專利名稱：一種換熱器的內孔焊接方法
技術領域：
本發明涉及一種焊接方法，該焊接方法適合于換熱器的換熱管與管板之間的氬弧焊焊接。
背景技術：
換熱器的換熱管與管板之間的普通焊接方法是在管板的外側，采用氬弧焊的方法將穿過管板的換熱管與管板焊接在一起，屬于角焊縫形式。這種焊接方法，工藝介質流入換熱管時，會直接沖刷焊縫。
低壓反應水冷凝器是用于生產硝酸的重要設備，其作用是將氧化氮氣中的冷凝液快速冷凝。換熱器的管程介質為氧化氮氣(中度危害)，殼程介質為冷凝水。由于低壓反應水冷凝器工作環境惡劣，溫度變化大，管程介質對焊縫的沖刷腐蝕嚴重，所以，不適合采用普通焊接方法焊接設備工藝氣體入口端的換熱管與管板。
內孔焊接方法是將專用焊槍插入換熱管中，采用無焊絲自動氬弧焊接的方法，將換熱管與管板焊接起來，屬于對接焊縫形式。內孔焊接方法可以避免工藝介質直接沖刷焊縫，在承受交變應力和防止液體沖刷方面均優于傳統的普通焊接方式。
日本在八十年代最早采用內孔焊接方法應用于低壓反應水冷凝器上入口端換熱管與管板之間的焊接，其焊接方法是先在管板上鉆好直徑與換熱管內徑相同的圓孔，再于管板的內孔焊端加工出一個直徑相當于換熱器外徑的凹臺，焊接時將換熱管插入凹臺內，氬弧焊槍插入管孔進行焊接。
這種內孔焊接方法雖然管板加工簡單，焊接時換熱管可插入凹臺中，換熱管與管板的對接方便，但是也存在不足之處，首先是焊接后的應力不能釋放；其次，焊接時管板升溫比換熱管慢，影響焊接質量；同時，由于焊縫位于管板的內部，焊接后也不方便觀測焊接的質量好壞。
發明內容
本發明的目的是提供一種換熱器的內孔焊接方法，以降低焊接應力，保證焊接質量，從而提高換熱器的使用壽命。
本發明的換熱器內孔焊接方法包括在換熱器的管板上加工圓孔；在管板上的內孔焊端，圍繞每個圓孔加工環形凹槽作為應力釋放槽，使圓孔與環形凹槽之間構成一個環形凸臺；換熱管與管板上的環形凸臺對接在一起；將氬弧焊槍插入換熱管中，對接縫處進行氬弧焊內孔焊接。
其中，換熱器管板上加工的圓孔直徑與換熱管的內徑相同，環形凹槽的內徑不小于換熱管的外徑。
更優選的是，環形凹槽的內徑與換熱管的外徑相等，此時，環形凸臺的厚度與換熱管的管壁厚度相同。
本發明由于在每根換熱管周圍的管板上都加工環形凹槽作為應力釋放槽，焊接時產生的應力很容易釋放出來，從而降低了焊接應力，同時，在焊接時管板上的環形凸臺升溫速度與換熱管的升溫速度基本接近，可以有效保證焊接的質量，提高換熱器的使用壽命，具有很好的焊接性能，而且焊接后的焊縫位于管板的表面，也便于觀測焊接質量的好壞。
除用于生產硝酸的低壓反應水冷凝器外，其它具有溫度變化大、產生交變應力、對焊縫沖刷腐蝕嚴重等特點的工作狀況較差的換熱器，都可以使用本發明的內孔焊接方法制作，可以有效提高換熱器的使用壽命。
圖1是本發明內孔焊接方法的示意圖。
具體實施例方式
低壓反應水冷凝器是生產硝酸的重要設備，該設備為管殼式換熱器，總長14.6m，管板直徑φ2124mm，管板上均布有2020根換熱管，設備換熱面積1798m2，凈重48055Kg。
制造低壓反應水冷凝器時，首先加工好包括管板、換熱管、折流板、拉桿等冷凝器的內部零件，再進行包括筒節的下料和卷制以及筒節之間的組對和焊接等工序，制作出換熱器的簡體，接著組裝管束并穿換熱管，再將管束穿入換熱器筒體內，準備與管板對接進行內孔焊接。
低壓反應水冷凝器工藝氣體入口端管板2與換熱管4的內孔焊接方法如圖1，首先在管板2上鉆出2020個孔徑為φ21.40+0.05mm(與換熱管4的內徑相同)的圓孔，接著在管板2與換熱管4連接的內孔焊端每個圓孔的周圍都加工出一個φ29.4mm的環形凹槽6作為應力釋放槽，環形凹槽6的槽寬3mm，槽深3mm，從而在圓孔與環形凹槽6之間形成一個環形凸臺，環形凸臺的寬度與換熱管4的管壁厚度相同。焊接時，將換熱管4對準管板2上的環形凸臺，氬弧焊槍1插入管板2內，鎢極3對準管板2與換熱管4的連接處，采用無焊絲雙面氬氣保護自動氬弧焊進行焊接。焊接后的焊縫5立即進行單根局部0.54MPa水壓實驗，以保證每根換熱管4的內孔焊接質量。
接著再采用普通焊接方法，將換熱管4的另一端與換熱器出口端管板焊接在一起，并進行換熱管的貼脹，最后制作并焊接管箱。
低壓反應水冷凝器制造好后，根據設計要求，按照GB150-1998標準分別對設備殼程進行0.58MPa水壓試驗，對管程進行0.54MPa水壓試驗，合格率達到100％；按照HG20584-98標準對殼程進行0.48MPa的1％氨滲漏試驗，合格率100％。
新制作的低壓反應水冷凝器于2005年1月13日安裝后投入生產運行，至今沒有發現任何異常問題。
權利要求
1.一種換熱器的內孔焊接方法，包括在換熱器的管板上加工圓孔；在管板上的內孔焊端，圍繞每個圓孔加工環形凹槽，使圓孔與環形凹槽之間構成一個環形凸臺；換熱管與管板上的環形凸臺對接在一起；將氬弧焊槍插入換熱管中，對接縫處進行氬弧焊內孔焊接。
2.根據權利要求1所述的換熱器內孔焊接方法，其特征是在換熱器管板上加工圓孔的直徑與換熱管的內徑相同。
3.根據權利要求1或2所述的換熱器內孔焊接方法，其特征是環形凹槽的內徑不小于換熱管的外徑。
4.根據權利要求3所述的換熱管內孔焊接方法，其特征是環形凹槽的內徑等于換熱管的外徑。
全文摘要
本發明涉及一種換熱器的內孔焊接方法，是在換熱器的管板上加工圓孔，管板內孔焊端圓孔周圍加工環形凹槽作為應力釋放槽，在圓孔與環形凹槽之間構成環形凸臺，將換熱管與環形凸臺對接在一起，氬弧焊槍插入換熱管中對接縫處進行氬弧焊內孔焊接。本發明在每根換熱管周圍的管板上都加工環形凹槽作為應力釋放槽，焊接時產生的應力容易釋放出來，降低了焊接應力，管板環形凸臺升溫速度與換熱管升溫速度基本接近，可以有效保證焊接的質量，提高換熱器的使用壽命。
文檔編號B23K101/14GK1792532SQ20051004827
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月31日 優先權日2005年12月31日
發明者郭繼承, 陳亮, 王彥靈, 彭衛華, 姬天德 申請人:天脊煤化工集團有限公司