双套管结构急速换热管束焊接定位工装及焊接方法技术

双套管结构急速换热管束焊接定位工装及焊接方法。运行过程中内管承受高温，内管伸长弯曲后，套管间隙减小冷却水流量减少，内管易受热不均；入口锥体与下连接件焊接完成后需热处理，入口锥体易产生热裂纹。本发明专利技术组成包括：支撑底架（1）、行进轨道（2）和多个助推小车（3），多个所述的助推小车放在所述的行进轨道内，所述的行进轨道通过支撑底架进行支撑，所述的支撑底架上固定有侧定位支撑架（4）。本发明专利技术用于双套管结构急速换热管束焊接。

【技术实现步骤摘要】
双套管结构急速换热管束焊接定位工装及焊接方法
本专利技术涉及一种双套管结构急速换热管束焊接定位工装及焊接方法。
技术介绍
急速冷却换热器是乙烯裂解装置中的关键设备，主要作用是将800℃左右的高温裂解气迅速冷却至二次反应温度以下，减少烯烃损失和回收裂解气的高位热能。双套管结构急速换热器管束：内管Φ73×7.1,材质13CrMo4-5,长度L=19980mm；外管Φ114.3×11.13，材质SA-106MGr.B，长度L=19760mm；上下连接件为SA-336MF22CL3；入口锥体为InColoy800HT。通过上下连接件将内外管连接成双套管结构，入口锥体与下连接件通过环缝对接，内管介质为800℃高温裂解气，内外套管间夹层介质为冷却水。由于裂解气温度高，热强度大，内管与下连接件环缝拼接位置运行工况最恶劣；内外管束长度长，柔性大，内外管束间隙为9.3mm，中间每隔250mm有一组高度为8.5mm的支撑块，净间隙只有0.8mm，穿管难度大；运行过程中内管承受高温，内管伸长弯曲后，套管间隙减小冷却水流量减少，内管易受热不均；入口锥体与下连接件(材质SA-336MF22CL3)焊接完成后需热处理，入口锥体易产生热裂纹。如何保证双套管结构的产品质量是迫切需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决运行过程中内管承受高温，内管伸长弯曲后，套管间隙减小冷却水流量减少，内管易受热不均；入口锥体与下连接件焊接完成后需热处理，入口锥体易产生热裂纹的问题，提供一种减少了焊接量、提高焊接质量，避免焊后热处理和降低异种钢焊接应力的双套管结构急速换热管束焊接定位工装及焊接方法。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种双套管结构急速换热管束焊接定位工装，该双套管结构急速换热管束焊接定位工装包括支撑底架、行进轨道和多个助推小车，多个所述的助推小车放在所述的行进轨道内，所述的行进轨道通过支撑底架进行支撑，所述的支撑底架上固定有侧定位支撑架。所述的双套管结构急速换热管束焊接定位工装的焊接方法，该方法包括如下步骤：步骤一：内管预拉伸；设置内置式电阻加热装置，利用温控柜控制加热温度和加热时间，利用加热后管子的伸长量计算公式，△L=L×a(T2-T1)；其中：T2为管子加热温度，T1为管子的初始温度，α线膨胀系数，L为管子加热长度，△L为管子的伸长量；确定了内管加热长度L=2m，加热温度为320℃，保温时间30min，保证内管伸长4mm；步骤二：内外管束套装；穿管时，将多个助推小车安装在行进轨道上，内管放在助推小车上，内管前端采用机械牵引，后端利用助推小车辅助前进，拖起内管并随内管一起前进，使内管端部进入外管时始终保持水平进入，利用轨道侧定位支撑，防止内管旋转，并在外管端部装好导向套；步骤三：内孔焊定位；采用内孔焊定位工装保证内管与下连接件坡口对正，内孔焊定位工装为半圆环形结构，其内部开设有预留焊接槽，槽深为背部焊脚高；步骤四：内管与下连接件焊接；内管与下连接件坡口为U型坡口，且内管与下连接件坡口为非等角度结构；步骤五：内管与上连接件焊接；内管预拉伸后与上连接的焊缝为坡口焊缝和角焊缝的组合焊缝，坡口为单V型坡口，角度为40°，内管与上连接件的单侧间隙3mm；步骤六：下连接件与下锥体焊接；下连接件与下锥体采用堆焊镍基隔离层。所述的双套管结构急速换热管束焊接定位工装的焊接方法，所述的步骤三中的内孔焊接定位工装为半圆环形结构，其内部开设有预留焊接槽，槽深为背部焊脚高。所述的双套管结构急速换热管束焊接定位工装的焊接方法，所述的步骤四的内管与下连接件的U形坡口为全焊透结构，具体为：U形坡口的坡口角度为90°，上坡面与水平面之间的夹角为15°，内坡面为竖直面与内管内径之间具有2mm的厚度，上坡面与内坡面之间倒有半径为2mm的圆角。所述的双套管结构急速换热管束焊接定位工装的焊接方法，所述的内管与下连接坡口定位工装与焊缝接触端为铜垫。有益效果：1.本专利技术将内套管与下连接件的对接坡口型式改为内U型坡口，扩大了焊接可视范围，保证了焊缝全焊透；通过内外管束的套装工装，确保管束穿管效果。2.本专利技术为保证运行过程中减少内管热拉伸，制造过程中内管先进行预拉伸，并结合13CrMo4-5材料热变形试验，总结出变形规律，并确定内管与上连接件的坡口形式，提高焊接质量。3.本专利技术为降低异种钢焊接应力和避免入口锥体焊后热处理，改进下连接件坡口型式并堆焊镍基隔离层。附图说明：附图1为内外管束结构和套装工装主视图；附图2为内外管束结构和套装工装立体图；附图3为内管与下连接件定位工装示意图；附图4为改进后内孔焊结构示意图；附图5为内管预拉伸后与上连接件坡口结构示意图。附图6为下连接件堆焊尺寸图；附图7为改进前的内孔焊结构示意图；图中：1、支撑底架；2、行进轨道；3、助推小车；4、侧定位支撑架；5、内管。具体实施方式：实施例1：一种双套管结构急速换热管束焊接定位工装，该双套管结构急速换热管束焊接定位工装包括支撑底架1、行进轨道2和多个助推小车3，多个所述的助推小车放在所述的行进轨道内，所述的行进轨道通过支撑底架进行支撑，所述的支撑底架上固定有侧定位支撑架4。实施例2：一种双套管结构急速换热管束焊接定位工装的焊接方法，该方法包括如下步骤：步骤一：内管预拉伸；设置内置式电阻加热装置，利用温控柜控制加热温度和加热时间，利用加热后管子的伸长量计算公式，△L=L×a(T2-T1)；其中：T2为管子加热温度，T1为管子的初始温度，α线膨胀系数，L为管子加热长度，△L为管子的伸长量；确定了内管加热长度L=2m，加热温度为320℃，保温时间30min，保证内管伸长4mm；步骤二：内外管束套装；穿管时，将多个助推小车安装在行进轨道上，内管放在助推小车上，内管前端采用机械牵引，后端利用助推小车辅助前进，拖起内管并随内管一起前进，使内管端部进入外管时始终保持水平进入，利用轨道侧定位支撑，防止内管旋转，并在外管端部装好导向套，防止穿管过程中内管附件磕碰外管坡口；步骤三：内孔焊定位；采用内孔焊定位工装保证内管与下连接件坡口对正，内孔焊定位工装为半圆环形结构，其内部开设有预留焊接槽，槽深为背部焊脚高，确保装配过程中内管与下连接件对齐，保证焊接不错口，与焊缝接触端为铜垫，不与焊缝熔合，铜垫内部预留焊接槽，槽深为背部焊脚高，能够使焊缝单边焊双面成型质量更有保证，大大提高焊缝合格率；步骤四：内管与下连接件焊接；内管与下连接件坡口为U型坡口，且内管与下连接件坡口为非等角度结构，扩大了焊接过程中的可视范围，且内孔焊焊缝采用M-GTAW焊接完成，保证全焊透，提高了焊接质量；步骤五：内管与上连接件焊接；内管预拉伸后与上连接的焊缝为坡口焊缝和角焊缝的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双套管结构急速换热管束焊接定位工装，其特征是：该双套管结构急速换热管束焊接定位工装包括支撑底架、行进轨道和多个助推小车，多个所述的助推小车放在所述的行进轨道内，所述的行进轨道通过支撑底架进行支撑，所述的支撑底架上固定有侧定位支撑架。/n

