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技术

本发明专利技术公开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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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，旋转装置的转速为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。可选的，研磨后合金管内壁的光洁度达到3.2微米以上。在上述实施例中，通过基于半导体光纤激光器的激光熔敷技术，可以快速实现管内强化传热元件的制造，从而实现具有增强传热效果、减小管内壁结垢的换热管；进而利用组合磨料刷与高温合金管相对旋转运动，对高温合金管内壁敷焊形成的内凸焊点进行磨刷，将高温合金管内的氧化物去除，并对高温合金管内壁进行磨光，提高管壁的光洁度，粗糙度能达到3.2微米以上。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一个实施例的激光敷焊设备的控制台示意图；图2为本专利技术一个实施例的激光敷焊设备的激光电源示意图；图3为本专利技术一个实施例的激光敷焊设备的工艺气体控制柜示意图；图4为本专利技术一个实施例的激光敷焊设备的电气和电子控制柜示意图；图5为本专利技术一个实施例的激光敷焊设备的主体结构示意图；图6为本专利技术一个实施例的激光敷焊设备的送粉器示意图；图7为本专利技术一个实施例的用于研磨合金管内凸焊点的研磨设备示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术一个实施例的激光敷焊设备的控制台示意图；图2为本专利技术一个实施例的激光敷焊设备的激光电源示意图；图3为本专利技术一个实施例的激光敷焊设备的工艺气体控制柜示意图；图5为本专利技术一个实施例的激光敷焊设备的主体结构示意图；图6为本专利技术一个实施例的激光敷焊设备的送粉器示意图。如图5所示，该激光敷焊设备包括：控制台1、激光电源2、工艺气体控制柜3、激光头5、驱动卡盘6、送粉器7、行走装置8、中间托架10和托架11，其中：驱动卡盘6用于设置合金管9的一端，托架11用于支撑合金管9的另一端；中间托架10包括相互配合上下可调节的两件卡箍件，行走装置8通过卡箍件，激光头5设置在行走装置8上，行走装置8将激光头5导入合金管9，并将激光头5的敷焊喷嘴调整至设定的起始位置，激光电源2与激光头5相连接；送粉器7设置有送粉罐，送粉罐用于盛放按一定比例混合的合金粉末与烧结剂，送粉器7设置有载粉气体阀门和输送管，工艺气体控制柜3控制通入载粉气体阀门的载粉气体流量，将合金混合粉末通过输送管输送至激光头5的敷焊喷嘴；控制台1分别与驱动卡盘6和行走装置8相连接，控制驱动卡盘6的周向运动和行走装置8的轴向运动。图4为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，所述制造工艺包括敷焊环节和研磨环节，所述敷焊环节通过敷焊设备实现，所述研磨环节通过研磨设备实现，所述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；所述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；所述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，并向所述合金管中通入压缩空气进行干燥，并将干燥后的所述合金管的一端设置在所述驱动卡盘上，其另一端用所述托架支撑；将所述激光头设置在所述行走装置上，通过控制所述行走装置将所述激光头导入所述合金管，并将所述激光头的敷焊喷嘴调整至设定的起始位置，其中，所述激光电源与所述激光头相连接，所述激光头配有水冷系统，在敷焊前将所述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所述送粉器的送粉罐内，开启所述送粉器的载粉气体阀门，通过所述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所述激光头的敷焊喷嘴，其中，所述送粉器的输送管与所述激光头相连接；根据预先输入所述控制台的所要形成的强化传热元件在所述合金管中的位置、形状和尺寸，控制所述驱动卡盘的周向运动和所述行走装置的轴向运动，所述敷焊喷嘴在所述合金管内部形成内凸焊点；将形成内凸焊点的所述合金管的第一端夹持在所述旋转装置的卡盘上，其第二端固定在所述冷却液输送装置的顶盘上，所述冷却液输送装置内部装有不锈钢滚珠轴承，所述合金管与所述冷却液输送装置的托架为锥度密封接触；通过所述磨具旋转驱动装置将与所述转杆相连接的所述连接杆移至所述合金管的第一端，将至少一只所述带磨料研磨刷安装在所述磨具旋转驱动装置的连接杆上，其中所述带磨料研磨刷由研磨材料与刷丝制成；启动所述旋转装置和所述磨具旋转驱动装置，所述旋转装置带动所述合金管，所述磨具旋转驱动装置带动所述带磨料研磨刷，两者相向运动，对所述合金管内凸焊点进行研磨，进而通过所述磨具旋转装置驱动所述连接杆按照预设的走刀量从所述合金管的第一端向第二端运动，在所述合金管内形成强化传热元件；其中，在启动所述旋转装置和所述磨具旋转驱动装置同时顺时针或逆时针转动的同时，启动所述冷却液输送装置，将冷却液按设定流量设定压力输送至所述合金管内，将研磨产生的磨料冲走，并对磨刷过程进行冷却。...

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，所述制造工艺包括敷焊环节和研磨环节，所述敷焊环节通过敷焊设备实现，所述研磨环节通过研磨设备实现，所述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；所述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；所述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，并向所述合金管中通入压缩空气进行干燥，并将干燥后的所述合金管的一端设置在所述驱动卡盘上，其另一端用所述托架支撑；将所述激光头设置在所述行走装置上，通过控制所述行走装置将所述激光头导入所述合金管，并将所述激光头的敷焊喷嘴调整至设定的起始位置，其中，所述激光电源与所述激光头相连接，所述激光头配有水冷系统，在敷焊前将所述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所述送粉器的送粉罐内，开启所述送粉器的载粉气体阀门，通过所述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所述激光头的敷焊喷嘴，其中，所述送粉器的输送管与所述激光头相连接；根据预先输入所述控制台的所要形成的强化传热元件在所述合金管中的位置、形状和尺寸，控制所述驱动卡盘的周向运动和所述行走装置的轴向运动，所述敷焊喷嘴在所述合金管内部形成内凸焊点；将形成内凸焊点的所述合金管的第一端夹持在所述旋转装置的卡盘上，其第二端固定在所述冷却液输送装置的顶盘上，所述冷却液输送装置内部装有不锈钢滚...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锦辉，郭慧波，李磊，杨庆兰，宋学明，刘刚，韦刘轲，孙长庚，刘磊，赵志谦，
申请(专利权)人：中国寰球工程公司，江苏久保联实业有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11