牽引時と逆の方
向に移動させる。なお、符号23は牽引用シリンダーで
ある。
本実施例の施工手順は上記実施例と同様であるが、伝熱
管17bとの係合状態が摩擦力である点に特徴を有し、
任意の箇所に圧縮力を作用させることができる。本実施
例では牽引力を制御して所定の縮み量△βを得る。
また、第4図は本発明のさらに異なる実施例を示すもの
で、伝熱管17bの軸方向略中央付近に筒状の保持器2
4が設けられている。この保持器24は半割れ構造に作
られ、伝熱管]、 7 bが管板7a、7bに挿入され
た状態においても任意の箇所で着脱が可能な構成として
いる。また保持器24の半径方向に延在するロッドとピ
ストン25とが直結されて駆動用の伝達が可能になって
いる。
したがって、ピストン25が伝熱管17bの軸方向と直
角を保って移動するとき、保持器24に抱かれた伝熱管
17bはそこを中心として曲げられ、伝熱管17bの拘
束されていない管板7b側が軸方向に変位する。なお、
符号26は駆動シリンダーである。
本実施例の施工手順は上記各実施例と同様に進められる
。伝熱管17bには変位量Δ℃を保持して伝熱管17b
と管板7bとの溶接が行なわれる。
変位量Δ℃は保持器24に作用する力を変化させて調節
する。
[発明の効果] 以上説明したように本発明においては伝熱管を管板に溶
接するにあたり、溶接施工中、伝熱管軸方向に圧縮荷重
を作用せしめるようにしているから、溶接施工対象の伝
熱管の前に溶接された他の伝熱管に生じる座屈荷重を消
滅させることができる。したがって、本発明によれば、
経済性を損なうことなく、熱交換器の伝熱管の変形ない
し破損等を防止することが可能であり、優れて有用であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す工程説明図、第2図は本
発明方法に係る原理説明図、第3図および第4図は本発
明の他の実施例を示す工程説明図、第5図は従来の伝熱
管と管板との溶接方法を示す工程説明図、第6図は伝熱
管に生じる圧縮力について示す説明図、第7図は機構部
品を組込んで座屈荷重の軽減を図るようにした伝熱管の
構成図である。 7a、7b・・・・・・管板 12a% 17a・・・前に溶接された伝熱管12b、
17b・・・続いて溶接される伝熱管13.18.22
.25・・・ピストン14・・・・・・・・・・・・・
・・当て金19・・・・・・・・・・・・・・・中空ロ
ッド20・・・・・・・・・・・・・・・拡張器24・
・・・・・・・・・・・・・・保持器代理人 弁理士 
則 近 憲 佑 同    第子丸  健 第1 目 P 第2図 銘3図 共4目 第5図 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 互いに離間して設けられた2枚の管板の間に一直線状の
    複数の伝熱管を配置し、該伝熱管の一端を前記一の管板
    に溶接した後に、その他端を前記他の管板に溶接する熱
    交換器の伝熱管と管板との溶接方法において、前記伝熱
    管の他端を前記他の管板に溶接するにあたり、溶接施工
    中、伝熱管軸方向に圧縮荷重を作用せしめることを特徴
    とする熱交換器の伝熱管と管板との溶接方法。
JP13140588A 1988-05-31 1988-05-31 熱交換器の伝熱管と管板との溶接方法 Pending JPH01306072A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102581435A (zh) * 2012-03-19 2012-07-18 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 高压加热器疏冷段中低合金钢管板的焊接工艺
JP2013202625A (ja) * 2012-03-27 2013-10-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 蒸気発生器製造方法

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