【技术特征摘要】
1.一种双套管结构急速换热管束焊接定位工装，其特征是：该双套管结构急速换热管束焊接定位工装包括支撑底架、行进轨道和多个助推小车，多个所述的助推小车放在所述的行进轨道内，所述的行进轨道通过支撑底架进行支撑，所述的支撑底架上固定有侧定位支撑架。


2.一种权利要求1所述的双套管结构急速换热管束焊接定位工装的焊接方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
步骤一：内管预拉伸；
设置内置式电阻加热装置，利用温控柜控制加热温度和加热时间，利用加热后管子的伸长量计算公式，△L=L×a(T2-T1)；
其中：T2为管子加热温度，T1为管子的初始温度，α线膨胀系数，L为管子加热长度，△L为管子的伸长量；
确定了内管加热长度L=2m，加热温度为320℃，保温时间30min，保证内管伸长4mm；
步骤二：内外管束套装；
穿管时，将多个助推小车安装在行进轨道上，内管放在助推小车上，内管前端采用机械牵引，后端利用助推小车辅助前进，拖起内管并随内管一起前进，使内管端部进入外管时始终保持水平进入，利用轨道侧定位支撑，防止内管旋转，并在外管端部装好导向套；
步骤三：内孔焊定位；
采用内孔焊定位工装保证内管与下连接件坡口对正，内孔焊定位工装...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家鲁，李秋石，康宝龙，徐祥久，杜伟光，康龙基，刘智君，谢利成，宋建，马鸣，常小猛，韩秀兰，王强，
申请(专利权)人：哈尔滨锅炉厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23