一种换热器换热管与管板连接端头结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种换热器换热管与管板连接端头结构，包括换热器壳体两侧的管板和在壳体内两侧管板之间设置的换热管，所述管板上设置有换热管连接透孔，管板内侧环绕换热管连接透孔设置有凸起的圆环管板凸台，所述圆环管板凸台的外径和壁厚与所述换热管对应一致，管板外侧端面设置有不锈钢防腐蚀层，管板凸台端部与换热管端部连接，在所述管板上的换热管连接透孔中紧贴透孔侧壁设置有衬管，衬管一端从管板内侧圆环管板凸台伸出插入换热管与换热管孔内侧壁焊接，衬管另一端从管板外侧端的不锈钢防腐蚀层探出与管板外侧不锈钢防腐蚀层端面焊接。本实用新型专利技术管板与换热管之间没有缝隙，完全消除了缝隙腐蚀的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种换热器换热管与管板连接端头结构
本技术涉及高压管壳式换热器，特别涉及一种换热器换热管与管板连接端头结构。
技术介绍
高压换热器是高压加氢装置中的重要设备，其工作环境苛刻，不仅承受高温、高压，而且承受操作介质中氢、硫化氢等引起的腐蚀。由于高压换热器在流程中较为重要，且其一旦破坏产生的危害较大，因此需要从结构和材料等多个方面采取措施确保其安全可靠。换热器的管束内外两侧分别接触不同的介质，需要同时承受两侧介质的作用，换热管与管板的连接部位是管束各部件中很容易产生破坏的部位。目前高压换热器中管头常用的有两种结构形式：(一)换热器中管头采用端面焊接的结构形式，管板与换热管之间采用角焊缝连接；为消除换热管与管板孔的间隙，同时对换热管进行贴胀，这种结构的缺点是：（1）角焊缝不易保证焊接质量且难于进行射线检测或者超声检测，一般只进行表面检测，无法发现内部焊接缺陷。（2）换热管上的轴向力对角焊缝形成剪切作用，受力不好。（3）在管板的壳程侧，即使是附加贴胀也不能完全消除换热管与管板之间缝隙，而缝隙的存在又使得此处存在缝隙腐蚀的风险。炼化装置的介质中常常含有氯离子等易引起缝隙腐蚀的成分，因此换热器的管头部位腐蚀破坏的报道屡见不鲜。(二)蒸汽发生器管头采用内孔焊的结构，这种结构的缺点是：（1）虽然这种结构从受力和耐腐蚀方面看都较好，但由于焊接机具的限制，目前仅用于管板较薄的中压换热器中；而高压换热器的管板一般厚度超过200mm。（2）这种结构换热管与管板直接焊接，其材质均为低合金钢，不能耐受炼油装置中腐蚀性较强的介质。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种换热器换热管与管板连接端头结构，在换热器管板的壳程侧留有凸台，凸台与换热管对接,焊接机具从管板的管程侧进入管孔，从内部焊接管头，管板与换热管之间没有缝隙，完全消除了缝隙腐蚀的风险。为了实现上述目的，本技术的技术方案是：一种换热器换热管与管板连接端头结构，包括换热器壳体两侧的管板和在壳体内两侧管板之间设置的换热管，所述管板上设置有换热管连接透孔，其中，管板内侧环绕换热管连接透孔设置有凸起的圆环管板凸台，所述圆环管板凸台的外径和壁厚与所述换热管对应一致，管板外侧端面设置有不锈钢防腐蚀层，管板凸台端部与换热管端部连接，在所述管板上的换热管连接透孔中紧贴透孔侧壁设置有衬管，衬管一端从管板内侧圆环管板凸台伸出插入换热管与换热管孔内侧壁焊接，衬管另一端从管板外侧端的不锈钢防腐蚀层探出与管板外侧不锈钢防腐蚀层端面焊接。方案进一步是：所述管板凸台端部与换热管端部的连接：是从所述管板换热管连接透孔伸进焊枪对凸台端部与换热管端部设置相对坡口的焊接连接。方案进一步是：在所述管板凸台端部与换热管端部之间设置有不锈钢防腐过渡层，不锈钢防腐过渡层是在所述管板凸台端部堆焊加工形成，所述换热管端部与所述不锈钢防腐过渡层端部焊接连接。方案进一步是：所述换热管端部与所述不锈钢防腐过渡层端部的焊接连接：是从所述管板换热管连接透孔伸进焊枪对所述换热管端部与所述不锈钢防腐过渡层端部设置相对坡口的焊接连接。本技术的有益效果是：（1）管板与换热管之间没有缝隙，完全消除了缝隙腐蚀的风险。（2）换热管与管板之间采用对接接头，容易保证焊接质量且焊缝承受的是拉力或者压力，较常规管头焊缝承受剪切力更好一些。（3）管板通过凸台与换热管连接，连接焊缝可以进行射线检测，发现内部缺陷后可以修补。（4）通过在管板与换热管之间增加过渡层，可用于管板与换热器材料性能相差较大不宜直接相焊的材料。（5）在管板的管孔区内设不锈钢衬管，避免了管程介质对低合金钢管板的腐蚀。下面结合附图和实施例对本技术进行详细描述。附图说明图1本技术第一种结构示意图；图2本技术第二种结构示意图。