抑制换热器管板焊接变形的工装制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术的工装体积小，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。板表面平齐等情况。板表面平齐等情况。

【技术实现步骤摘要】
抑制换热器管板焊接变形的工装


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提出一种抑制换热器管板焊接变形的工装。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]1)体积小，占用空间小，不影响焊接操作。
[0015]2)操作方便，安装、拆卸方便。
[0016]3)适用于多种情况：
[0017](1)换热管和管板的规格、材料不限。
[0018](2)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。
附图说明
[0019]图1是焊接变形的形成过程示意图；
[0020]其中：(a)焊接后管板的理想状态，(b)焊后实际的变形状态；
[0021]图2是本专利技术的抑制换热器管板焊接变形的工装结构示意图；
[0022]图3是弹性套结构示意图；
[0023]图4是下锥形销结构示意图；
[0024]图5是上锥形销结构示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0026]如图2所示，一种抑制换热器管板焊接变形的工装，由弹性套1、上锥形销3、下锥形销2、螺母4组成。弹性套1插入换热管11与管板10焊接后的管孔内，弹性套1的轴肩与管口贴紧，弹性套1内装入下锥形销2和上锥形销3，且上锥形销3套接在上锥形销2的上部螺杆上，螺杆上旋入螺母4，通过拧紧螺母4，使下锥形销2和上锥形销3推动弹性套1向外胀开，直径变大，从而使弹性套1与换热管11内壁贴紧，起到支撑作用，可防止管板的整体变形。
[0027]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。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，间隔分布。弹性套的上端有一台阶，轴肩压在换热管端面起定位作用。由于开口槽的存在，弹性套在径向具有一定的弹性，弹性套在不受力的情况下外径稍小于换热管内径。弹性套见图3。
[0028]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。下锥形销见图4。
[0029]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。上锥形销见图5。
[0030]本专利技术的工装的工作原理：
[0031]使用前组装好整套工装备用，弹性套应保持松弛状态。换热管与管板焊接完成后
迅速把弹性套插入管口，用力推弹性套使轴肩与管口贴紧，然后迅速拧紧螺母，焊缝温度降至常温时拆除工装。
[0032]在拧紧螺母的过程中，上锥形销和下锥形销会逐渐接近，由于锥形面的作用，弹性套被胀开，直径变大，当弹性套与换热管内壁贴紧时便会起到支撑作用，可在一定程度阻止焊缝的收缩，如此便可防止管板的整体变形。弹性套与换热管内壁间的胀紧力需要调整到合适的数值才能达到期望的效果，胀紧力的大小可通过调节螺母的预紧力来实现。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制换热器管板焊接变形的工装，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的抑制换热器管板焊接变形的工装，其特征在于：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。3.根据权利要求2所述的抑制换热器管板焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱登亮，董昊然，王强，姜梦雨，
申请(专利权)人：上海电气电站设备有限公司，
类型：发明
国别省市：