成形、插入和永久结合锅炉管子中的肋的方法技术

一种提供带有可变加肋内表面的锅炉管子的方法。合适尺寸的心轴在其外表面上具有所要求图形的沟槽，线状构件在沟槽中裹绕该心轴，以便在其上形成所要求图形的管子肋状结构的相反图案。将钎焊金属膏涂敷到线状构件的外表面上，并将心轴插入到待要加肋的管子内。从心轴中释放出线状构件以使线状构件贴合管子的内表面，并将管子加热到钎焊金属膏的熔点，以使线状构件结合到管子的内表面，然后冷却该金属管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及用于蒸汽发生设备中的管道，具体来说，涉及形成内部加 肋的锅炉管子的方法。加肋可在管子内提供有控制的内部流动的干扰，以防止 泡核沸腾过程中形成的蒸汽气泡的停滞，即，这样一种工作情况，其中，停滞 的蒸汽气泡形成绝热层，该绝热层阻碍热量通过管壁传递到在其中流动的水。
技术介绍
任何传统的蒸汽发生系统的主要工作部件是锅炉。通常蒸汽的发生是通过 让水通过多个管子来实现的，在此通过的过程中水被充分加热以使其改变状 态，即，从液体变化到蒸气。当水流过管子时，最靠近管子内壁的水被通过管壁传递的热量加热。水的 该外层变成蒸汽。在此变成蒸汽的过程中，水外层所经受的第一种变化是在其 中形成蒸汽气泡。该蒸汽气泡成为绝热层。除非使蒸汽气泡与管内水混合，否 则，气泡将保持在管壁附近，并呈现绝热层或绝热膜的属性，由此，造成沿管 壁形成局部的热点。这些热点又会致使管子过热，最终导致管子损坏。此外， 如果不使气泡与水混合，那么蒸汽气泡借助于其绝热能力还将起作用而阻止快 速通过管子中心的内芯水的加热。因此，为了实现快速和有效地通过管壁将热量传递给管中流过的水，需要 提供某种形式的装置来打破流过管子的水的层流，实现外层水以及由此其中夹 带的蒸汽气泡与流过管子中心区域的内芯水的混合。 一个已经在现有技术中使 用的如此的装置涉及到在锅炉管子内表面上使用肋状结构(纹路或槽)的应用。就现有技术有关制作带有加肋内壁表面的锅炉管子的方法的性质而言，可参照美国专利No.3，088,494、 3,213,525、 3,272,961、 3,289,451和3,292,408。授 予P.H. Koch等人的美国专利No.3，088,494涉及提供一种蒸气产生管，该管子 的内壁形成有螺旋的纹路和槽，它们以预定的特殊方式分摊和排列。授予W.M.Creighton等人的美国专利No.3，213，525涉及一种在管子孔内形成内部肋的方 法，其中，借助于切削操作从管子内壁除去材料而形成最终的肋状结构。这些 现有技术的还有一个实例可见授予L.A. Maier等人的美国专利No.3,272，961， 其中，介绍了一种制作加肋的蒸气产生管的方法和装置，根据该方法和装置， 借助于焊接工艺在管子内侧表面上沉积肋。授予P.H. Koch等人的美国专利 No.3,289,451涉及一种在管内形成内部螺旋形肋状结构的方法和装置，其中， 借助于冷拔加工来形成内部的肋状结构。最后，授予J.R.Hill等人的美国专利 No.3,292，408涉及一种形成内部加肋管的方法，其中，管子设置有非对称的螺 旋形槽，以便于成形工具从管子内取出。尽管存在着这些现有技术，但还需要有新的和改进的方法来提供带有加肋 内表面的锅炉管子。为此目的已采用的现有技术的方法具有显著的缺点，且使 用起来相对昂贵。使用这些现有技术的方法和装置的缺点之一是，在金属变形加工过程完成 之后，要从管子内成功地取出成形工具很困难。 一般地说，具有预定外部构造 (诸如螺旋形图形)的构件插入到管子内，此后，减小管子直径，使构件上的 螺旋形图形可形成在管子内壁上。为了从管内取出该构件，因为管子的内表面 已经变形而变成基本上与构件外表面完全互补的形状，所以，必需实质地从管 子内旋出该构件以实现从管内取出成形工具的目的。实现从管内取出构件的难 度取决于已经插入到管子内的构件长度，以及内管壁上形成的图形与前述构件 外表面上形成图形真正互补的相对程度。目前制造单螺距肋(SLR)锅炉管子和多螺距肋(MLR)锅炉管子的方法 通常需要机械的或冶金的变形加工过程，其中，将光滑的管子在带槽的转动心 棒上拉拔。在该过程中，管子的光滑内表面发生塑性变形，并被强制逐渐地顺 从带槽心棒的形状，由此，沿着管长形成螺旋形螺距的肋。该变形过程不仅困 难和费钱，而且其精确地产生符合理想几何细节和要求尺寸精度的肋横截面形 状的能力固有地受到限制。