專利名稱:在管座之間固定管子的方法
本發(fā)明涉及一種在換熱器的管座之間固定管子的方法。管座通過一個(gè)最好為剛性的外殼聯(lián)結(jié)起來。其中，管子和/或管座由一種鋼制成，這種鋼材經(jīng)過一道焊接工序后必須退火，以消除應(yīng)力。當(dāng)帶有在兩個(gè)管座之間的多根管子的換熱器作這種熱處理時(shí)，不可避免地會(huì)有局部性的溫度區(qū)別，因此，即使非常小心地進(jìn)行熱處理，也還是會(huì)在換熱器中產(chǎn)生應(yīng)力。這種應(yīng)力對(duì)于在換熱器中分隔要加熱或要冷卻的介質(zhì)的管子和管座之間的焊縫非常不利。除此以外，這種已知結(jié)構(gòu)的修理費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，而且昂貴。
迄今為止，為了在換熱器的管座之間固定管子，一般均將管端與管座直接焊接，這樣，由于管子和/或管座的材料要求在一道焊接工序后必須退火消除應(yīng)力，因此至少在換熱器的焊縫區(qū)進(jìn)行熱處理，以消除由于焊接造成的局部應(yīng)力和脆化。
此外已知，用于生產(chǎn)換熱器的管座外側(cè)覆以一種金屬包覆層。在這種情況下，當(dāng)管子由一種在焊接后必須進(jìn)行熱處理以消除局部應(yīng)力和脆化的鋼材制成時(shí)，也必須對(duì)管子和金屬包覆層之間的焊縫進(jìn)行熱處理。在這種情況下，修理時(shí)可以通過在包覆的金屬中塞入栓塞的辦法來堵塞一根或幾根管子，栓塞由與包覆的金屬層相同的材料，或一種與之等效的材料制成。因?yàn)樗ㄈ慌c包覆的金屬相焊接，所以在修理時(shí)不需要后續(xù)的熱處理。這些用栓塞堵住的管子當(dāng)然不再起熱交換的作用。
本發(fā)明的目的是提出一種換熱器管座之間固定管子的方法，用這種方法可以使管子和管座之間的連接不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，并可簡(jiǎn)單修理，即使管子和/或管座是由一種在焊接后須退火消除應(yīng)力的鋼材制成的。本發(fā)明達(dá)到這一目的的方法所具有的特征是，管子至少在一端通過焊接一個(gè)管段來加長，加長的管段由一種無需熱處理可以焊接的材料制成;至少在兩個(gè)管座中的一個(gè)的外側(cè)，焊接加長安裝管子的孔的套管，套管至少在自由端是由一種無需熱處理而可焊接的材料制成;最晚在進(jìn)行了所有要求熱處理的焊接工序后進(jìn)行一次最終熱處理，這時(shí)，這些管子充其量只是將其一端固定在有關(guān)的管座上;插入的管子僅通過其延長管段和套管的自由端間接地與管座焊接在一起。
由于管子和管座的焊接僅僅經(jīng)由延長管段和套管的自由端，而它們的材料不要求隨后進(jìn)行熱處理，因此排除了將換熱器在兩個(gè)管端均固定在管座上之后再次進(jìn)行熱處理的必要性，而這種熱處理導(dǎo)致產(chǎn)生不可控制和不可避免的應(yīng)力。管子和延長管段以及套管與管座之間的焊縫事先進(jìn)行的熱處理，可以分別進(jìn)行，或與整個(gè)換熱器的熱處理合起來一起進(jìn)行，在后面這種情況下，管子至多只有一端固定在有關(guān)的管座上，因此管子的另一端在熱處理過程中可以自由地在另一個(gè)管座的孔中伸長。于是避免產(chǎn)生不可控制的應(yīng)力。
按本發(fā)明的方法制造的在管子、延長管段和套管上的焊縫，都是完全可以檢驗(yàn)的，它們均處于換熱器工作中不出現(xiàn)應(yīng)力的區(qū)域。因此不會(huì)在工作中使焊縫損壞。如果一根或幾根管子出現(xiàn)損壞，可以按本發(fā)明的方法來修理，或更換個(gè)別管子，而且沒有必要進(jìn)行后續(xù)的熱處理。此外所有在這種修理中形成的焊縫都是完全可以檢驗(yàn)的。
在本發(fā)明方法的一個(gè)最佳設(shè)計(jì)中，管子通過現(xiàn)有的方法進(jìn)行液壓擴(kuò)張以固定在管座中，這時(shí)，液壓擴(kuò)張亦在延長管段和套管的區(qū)域中進(jìn)行。因此，在延長管段和套管之間可能存在的間隙被閉合，所以在其他地方密封不好的情況下亦不會(huì)有介質(zhì)流入延長管段和套管之間。以這種方式防止了在換熱器工作時(shí)在該區(qū)出現(xiàn)損壞或泄漏。
