[发明专利]具有强化传热元件的换热管的管内强化传热元件制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及领域换热设备领域，具体而言，涉及一种具有强化传热元件的换热管的管内强化传热元件制造工艺。

背景技术

在裂解炉、其它加热炉及换热设备中，加热的介质存在可能沉积杂质的情况，容易结焦或流体流动中有较厚的层流层，存在热效率不高、管壁结焦等缺陷，这就要求换热管具有更高的传热性能，且要求管内介质沿管径方向的温度尽量均匀。因此为增强换热管的换热效果，管内壁采用具有强化传热元件的换热管。目前有梅花管、具有螺旋翅片的裂化管及强化扭曲片管等。

内梅花炉管，其炉管内壁轧制出具有一定数量的梅花状的直翅片，翅片可以有效增加炉管换热的比表面积，从而增加炉管的吸热量。但由于该炉管的制造工艺为轧制炉管，梅花形翅片与炉管为一次轧制成型，因此使炉管的结构、翅片的形状受到限制。

现有技术中提供了一种具有螺旋翅片的裂化管，翅片形成在管的内表面上并且相对于管的轴线倾斜，离散地布置在一个或多个螺旋轨迹上。翅片用于搅拌管内流体，有效地促进热量传输到流体上。但由于管内翅片相对于管的轴线倾斜，且呈螺旋形分布，因此压力损失比较大。如果用于管内介质存在可能沉积杂质的情况，则不可避免的造成管内壁结垢，不易清理和维修。该管采用连续的堆焊焊接方法，发热量加大，在制作过程中对母材有一定的稀释作用，从而影响到母材的机械性能。

现有技术中还提供了一种具有强化扭曲片的换热管，该强化扭曲片采用静态铸造工艺制作而成，与离心铸造的炉管相比，其金属晶粒相对粗大，组织结构不够致密，特别是在高温蠕变强度值低于同等材料的离心铸造炉管，因此其使用寿命低于炉管，且该结构增加的炉管的对接焊缝量，给炉管的使用带来一定的风险。

发明内容

本发明提供一种具有强化传热元件的换热管的管内强化传热元件制造工艺，用以克服现有技术中存在的换热效率不高、管壁容易结焦等问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种具有强化传热元件的换热管的管内强化传热元件制造工艺，制造工艺包括敷焊环节和研磨环节，敷焊环节通过敷焊设备实现，研磨环节通过研磨设备实现，敷焊设备包括控制台、激光电源、工艺气体控制柜、电气和电子控制柜、激光头、驱动卡盘、送粉器、行走装置、中间托架和托架；研磨设备包括旋转装置、冷却液输送装置、磨具旋转驱动装置、带磨料研磨刷、转杆和连接杆；

制造工艺包括以下步骤：

用丙酮清洗加工完毕的合金管内壁，并向合金管中通入压缩空气进行干燥，并将干燥后的合金管的一端设置在驱动卡盘上，其另一端用托架支撑；

将激光头设置在行走装置上，通过控制行走装置将激光头导入合金管，并将激光头的敷焊喷嘴调整至设定的起始位置，其中，激光电源与激光头相连接，激光头配有水冷系统，在敷焊前将水冷系统的冷却水阀门打开并保持一定压力；

将合金粉末与烧结剂按一定比例混合并装入送粉器的送粉罐内，开启送粉器的载粉气体阀门，通过工艺气体控制柜控制载粉气体流量将合金混合粉末输送至激光头的敷焊喷嘴，其中，送粉器的输送管与激光头相连接；

根据预先输入控制台的所要形成的强化传热元件在合金管中的位置、形状和尺寸，控制驱动卡盘的周向运动和行走装置的轴向运动，敷焊喷嘴在合金管内部形成内凸焊点；

将形成内凸焊点的合金管的第一端夹持在旋转装置的卡盘上，其第二端固定在冷却液输送装置的托架上，冷却液输送装置内部装有不锈钢滚珠轴承，合金管与冷却液输送装置的托架为锥度密封接触；

通过磨具旋转驱动装置将与转杆相连接的连接杆移至合金管的第一端，将至少一只带磨料研磨刷安装在磨具旋转驱动装置的连接杆上，其中带磨料研磨刷由研磨材料与刷丝制成；

启动旋转装置和磨具旋转驱动装置，旋转装置带动合金管，磨具旋转驱动装置带动研磨刷，两者相向运动，对合金管内凸焊点进行研磨，进而通过磨具旋转装置驱动连接杆按照预设的走刀量从合金管的第一端向第二端运动，在合金管内对强化传热元件进行研磨；

其中，在启动旋转装置和磨具旋转驱动装置同时顺时针或逆时针转动的同时，启动冷却液输送装置，将冷却液按设定流量设定压力输送至合金管内，将研磨产生的磨料冲走，并对磨刷过程进行冷却。

可选的，合金管内壁形成的焊点的化学成分与合金管的化学成分相同，并且稀释率不大于1%。

可选的，旋转装置的转度为15～30转/min，磨具旋转驱动装置的转速为160～240转/min，磨具旋转驱动装置驱动连接杆的走刀量为2mm/min。

可选的，冷却液输送装置输送冷却液的流量为25～35m³/min，压力为1MPa。