[发明专利]抑制换热器管板焊接变形的工装

说明书

本发明涉及一种抑制换热器管板焊接变形的工装，由弹性套、上锥形销、下锥形销、螺母组成，所述弹性套插入换热管与管板焊接后的管孔内，且弹性套的轴肩与管口贴紧，所述弹性套内装入下锥形销和上锥形销，且上锥形销套接在上锥形销的上部螺杆上，所述螺杆上旋入螺母，通过拧紧螺母，使下锥形销和上锥形销推动弹性套向外胀开与换热管内壁贴紧，起到支撑作用，防止管板的整体变形。本发明的工装体积小，占用空间小，不影响焊接操作；操作方便，安装、拆卸方便；并适用于多种情况：换热管和管板的规格、材料不限；换热管和管板的连接形式不限，包括换热管管口高于管板表面、低于管板表面、与管板表面平齐等情况。

技术领域

本发明涉及一种抑制换热器管板焊接变形的工装，用于抑制换热器管板在焊接过程中产生的变形。

背景技术

换热器是热力过程中的重要设备，广泛应用于化工、石油、动力、制冷登行业，是保证工业过程正常运行不可缺少的设备，在石油化工装置中换热器的投资约占全部投资的20％～40％。换热器的制造质量对生产的影响巨大，如某乙二醇装置中的降膜蒸发器，设计要求管板焊后表面的平面度1mm，否则可能会影响到降膜蒸发器的性能。该降膜蒸发器的管板直径与厚度的比值约为17，管板上布置了约2300根φ25mm换热管，换热管和管板的连接形式为强度焊+贴胀。管板上不仅焊缝密集而且焊接量较大，直径与厚度的比值也较大，保证焊后1mm的平面度难度相当大。另外，即使设计对管板焊接变形不作要求，由于制造工艺不当产生的焊接变形极有可能导致密封不严、管子拉脱等问题。

现有的防变形措施，如降低焊接线能量、采用合理的焊接顺序、采用刚性固定夹具等对以上述焊缝密集、焊接量大的管板效果不理想，而且刚性固定夹具体积较大，影响焊接操作。

焊接变形的形成过程，以降膜蒸发器管板为例，换热管和管板的焊接接头为平口焊，焊接后管板的理想状态如图1中的(a)管板没有焊接变形。由于焊缝在冷却过程中向管口中心方向收缩，管口受力直径变小，管板上表面受拉力向管口中心方向移动，引起管板整体向下凹陷，焊后实际的变形情况如1中的(b)。因此，阻止焊缝沿径向的收缩即在一定程度上抑制管板焊后变形。所以，必要开发一种简便有效的换热器管板焊接变形的抑制装置。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提出一种抑制换热器管板焊接变形的工装。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种抑制换热器管板焊接变形的工装，由弹性套、上锥形销、下锥形销、螺母组成，所述弹性套插入换热管与管板焊接后的管孔内，且弹性套的轴肩与管口贴紧，所述弹性套内装入下锥形销和上锥形销，且上锥形销套接在上锥形销的上部螺杆上，所述螺杆上旋入螺母，通过拧紧螺母，使下锥形销和上锥形销推动弹性套向外胀开与换热管内壁贴紧，起到支撑作用，防止管板的整体变形。

进一步，所述弹性套的内表面为两个锥度相等的锥形，锥形面直径较大的一侧设置在弹性套的两端。

进一步，所述弹性套的圆周方向均布若干开口槽，开口朝向弹性套两端的槽的数量各占一半，且间隔分布。

进一步，所述弹性套的上端有一台阶轴肩，台阶轴肩压在换热管端面起定位作用。

进一步，所述下锥形销分上下两部分，下部直径较大且为锥形，锥度与弹性套一致，上部上端为螺纹，与螺母配合使用。

进一步，所述上锥形销外表面为锥形面，锥度与弹性套一致，中心为直径略大于下锥形销螺纹直径的孔。

进一步，所述弹性套与换热管内壁间的胀紧力的大小可通过调节螺母的预紧力来实现。

本发明的有益效果是：

1)体积小，占用空间小，不影响焊接操作。

2)操作方便，安装、拆卸方便。

3)适用于多种情况：

(1)换热管和管板的规格、材料不限。