本發(fā)明的方法可借助于附圖詳細(xì)說明。其中圖1通過按本發(fā)明的方法在兩個(gè)管座之間要加以固定的一根管子的縱剖面圖，這是在進(jìn)行固定之前但已完成準(zhǔn)備工作后的情況，以及圖2按本發(fā)明的方法完成連接后的相應(yīng)的縱剖面圖。
圖中只表示了兩個(gè)管座1和2的局部，它們有孔1a和2a，在孔中固定直管3的端頭。在圖1和2中表示了一根這樣的管子3和有關(guān)的管座1和2的局部。管座1和2以及管子3總合在一起構(gòu)成了換熱器的核心部分。
一個(gè)這樣的換熱器用來加熱或冷卻一種介質(zhì)，這種介質(zhì)或者通過管子3流動(dòng)，或者在管子3的外部流動(dòng)。因此，換熱是通過管子3的管壁進(jìn)行的。為此目的，在管座1和2之間的管束3被一個(gè)圖上未表示的外殼所包圍，外殼將管座1和2彼此連接起來。
在所表示的這個(gè)實(shí)施例中，無論是管座1和2，還是管子3均由焊接后必須退火消除應(yīng)力的鋼材制成，退火處理是為了消除焊接所帶來的局部應(yīng)力和脆化。在管座1的外側(cè)設(shè)金屬包覆層4，它是采用一種不作事后熱處理而可焊接的材料制成的，例如是一種高級(jí)合金鋼。盡管金屬包覆層4具有這種材料性質(zhì)，但仍有必要在管子3的端頭與金屬包覆層4焊接后進(jìn)行一次熱處理，因?yàn)樵诠茏?中的應(yīng)力和脆化必須經(jīng)過這種熱處理來消除。
在圖1和2所表示的實(shí)施例中，首先對(duì)管座1設(shè)金屬包覆層4。接著給兩個(gè)管座1和2鉆孔，以便制造出彼此對(duì)齊的孔1a和2a，用于晚些時(shí)侯裝入管子3。然后，鉆了孔的管座1和2與圖上未表示的外殼彼此有一定剛性地聯(lián)接在一起。
現(xiàn)在，在每根管子3上焊一個(gè)延長管段5，它與金屬包覆層4一樣，用一種無需熱處理可以焊接的材料制成。緊接著檢驗(yàn)由此而形成的焊縫6。
現(xiàn)在來制造套管7，它的內(nèi)徑稍大于具有延長管段5的管子3的外徑。套管7可整個(gè)由一種不作熱處理可以焊接的材料制成。不過在此實(shí)施例中，套管7是由一種在焊接后必須熱處理的鋼制成的。在這種情況下，套管7上焊接了一個(gè)延長段7a，它是由一種無需熱處理而可焊接的材料所制成的。焊縫8在制造后同樣要加以檢驗(yàn)。
在管子3和套管7作了這些準(zhǔn)備工作以后，應(yīng)將套管7焊在經(jīng)過車制槽2b準(zhǔn)備好了的管座2的外側(cè)，在接著將管子3裝入管座1和2的孔1a和2a中之前，要檢驗(yàn)由此而產(chǎn)生的焊縫9。
在本實(shí)施例中，通過液壓擴(kuò)張將各管子3的同一端固定在管座1上。為了使管子3在管座1上牢固配合，由圖可見，管座1在它的孔1a所在區(qū)域加工成圓形槽。管座1中的管端經(jīng)液壓擴(kuò)張后，將此管端與金屬包覆層4焊接起來。由此而形成的焊縫10接著應(yīng)加以檢驗(yàn)。
至此，制造的所有焊縫6、8、9和10至少有一部分是涉及在經(jīng)過一道焊接工序后必須退火以消除應(yīng)力的材料，所以要對(duì)整個(gè)部件進(jìn)行熱處理，這包括兩個(gè)通過外殼彼此聯(lián)結(jié)在一起的管座1和2，以及在一端即在管座1中被固定的管子3。在此熱處理過程中，管子3設(shè)有延長管段5的端頭在管座2的孔2a中自由移動(dòng)，因?yàn)楣茏?在這一端尚未與管座2相連接。因此，由于溫度不同所引起的長度變化不會(huì)在管子3內(nèi)部，或在管座1和2中造成應(yīng)力。以此方式特別可以避免在事先制造好的焊縫6、8、9和10中產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力會(huì)引起損壞焊縫。因而整個(gè)部件的熱處理比較簡(jiǎn)單和無困難地進(jìn)行。