传统的冶金工艺过程在其生产40°或40°以上优 化的肋螺纹升角的能力方面受到限制。此外，使用传统的变形加工工艺方法，很难从高温、高强度和耐变形的材 料(诸如合金800H)中生产出SLR和MLR管子。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是提供一种制造锅炉管子的新的和改进的方法，其中， 管子设置有可工作以使其中可实现受控的内部流动干扰的装置。本专利技术的另一个方面是提供一种制造加肋锅炉管子的方法，其中，管子设 置有加肋的管子内表面。本专利技术的另一个方面是提供一种制造加肋锅炉管子的方法，其中，围绕心 轴圆周可拆卸地裹绕线状构件，由此在管子内表面上形成肋状结构的图形。本专利技术的还有另一个方面是提供一种制造加肋锅炉管子的方法，其中，心 轴可从锅炉管子中取出，留下附连在管子内壁上的线状构件。本专利技术的还有另一个方面是提供一种制造加肋锅炉管子的方法，其有利的 特点在于，采用该方法较为廉价，使用起来相当简单，且对于制造可形成在锅 炉管子内的各种不同的肋状结构图形来说，即，螺旋形、圆形等，该方法极其 灵活。因此，本专利技术的方法包括制造具有光滑内表面的管子以及单独制造线状肋 构件，该构件通常由平的、非圆的金属线材形成。该线状肋构件截面通常呈梯 形，但也可以是矩形、正方形或包括圆形在内的某些其它理想的几何形。其后 将肋插入和定位在光滑管子内，并用耐腐蚀的镍基填料金属钎焊结合到管子的 内表面，从而永久地固定肋的位置和定向。SLR和MLR管子和线状肋构件可用各种不同金属材料制成，包括碳素钢、 不锈钢和镍基合金。附后的形成本公开文本一部分的权利要求书详细地指出了表征本专利技术的新 颖性的各种特征。为了更好地理解本专利技术、其在使用中得到的工作上的优点和 特殊的益处，可参照示出本专利技术较佳实施例的附图和描述。附图说明 附图中图1是装备有可选的螺旋形沟槽的心轴实施例的侧视图2是将线状构件裹绕到心轴螺旋形沟槽内的步骤的侧视图；图3是将填料金属材料施加到线状构件外表面并将心轴插入到锅炉管子内 的侧视图4是锅炉管子一部分的光滑内表面的侧视图；以及图5是根据本专利技术方法提供的锅炉管子一部分的螺旋形肋状结构的侧视图。 具体实施例方式总的参照附图，其中，在全部附图中相同的附图标记表示相同的或功能上 类似的元件，具体地参照图5，图中示出锅炉管子，其总体由附图标记20来标 示，通过实践本专利技术的方法，该管子已设有可工作以使流过锅炉管子20的流 体实现受控的内部流动干扰的装置。具体来说，锅炉管子20设置有成螺旋形 的肋状结构26，肋状结构的功能是在管子20内产生湍流，这又可工作而打破 流过管子20的水或蒸汽的层流。这在蒸汽发生过程中促进更有效的传热，以 防止管子20过热，特别是泡核沸腾过程中由所产生的蒸汽气泡停滞而引起的 管子过热。根据本专利技术，提供一种方法，其中，心轴100的一部分已经显示在附图的 图1中，利用该心轴100来制造螺旋形加肋的锅炉管子20。心轴IOO较佳的是 设置有形成在心轴100外表面上的螺旋形沟槽2，该螺旋形沟槽具有足以容纳 线状肋材料(未示出)的宽度和深度，该线状肋材料将用来在管子内表面上形 成多个肋。槽2呈螺旋形定向，使其螺旋角和构造对应于要求的SLR或MLR 肋螺旋角。心轴IOO要合适地定尺寸，以便能被接纳在锅炉管子20内。具体来说，心 轴100可呈任何合适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在管形构件内壁上形成肋状结构的方法，包括如下步骤：　提供直径比所述管形构件内直径小的心轴；　螺旋形地沿着所述心轴的长度压缩地裹绕线状构件；　将金属钎焊材料施加到所述线状构件的外表面上；　将其上裹绕有所述线状构件的 所述心轴插入到所述管形构件的内部；　释放作用在所述压缩裹绕的线状构件上的压缩；　从所述管形构件中抽出所述心轴，由此在所述管形构件中留下所述线状构件，以使所述线状构件保持在所述管形构件内；以及　加热所述管形构件，由此，熔化所 述金属材料而将所述线状构件结合到所述管形构件的内表面上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：WR摩亨，GB沃特森，J海因斯沃思，JM坦佐斯，DD泽格勒，
申请(专利权)人：巴布科克和威尔科克斯能量产生集团公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]