[发明专利]一种管子‑管板接头的胀接工艺评定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工艺评定方法，具体涉及一种柔性静压胀接管子-管板接头的胀接工艺评定方法。

背景技术

众所周知，对于锅炉、压力容器、压力管道、桥梁、船舶、航天器、核能以及承重钢结构等钢制设备的制造、安装、检修中的焊接，为验证所拟定的焊件焊接工艺参数的正确性，需要进行一系列的试验过程及结果评价，即焊接工艺评定(Procedure qualification record，简称PQR)。

焊接工艺评定是保证焊接质量的重要措施，能确认为各种焊接接头编制的焊接工艺指导书的正确性和合理性。通过焊接工艺评定，检验按拟订的焊接工艺指导书焊制的焊接接头的使用性能是否符合设计要求，并为正式制定焊接工艺指导书或焊接工艺卡提供可靠的依据。

对换热器的管子-管板焊接接头，其焊接工艺评定试验的要求、方法等已有成熟的标准并使用多年。对于管子-管板机械胀接接头，正式胀接之前需要进行试胀，目的是验证胀管器质量、预定的管子与管孔结构合理性，检验胀接部位的外观质量及接头的密封性能，测试胀接接头的抗拉脱强度，寻找合适的胀管率，以制定出满足质量要求的胀接工艺；试胀之后据情况进行密封试验、拉脱强度试验、解剖检验等工艺试验，合格后再进行正式胀接。

近些年来，Ti、Zr、Ta等特材换热器的应用越来越广泛，其中为数不少的管子-管板连接接头采用柔性静压胀接连接。由于这些材料特殊的理化性能使得胀接接头在设计制造中有着特殊的要求。以Zr换热器为例，由于其制造历史相对较短，而且Zr价格昂贵，国内外对Zr设备制造过程中关键性技术的研究远没有像对碳钢、低合金钢和不锈钢设备等的研究那样充分和成熟，特别是国内在Zr设备制造技术的很多方面都还处在探索阶段，对Zr等特材换热器管子与管板接头的连接形式、参数选择和接头的结构完整性评价等方面还缺乏系统、深入的研究。特别是对于柔性静压胀接接头，材料线胀系数差、接头形式、胀管参数、蠕变等因素对接头拉脱强度和密封性能的影响，无论是设计单位还是制造单位都对其缺乏了解，缺少相关数据和经验积累。因此，对Ti、Zr、Ta等特材换热器来说，当管子管板接头采用柔性静压胀接(特别是强度胀)时，仅仅采用机械胀接的试胀是不够的，有必要像做焊接工艺评定那样，对胀接接头进行胀接工艺评定。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种对采用柔性静压胀接管子管板的胀接工艺评定方法，以为Ti、Zr、Ta等特材换热器设计和制造提供参考。

本发明采用的技术方案为：

本发明的实施例提供一种管子-管板接头的胀接工艺评定方法，包括以下步骤：(1)制定胀接工艺指导方案：包括拟定胀接方法、胀接工装、胀接参数；(2)准备胀接试件：根据相关标准选择胀接用管和模拟管板，使进行评定的模拟管板的管板孔周围要求至少要有1圈未胀的管孔，使胀接用管与模拟管板的管板孔之间的间隙为预定间隙，并对胀接用管和模拟管板的结构尺寸进行检查和记录，以及确定用于拉脱试验的胀接试件和用于解剖检查的胀接试件；(3)对胀接试件进行施胀：按照制定的胀接工艺指导方案对用于拉脱试验的胀接试件进行施胀，在施胀过程中详细记录实际胀接参数；(4)检验胀接试件：对胀接试件进行宏观检验，并进行记录；(5)拉脱试验：利用根据胀接试件而选择的专用工装在拉伸试验机上对胀接试件进行拉脱试验，在拉脱试验中，使胀接用管在模拟管板壳程侧的伸出长度至少为100mm，从而得到每个胀接试件的拉脱强度；(6)解剖检查：对用于解剖检查的胀接试件，沿该胀接试件的直径方向或沿两个相互垂直的半径方向剖开，检查胀接用管与管板孔的接触状况。

可选地，在胀接工艺的评定过程中，需满足以下合格标准：在步骤(4)中，胀接用管的内侧各部位应光整圆滑，内表面不得有开裂、明显的挤压伤痕；在步骤(5)中，每个胀接试件的拉脱强度均不小于标准规定值；在步骤(6)中，对于开设有胀槽的模拟管板，在胀接长度范围内，胀接用管与模拟管板的管板孔之间的非开槽段应贴合良好，无明显间隙；在模拟管板的管板孔胀槽的两侧槽边缘处，胀接用管的外壁与胀槽边缘应紧密接触。

可选地，在模拟管板的管板孔槽内，胀接用管在半径方向的鼓出深度为槽深的20％-80％，胀接用管的外壁面不得接触管板孔的槽底。

可选地，在步骤(2)中，使用精度不低于0.001mm的千分表对胀接用管的管外径和管板孔的内径进行测量，并在长度方向离胀接长度两端各四分之一处的两个截面上，各测取相互垂直的两个直径值，以所测得的两个截面共四个直径值的平均值作为测量值。