在熱處理結(jié)束后的情況正如圖1中所示?，F(xiàn)在將管子3的迄今尚為自由的一端在管座2中進(jìn)行液壓擴(kuò)張。之后便將此管子3迄今尚為自由的一端緊靠在按本實(shí)施例同樣具有圓形槽的管座2的孔2a上，如圖2右部所示。在本實(shí)施例中，液壓擴(kuò)張亦在套管7和延長段7a的區(qū)域進(jìn)行，所以原先在管子3從管座2伸出的部分和設(shè)有延長段7a的套管7之間形成的間隙(見圖1)被消除。間隙被消除的情況也可由圖2看出，液壓擴(kuò)張區(qū)的大小在圖中用字母E來表示。這些目前在管座1和2中兩端固定的管子3只是在其延長管段5的地方與有關(guān)的套管7的延長段7a焊接起來。由此而形成的焊縫11不須熱處理，因?yàn)闊o論是延長管段5，還是延長段7a均由一種無需熱處理可以焊接的材料制成。因此不管是在熱處理后將自由管端通過液壓擴(kuò)張?jiān)诠茏?上的固定，還是隨后的經(jīng)由套管7間接地進(jìn)行管子與管座2的焊接均不要求后續(xù)的熱處理，而這種熱處理會(huì)在已加工好的部件中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。此外在現(xiàn)加工好的部件進(jìn)行壓力試驗(yàn)之前，此可自由接近的焊縫11可無困難地檢驗(yàn)。
如果按前述方法制造的換熱器在工作過程中有一根管子3損壞了，則沒有什么困難地可以將此管子3堵塞。為此目的可將一個(gè)栓塞插入延長管段5，并與之焊接起來，此栓塞同樣是由不需熱處理可焊接的材料制成。在另一端用一個(gè)由無需熱處理可以焊接的材料制成的蓋子覆蓋此管口，并將它與金屬包覆層4焊接起來。在這兩種情況下均不必進(jìn)行后續(xù)熱處理。
但是，修理時(shí)不僅可以通過堵塞該損壞了的管子3，而且也可以更換一根新的管子。這根管子在兩端設(shè)有由不需熱處理可以焊接的材料制成的延長管段5，所以兩個(gè)管端可不進(jìn)行隨后的熱處理而與套管7的延長段7a和金屬包覆層4焊在一起。如果焊縫11不密封，則只需要重新焊接。這里同樣不要求進(jìn)行熱處理。
符號(hào)表1 管座1a 孔2 管座2a 孔2b 車制槽3 管子4 金屬包覆層5 延長管段6 焊縫7 套管7a 延長段8 焊縫9 焊縫10 焊縫11 焊縫E 擴(kuò)張段寬度d 長度差
權(quán)利要求
1.在換熱器的管座之間固定管子的方法，管座通過一個(gè)最好是剛性的外殼聯(lián)結(jié)起來，其中管子和/或管座由經(jīng)一道焊接工序后必須退火以消除應(yīng)力的鋼材制成，其特征為管子(3)至少在一端通過焊接一個(gè)由一種無需熱處理而可焊接的材料制成的管段(5)來加長；至少在兩個(gè)管座中的一個(gè)(2)的外側(cè)，焊接加長安裝管子(3)的孔(2a)的套管(7)，套管至少在自由端是由一種無需熱處理而可焊接的材料制成；最晚在進(jìn)行了所有要求熱處理的焊接工序后進(jìn)行一次最終熱處理，這時(shí)，這些管子(3)至多只是將其一端固定在有關(guān)的管座(1)上；裝入的管子(3)僅通過其延長管段(5)和套管(7、7a)的自由端間接地與管座(2)焊接在一起。
2.按照權(quán)利要求
1所述之方法，其特征為管子(3)通過已知的方法進(jìn)行壓擴(kuò)張，以固定在管座(1、2)中;液壓擴(kuò)張亦在延長管段(5)和套管(7、7a)的區(qū)域(E)中進(jìn)行。
專利摘要
一種在換熱器的管座之間固定管子的方法。其中，管子和/或管座由經(jīng)過一道焊接工序后必須退火以消除應(yīng)力的鋼材制成。管子在一端通過焊接一個(gè)由一種無需熱處理而可焊接的材料制成的管段加長。在兩個(gè)管座之一個(gè)的外側(cè)焊接上由一種無需熱處理而可焊接的材料制成的套管。在進(jìn)行了所有要求熱處理的焊接工序后進(jìn)行一次最終熱處理，這時(shí)，這些管子充其量只是將其一端固定在有關(guān)的管座上。最后，裝入的管子僅通過其延長管段和套管的自由端間接地與管座焊接在一起。
文檔編號(hào)B23K9/028GK87102481SQ87102481
公開日1987年11月11日 申請(qǐng)日期1987年4月2日
發(fā)明者赫伯特·克里普斯, 米羅斯蘭·玻得霍爾斯基 申請(qǐng)人:巴爾克德股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan