本发明专利技术提供一种用于形成管与管板之间的接头的方法，该方法包括至少在管内形成砧、以及在存在砧的情况下将管焊接至板。该砧包括锚，该锚在将形成的接头的附近或将形成的接头处被放置在管内。至少一个垫圈被放置在将形成的接头附近的锚的端部上方。螺纹紧固件随后被放置在锚中，以将锚牢固地保持在管内并且提供足够的支撑，使得能够形成摩擦搅拌焊接。该螺纹紧固件和垫圈能够用作用于摩擦搅拌焊接的引导件。一旦焊接完成，就能够移除砧。焊接能够进一步处理以去除毛刺和其它材料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种用于形成管与管板之间的接头的方法，该方法包括至少在管内形成砧、以及在存在砧的情况下将管焊接至板。该砧包括锚，该锚在将形成的接头的附近或将形成的接头处被放置在管内。至少一个垫圈被放置在将形成的接头附近的锚的端部上方。螺纹紧固件随后被放置在锚中，以将锚牢固地保持在管内并且提供足够的支撑，使得能够形成摩擦搅拌焊接。该螺纹紧固件和垫圈能够用作用于摩擦搅拌焊接的引导件。一旦焊接完成，就能够移除砧。焊接能够进一步处理以去除毛刺和其它材料。【专利说明】用于摩擦搅拌焊接热交换器的管端部的方法和装置相关申请本申请根据35U.S.C.§ 119(e)要求2011年8月9日提交的现有的美国临时专利申请N0.61/521，589的权益，其通过引用的方式并入本文中。
本文中所描述的各个实施例涉及用于将热交换器中的管的管端部摩擦搅拌焊接至压力容器中的管板的方法和装置。
技术介绍
常见的工业热交换器包括被放置在两个管板之间并且被封装在压力容器壳中的多根管。温度不同的流体或气体通过热交换器，将热能从一种介质传递至另一种介质。管可以被压配合或焊接就位。当液体或气体的分离是关键的时(如在核热交换器和化工厂中)，管必须被焊接就位并且在开始服务之前检查泄漏。焊接热交换器管的过程具有多个缺点，包括:(1)用于准备和通过手工熔合焊接技术来焊接所有的管接头的高人工成本，(2)由于复杂的手工或半自动熔合焊接过程而造成的缺陷修复成本，以及(3)熔合焊接接头的腐蚀敏感性增大。腐蚀是工作流体污染的主要原因，特别是当系统中的一个系统具有腐蚀性时。
技术实现思路
本专利技术实施固态焊接接头以将管联结至在热交换器中的管板。该固态焊接接头与摩擦搅拌焊接(FSW)类 似。管和管板能够由相同或相似的材料制成。结果是使用相同或相似材料形成的焊接。这代替了当前的熔合焊接过程，在多种情况下，该当前的熔合焊接过程形成具有材料混合物的焊接。本专利技术的固态焊接接头消除了显著成本、缺陷并且通过消除或减少了与长期腐蚀相关的故障而改进了性能。【专利附图】【附图说明】图1A是根据示例性实施例的定位在管端部附近的锚的透视图，该管端部相对于管板定位。图1B是根据示例性实施例的相对于管板定位的管端部的透视图，其中锚定位在管端部内。图2是根据示例性实施例的定位在管端部中的锚插入件上方的垫圈的透视图。图3是根据示例性实施例的被旋入管端部内的锚中的内六角螺钉的透视图。图4是根据示例性实施例的管和包括砧组件的管端部的局部剖视侧视图，该砧组件被放置成用作用于摩擦搅拌焊接过程的支撑件。图5A是示出了根据示例性实施例的用于摩擦搅拌焊接的固定销工具或装置的例子的侧视图。图5B是根据示例性实施例的在焊接工件期间的固定销工具或装置的示意图。图6是根据示例性实施例的管板的透视图，该管板具有安装有砧组件的多个管端部。图7是根据示例性实施例的执行摩擦搅拌焊接(FSW)并且移向安装有砧的管端部的销工具的透视图。图8是根据示例性实施例的焊接于管板的两个管端部的透视图。还示出了根据示例性实施例的已被从管中的锚移除的未受损的内六角螺钉。图9是根据示例性实施例的加工和去毛刺之后的管焊接的俯视图。图1OA是根据另一个示例性实施例的双楔锚的侧视图。图1OB是根据另一个示例性实施例的内螺纹落入式锚的侧视图。图1OC是根据另一个示例性实施例的弹性体锚的侧视图。图1OD是根据另一个示例性实施例的弹性体锚的侧视图。图1OE是根据另一个示例性实施例的弹性体锚的侧视图。图1OF是根据另一个示例性实施例的弹性体锚的侧视图。图1OG是根据另一个示例性实施例的弹性体锚的侧视图。图11是根据另一个示例性实施例的支撑砧挡板的透视图，该支撑砧挡板附接至热交换器主体上的凸缘。