專利名稱：一種換熱器的內(nèi)孔焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接方法，該焊接方法適合于換熱器的換熱管與管板之間的氬弧焊焊接。
背景技術(shù)：
換熱器的換熱管與管板之間的普通焊接方法是在管板的外側(cè)，采用氬弧焊的方法將穿過管板的換熱管與管板焊接在一起，屬于角焊縫形式。這種焊接方法，工藝介質(zhì)流入換熱管時，會直接沖刷焊縫。
低壓反應(yīng)水冷凝器是用于生產(chǎn)硝酸的重要設(shè)備，其作用是將氧化氮氣中的冷凝液快速冷凝。換熱器的管程介質(zhì)為氧化氮氣(中度危害)，殼程介質(zhì)為冷凝水。由于低壓反應(yīng)水冷凝器工作環(huán)境惡劣，溫度變化大，管程介質(zhì)對焊縫的沖刷腐蝕嚴重，所以，不適合采用普通焊接方法焊接設(shè)備工藝氣體入口端的換熱管與管板。
內(nèi)孔焊接方法是將專用焊槍插入換熱管中，采用無焊絲自動氬弧焊接的方法，將換熱管與管板焊接起來，屬于對接焊縫形式。內(nèi)孔焊接方法可以避免工藝介質(zhì)直接沖刷焊縫，在承受交變應(yīng)力和防止液體沖刷方面均優(yōu)于傳統(tǒng)的普通焊接方式。
日本在八十年代最早采用內(nèi)孔焊接方法應(yīng)用于低壓反應(yīng)水冷凝器上入口端換熱管與管板之間的焊接，其焊接方法是先在管板上鉆好直徑與換熱管內(nèi)徑相同的圓孔，再于管板的內(nèi)孔焊端加工出一個直徑相當于換熱器外徑的凹臺，焊接時將換熱管插入凹臺內(nèi)，氬弧焊槍插入管孔進行焊接。
這種內(nèi)孔焊接方法雖然管板加工簡單，焊接時換熱管可插入凹臺中，換熱管與管板的對接方便，但是也存在不足之處，首先是焊接后的應(yīng)力不能釋放；其次，焊接時管板升溫比換熱管慢，影響焊接質(zhì)量；同時，由于焊縫位于管板的內(nèi)部，焊接后也不方便觀測焊接的質(zhì)量好壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種換熱器的內(nèi)孔焊接方法，以降低焊接應(yīng)力，保證焊接質(zhì)量，從而提高換熱器的使用壽命。
本發(fā)明的換熱器內(nèi)孔焊接方法包括在換熱器的管板上加工圓孔；在管板上的內(nèi)孔焊端，圍繞每個圓孔加工環(huán)形凹槽作為應(yīng)力釋放槽，使圓孔與環(huán)形凹槽之間構(gòu)成一個環(huán)形凸臺；換熱管與管板上的環(huán)形凸臺對接在一起；將氬弧焊槍插入換熱管中，對接縫處進行氬弧焊內(nèi)孔焊接。
其中，換熱器管板上加工的圓孔直徑與換熱管的內(nèi)徑相同，環(huán)形凹槽的內(nèi)徑不小于換熱管的外徑。
更優(yōu)選的是，環(huán)形凹槽的內(nèi)徑與換熱管的外徑相等，此時，環(huán)形凸臺的厚度與換熱管的管壁厚度相同。
本發(fā)明由于在每根換熱管周圍的管板上都加工環(huán)形凹槽作為應(yīng)力釋放槽，焊接時產(chǎn)生的應(yīng)力很容易釋放出來，從而降低了焊接應(yīng)力，同時，在焊接時管板上的環(huán)形凸臺升溫速度與換熱管的升溫速度基本接近，可以有效保證焊接的質(zhì)量，提高換熱器的使用壽命，具有很好的焊接性能，而且焊接后的焊縫位于管板的表面，也便于觀測焊接質(zhì)量的好壞。
除用于生產(chǎn)硝酸的低壓反應(yīng)水冷凝器外，其它具有溫度變化大、產(chǎn)生交變應(yīng)力、對焊縫沖刷腐蝕嚴重等特點的工作狀況較差的換熱器，都可以使用本發(fā)明的內(nèi)孔焊接方法制作，可以有效提高換熱器的使用壽命。


圖1是本發(fā)明內(nèi)孔焊接方法的示意圖。
具體實施例方式
低壓反應(yīng)水冷凝器是生產(chǎn)硝酸的重要設(shè)備，該設(shè)備為管殼式換熱器，總長14.6m，管板直徑φ2124mm，管板上均布有2020根換熱管，設(shè)備換熱面積1798m2，凈重48055Kg。
