[发明专利]一种管壳式热交换器换热管与管板对接接头制备工艺

说明书

本发明公开了一种管壳式热交换器换热管与管板对接接头制备工艺，包括如下步骤，S1.设定合理换热管和管板尺寸公差；S2.选用适于换热管与管板对接接头全位置全焊透的焊接方法和焊枪结构尺寸；S3.设计有利于组对和全焊透的坡口结构和尺寸；S4.管束组装；S5.换热管与管板对中、组对及焊接；S6.换热管与管板对接接头质量检测。本发明操作简单，组对质量高，焊接过程中影响换热管与管板对接接头质量的因素可控，焊接接头质量稳定可靠，合格率可达到100％。

技术领域

本发明属于管壳式热交换器技术领域，具体涉及一种管壳式热交换器换热管与管板对接接头制备工艺。

背景技术

热交换器作为化工生产过程中换热的重要装置，广泛应用于化工过程中反应及热循环系统中。管壳式热交换器是由具有多个孔的管板与相应数量的换热管，通过每一个换热管与管板之间胀接、焊接连接而成，换热管与管板接头结构有两种形式，一种是换热管穿过比换热管外径大的管板孔，通过胀接或换热管伸出的一端管与管板焊接实现连接，另外一种结构是换热管与管板的一个平面相应孔进行对接连接，具体结构如图1和图2所示，换热管穿过管板与管板通过胀接或焊接方式实现连接，换热管与管板焊接接头是一种部分焊透焊接接头，焊缝尺寸小，换热管与管板孔内壁存在间隙，加工成本低、制造周期短，根部保护效果差，结构应力集中大，容易造成间隙腐蚀、根部开裂、接头抗震和疲劳性能差的问题；但由于化工反应过程的很多情况下因为腐蚀原因要求避免在管子与管板之间设计出间隙，即管子与管板焊接接头被要求作为一种无间隙的全焊透接头，以消除换热管与管板的端部缝隙，提高抗间隙腐蚀和抗应力腐蚀能力；提高接头抗震动和疲劳强度，并能承受高温、高压；减小了管板孔径增加了管板刚度，形成一种换热管与管板之间采用全焊透的对接焊缝和对接接头。这种对接焊缝和对接接头，通用做法是在管板一面每一个管板孔处加工环形凸台，环形凸台与母材圆角过渡，环形凸台直径和厚度与换热管的壁厚和直径一致，通过环形凸台与换热管实现全焊透的对接焊缝和对接接头，这种换热管与管板对接焊缝对接接头结构，避免接头应力集中小，承载能力强，受力条件好，逐步成为苛刻环境应用的换热管与管板连接的主要结构形式之一。

近年来，随着内孔焊接装置(焊枪从管板孔内伸入，从接头的内侧实施焊接的方法)的开发成功，换热管与管板对接接头的管壳式热交换器已经在化工行业有所应用。但由于管壳式换热器管板上的多个孔与相应数量的换热管通过对接焊接，换热管直径小，壁厚薄，长期以来，在制造过程中，由于换热管、管板的尺寸及公差控制不到位，组对质量误差及焊接施工过程中不能保证换热管与相应的管板孔不能同心，造成错边或换热管与相应管板孔处凸台组对间隙不均匀，焊枪长时间工作出现误差或操作不熟练、焊接参数不稳定，对中误差等，致使换热管-管板对接接头焊接过程中出现焊穿、焊缝减薄、未焊透或贯穿性缺陷等缺陷；且换热管在管板上密排分布，管桥小，从换热管-管板对接接头外侧返修焊接，由于周围换热管的阻挡无法从对接接头外表面实施全周的可视焊接，返修困难，且返修焊缝的焊接质量难于保证，如此现行管壳式热交换器换热管与管板对接接头的制备方案生产效率低，组对质量保证困难，焊接容易出现偏离焊接区域，焊缝质量问题比较多，换热管与管板对接接头质量存在较大隐患，甚至造成大量返修。

为了保证管壳式热交换器的换热管与管板全焊透的对接焊缝对接接头高效、优质制作，需要针对换热管与管板全焊透对接焊缝对接接头的性能要求及结构特点，结合所用焊接工艺方法及母材特点，制造过程，研究合理的制备工艺，完成管壳式热交换器换热管与管板全焊透对接接头的制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种管壳式热交换器换热管与管板对接接头制备工艺，是在分析管壳式热交换器换热管与管板连接结构和加工能力的基础上，针对换热管与管板材料、对接焊缝对接接头结构、焊接工艺特点及质量要求，发明了简单易行，操作简单，制备效率高、焊接质量可靠的管壳式热交换器换热管与管板对接焊缝对接接头制备工艺，解决了管壳式热交换器换热管与管板对接接头组对质量差，焊缝缺陷多，焊接接头质量不稳定问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：