图12是根据另一个示例性实施例的支撑砧挡板以及多个细长锚组件的剖视侧视图。图13是根据另一个示例性实施例的图12的支撑砧挡板以及多个细长锚组件的特写图。图14是根据示例性实施例的细长锚1200的透视图。图15是根据示例性实施例的朗肯循环的示意图。【具体实施方式】图15是朗肯循环900的示意图。图示的循环包括泵910、锅炉920、涡轮机930和冷凝器940。冷凝器940包括热交换器，该热交换器使用较冷的流体来在气体通过涡轮机930之后将热从气体去除。较冷的流体能够具有腐蚀性。气体也可以具有腐蚀性。因此，在某些应用中，与冷凝器940相关联的热交换器在腐蚀性环境中操作。热交换器能够以不同的方式形成。热交换器的一种形式(from)包括被放置在两个管板之间并且被封装于压力容器壳中的多根管。因此，该热交换器包括形成于管与管板之间的一个或多个接头。应当理解，热交换器是用于本文中所描述的装置和方法的一种应用并且存在用于本文中所描述的装置和方法的其它可能的应用。摩擦搅拌焊接(FSW)是固态联结过程并且相对于熔合焊接过程提供若干优点，例如包括较高的接头强度和较低的变形。此外，摩擦搅拌焊接过程能够联结不可以通过熔合焊接或其它的焊接过程焊接的合金。这些性能使得摩擦搅拌焊接过程在多种工业中是有价值的联结过程。能够在铝或其它的高温管合金上执行FSW以形成管与管板接头。然而，预测用于焊接铝壳和管热交换器的适用市场仅为全球壳和管市场的约1%。相反地，焊接碳钢壳和管热交换器占全球焊接壳和管市场的大约70%，其余29%的焊接壳和管热交换器由不锈钢、钛、以及其它的高温合金构成。碳钢比铝(和其它的高温金属)流行得多，原因是碳钢每磅便宜得多、承受高得多的压力和温度、并且与粗糙的工作流体(例如油、气体、和酸)更相容。因此，形成管与管板接头的过程需要广泛适用于铝、铝合金、碳钢、不锈钢、钛、以及其它的高温管合金。通过使管与管板接头的形成广泛适用于尽可能多的高温管合金，能够解决更大份额的用于热交换器的适用市场。此外，通过使形成管与管板接头的过程更稳固，所述更大份额的适用市场对该过程的市场接受度更高。通过使用能够对FSW负荷作出反应、承受所产生的温度、并且不污染焊接的新颖的砧以及相关技术来解决FSW高温管与管板接头。当使用FSW时，旋转工具能够将负荷置于接头上。砧技术保持接头，使得接头能够对焊接过程期间由工具产生的负荷作出反应或者产生反作用力。图1A是根据示例性实施例的相对于管板120定位的管端部110附近的锚100的透视图，并且图1B是相对于管板120定位的管端部110的透视图，其中锚100定位在管的管端部110内。图2是根据示例性实施例的定位在管端部110的锚插入件100上方的垫圈200的透视图。图3是根据示例性实施例的旋入管端部100内的锚100中的内六角螺钉300的透视图。现在参照图1A、图1B、图2和图3，将进一步详细描述砧组件310的第一实施例。在第一实施例中，砧组件320包括混凝土锚100、内六角螺钉300、和垫圈200。砧组件320用作可移除支撑件，使得能够使用摩擦搅拌焊接工具和FSW技术来焊接管111、并且更具体地焊接管端部110和管板120。不具有砧组件320的话，执行FSW焊接过程要难得多。结果较不一致。图4是根据示例性实施例的管111和管端部110的局部剖视侧视图，该管端部110包括被放置成用作用于摩擦搅拌焊接过程的支撑件的砧组件320。所形成的砧组件320包括圆柱形顶部本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于形成管与管板之间的接头的方法，所述方法包括：将管的第一端部定位成与管板的主要表面基本齐平；形成砧组件，所述砧组件的至少一部分位于所述管内、所述第一端部附近；使所述砧组件的所述部分在所述管内膨胀；以及将所述管焊接至所述管板。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·R·埃勒，智贤·李，
申请(专利权)人：洛克希德马丁公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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