具体实施方式一种换热器换热管与管板连接端头结构，其基本的结构如图1所示，所述换热器换热管与管板连接端头结构包括换热器壳体（省略未画）两侧的管板1（只画了一侧）和在壳体内两侧管板之间设置的换热管2，所述管板上设置有换热管连接透孔101，其中，管板内侧环绕换热管连接透孔设置有凸起的圆环管板凸台102，所述圆环管板凸台的外径和壁厚与所述换热管对应一致，管板外侧端面设置有不锈钢防腐蚀层3，管板凸台端部与换热管端部连接，在所述管板上的换热管连接透孔中紧贴透孔侧壁设置有衬管4，衬管一端从管板内侧圆环管板凸台伸出插入换热管与换热管孔内侧壁焊接，插入换热管的长度不宜太长，能够避开管板凸台与换热管的焊接接头及其热影响区即可。衬管另一端从管板外侧端的不锈钢防腐蚀层探出与管板外侧不锈钢防腐蚀层端面焊接。衬管就位后对其进行轻度胀管以消除衬管与管孔之间的微小缝隙，然后衬管的两端分别与换热管内壁和管板堆焊层进行密封焊接。其中：如图1所示，所述管板凸台端部与换热管端部的连接：是从所述管板换热管连接透孔伸进焊枪对凸台端部与换热管端部设置相对坡口5的焊接连接。实施例中：为提高性能的另一种结构如图2所示，在所述管板凸台端部与换热管端部之间设置有不锈钢防腐过渡层6，不锈钢防腐过渡层是在所述管板凸台端部堆焊加工形成，所述换热管端部与所述不锈钢防腐过渡层端部焊接连接。其中：所述换热管端部与所述不锈钢防腐过渡层端部的焊接连接：是从所述管板换热管连接透孔伸进焊枪对所述换热管端部与所述不锈钢防腐过渡层端部设置相对坡口7的焊接连接。本实施例是用于高压换热器结构，高压换热器管板一般为厚度超过200mm的低合金钢锻件，换热管为不锈钢或者镍基合金等耐蚀材料无缝钢管。附图1所示的结构实施方式如下：(1)锻件成形后需要对管程侧（管板内侧）和壳程侧（管板外侧）进行精加工，管程侧精加工后堆焊不锈钢耐蚀层，堆焊完成后进行无损检测；壳程侧精加工后进行机加工，形成横截面为圆环形的凸台，凸台的位置、外径和壁厚与换热管对应。(2)根据换热管与管板中心的距离，对所有换热管进行分层，与中心距离相近的换热管划为一层。分层原则是内层换热管不影响外层换热管的焊接和检验等。(3)从最内层的凸台开始，与换热管逐根焊接，焊接采用深孔焊，机具从管板的管程侧伸入管孔内部对接头进行焊接。(4)焊接完成后，对每一个焊接接头进行100%射线检测。(5)从管程侧装入耐蚀不锈钢衬管，对衬管进行轻度胀管，胀管力度以消除衬管与管孔（换热管连接透孔）之间的间隙为原则。从衬管内部对衬管与换热器之间的接头进行密封焊，焊接完成后管内充入压缩空气，在衬管与管孔之间的缝隙处进行肥皂水检漏，确认焊接接头的密封性。然后从管板管程侧对衬管与管板堆焊层之间的接头进行密封焊，焊接完成后进行100%渗透检测，确认焊接接头的密封性。(6)内层换热管的管头及衬管焊接并检测合格后，方可进行外层管头的焊接。依次逐层制造。附图2所示的结构实施方式如下：（1）锻件成形后需要对管程侧和壳程侧进行精加工，管程侧精加工后堆焊不锈钢耐蚀层，堆焊完成后进行无损检测；壳程侧精加工后堆焊过渡层，堆焊完成后进行无损检测，过渡层的材料根据管板和换热管的材料决定。壳程堆焊后进行机加工，形成横截面为圆环形的凸台，凸台的位置、外径和壁厚与换热管对应。（2）~（6）条与附图1结构相同。也就是管板与换热管不宜直接焊接，在凸台与换热管之间增加过渡层。与附图1不同的是，先在管板壳程侧堆焊过渡层后加工凸台，再进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换热器换热管与管板连接端头结构，包括换热器壳体两侧的管板和在壳体内两侧管板之间设置的换热管，所述管板上设置有换热管连接透孔，其特征在于，管板内侧环绕换热管连接透孔设置有凸起的圆环管板凸台，所述圆环管板凸台的外径和壁厚与所述换热管对应一致，管板外侧端面设置有不锈钢防腐蚀层，管板凸台端部与换热管端部连接，在所述管板上的换热管连接透孔中紧贴透孔侧壁设置有衬管，衬管一端从管板内侧圆环管板凸台伸出插入换热管与换热管孔内侧壁焊接，衬管另一端从管板外侧端的不锈钢防腐蚀层探出与管板外侧不锈钢防腐蚀层端面焊接。

【技术特征摘要】
1.一种换热器换热管与管板连接端头结构，包括换热器壳体两侧的管板和在壳体内两侧管板之间设置的换热管，所述管板上设置有换热管连接透孔，其特征在于，管板内侧环绕换热管连接透孔设置有凸起的圆环管板凸台，所述圆环管板凸台的外径和壁厚与所述换热管对应一致，管板外侧端面设置有不锈钢防腐蚀层，管板凸台端部与换热管端部连接，在所述管板上的换热管连接透孔中紧贴透孔侧壁设置有衬管，衬管一端从管板内侧圆环管板凸台伸出插入换热管与换热管孔内侧壁焊接，衬管另一端从管板外侧端的不锈钢防腐蚀层探出与管板外侧不锈钢防腐蚀层端面焊接。2.根据权利要求1所述的换热器换热管与管板连接端头结构，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢育辉，周庆伟，赫超，刘玉华，
申请(专利权)人：中石油华东设计院有限公司，北京燕华工程建设有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37