制造低壓反應(yīng)水冷凝器時，首先加工好包括管板、換熱管、折流板、拉桿等冷凝器的內(nèi)部零件，再進行包括筒節(jié)的下料和卷制以及筒節(jié)之間的組對和焊接等工序，制作出換熱器的簡體，接著組裝管束并穿換熱管，再將管束穿入換熱器筒體內(nèi)，準備與管板對接進行內(nèi)孔焊接。
低壓反應(yīng)水冷凝器工藝氣體入口端管板2與換熱管4的內(nèi)孔焊接方法如圖1，首先在管板2上鉆出2020個孔徑為φ21.40+0.05mm(與換熱管4的內(nèi)徑相同)的圓孔，接著在管板2與換熱管4連接的內(nèi)孔焊端每個圓孔的周圍都加工出一個φ29.4mm的環(huán)形凹槽6作為應(yīng)力釋放槽，環(huán)形凹槽6的槽寬3mm，槽深3mm，從而在圓孔與環(huán)形凹槽6之間形成一個環(huán)形凸臺，環(huán)形凸臺的寬度與換熱管4的管壁厚度相同。焊接時，將換熱管4對準管板2上的環(huán)形凸臺，氬弧焊槍1插入管板2內(nèi)，鎢極3對準管板2與換熱管4的連接處，采用無焊絲雙面氬氣保護自動氬弧焊進行焊接。焊接后的焊縫5立即進行單根局部0.54MPa水壓實驗，以保證每根換熱管4的內(nèi)孔焊接質(zhì)量。
接著再采用普通焊接方法，將換熱管4的另一端與換熱器出口端管板焊接在一起，并進行換熱管的貼脹，最后制作并焊接管箱。
低壓反應(yīng)水冷凝器制造好后，根據(jù)設(shè)計要求，按照GB150-1998標準分別對設(shè)備殼程進行0.58MPa水壓試驗，對管程進行0.54MPa水壓試驗，合格率達到100％；按照HG20584-98標準對殼程進行0.48MPa的1％氨滲漏試驗，合格率100％。
新制作的低壓反應(yīng)水冷凝器于2005年1月13日安裝后投入生產(chǎn)運行，至今沒有發(fā)現(xiàn)任何異常問題。
權(quán)利要求
1.一種換熱器的內(nèi)孔焊接方法，包括在換熱器的管板上加工圓孔；在管板上的內(nèi)孔焊端，圍繞每個圓孔加工環(huán)形凹槽，使圓孔與環(huán)形凹槽之間構(gòu)成一個環(huán)形凸臺；換熱管與管板上的環(huán)形凸臺對接在一起；將氬弧焊槍插入換熱管中，對接縫處進行氬弧焊內(nèi)孔焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換熱器內(nèi)孔焊接方法，其特征是在換熱器管板上加工圓孔的直徑與換熱管的內(nèi)徑相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的換熱器內(nèi)孔焊接方法，其特征是環(huán)形凹槽的內(nèi)徑不小于換熱管的外徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的換熱管內(nèi)孔焊接方法，其特征是環(huán)形凹槽的內(nèi)徑等于換熱管的外徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種換熱器的內(nèi)孔焊接方法，是在換熱器的管板上加工圓孔，管板內(nèi)孔焊端圓孔周圍加工環(huán)形凹槽作為應(yīng)力釋放槽，在圓孔與環(huán)形凹槽之間構(gòu)成環(huán)形凸臺，將換熱管與環(huán)形凸臺對接在一起，氬弧焊槍插入換熱管中對接縫處進行氬弧焊內(nèi)孔焊接。本發(fā)明在每根換熱管周圍的管板上都加工環(huán)形凹槽作為應(yīng)力釋放槽，焊接時產(chǎn)生的應(yīng)力容易釋放出來，降低了焊接應(yīng)力，管板環(huán)形凸臺升溫速度與換熱管升溫速度基本接近，可以有效保證焊接的質(zhì)量，提高換熱器的使用壽命。
文檔編號B23K101/14GK1792532SQ20051004827
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者郭繼承, 陳亮, 王彥靈, 彭衛(wèi)華, 姬天德 申請人:天脊煤化工集團有限公司