專利名稱：高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種管件，特別涉及一種鍋爐用的水管。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，電站鍋爐上廣泛使用鋼管作為水管，這種鋼管一般為無縫鋼管，可承受較高壓力，水管鍋爐在鍋筒外部設(shè)水管受熱面，高溫?zé)煔庠诠芡饬鲃臃艧?，水在管?nèi)吸熱，燃料在爐膛內(nèi)燃燒形成火焰和高溫?zé)煔?，爐墻的內(nèi)表面上常敷設(shè)水冷壁管，它既保護(hù)爐墻不致燒壞，又吸收火焰和高溫?zé)煔獾拇罅枯椛錈帷?。由于管?nèi)橫斷面比管外小，因此汽水流速大大增加，受熱面上產(chǎn)生的蒸汽立即被沖走，這就提高了爐水吸熱效率。水管鍋爐鍋筒直徑小，工作壓カ高，鍋爐水循環(huán)好，蒸發(fā)效率高，適應(yīng)負(fù)荷變化的性能較好，熱效率較高。因此，壓カ較高，蒸發(fā)量較大的鍋爐都為水管鍋爐?，F(xiàn)有鍋爐的水管均為內(nèi)壁光滑的管件，外壁也可以是光滑的，為提高吸熱效率，夕卜壁上還可以焊接翅片形成翅片管；工作吋，水、汽或汽水混合物在水管內(nèi)流動，而火焰或煙氣在水管外燃燒和流動并將熱量不斷傳遞給水管內(nèi)的水；由于水管在鍋爐內(nèi)是固定的，其受熱主要依靠水管單側(cè)受熱，受熱面為迎向火焰或高溫氣流的方向，在相應(yīng)的水管內(nèi)壁上，相應(yīng)位置的水更容易汽化，與管壁接觸的水會產(chǎn)生汽泡而局部沸騰，汽泡的進(jìn)ー步聚結(jié)會擴(kuò)展成連續(xù)的蒸汽流，形成膜態(tài)沸騰。該現(xiàn)象可在普通鍋爐的蒸發(fā)管、核電廠蒸汽發(fā)生器傳熱管、反應(yīng)堆堆芯冷卻劑通道中見到。當(dāng)管壁壁面和流體之間生成蒸汽膜時，蒸汽膜的使熱量交換變得很差，以致水管管壁會達(dá)到很高的溫度，而有燒毀的危險。汽水密度相等時的壓カ稱為臨界壓力，水在臨界壓力22. IMPa加熱到374. 15°C時即被全部汽化，水變成蒸汽不需要汽化潛熱，即水沒有蒸發(fā)現(xiàn)象就變成蒸汽，該溫度稱為臨界溫度，或稱之為相變點溫度(超臨界壓力24. 5—27. 5MPa時的相變點溫度為380—410°C )。在相變點溫度附近存在著ー個最大比熱區(qū)，在該區(qū)內(nèi)エ質(zhì)物性發(fā)生突變緊靠管壁的エ質(zhì)密度有可能比流動在管中心的エ質(zhì)密度小得多，即在流動截面中存在著工質(zhì)的不均勻性。當(dāng)受熱面熱負(fù)荷高到某一數(shù)值時，在緊貼壁面的地方可能造成傳熱惡化，這ー現(xiàn)象稱之為類膜態(tài)沸騰現(xiàn)象。為避免這ー現(xiàn)象，鍋爐相變點區(qū)域通常設(shè)計在熱負(fù)荷相對較低的地方，或提高工質(zhì)的流速。膜態(tài)沸騰及類膜態(tài)沸騰現(xiàn)象主要發(fā)生在水管的主要受熱面ー側(cè)，其結(jié)果是導(dǎo)致水管局部燒損、熱效率降低。而在背離主要受熱面的另ー側(cè)，該現(xiàn)象則發(fā)生較少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，使其能最大程度上減少膜態(tài)沸騰及類膜態(tài)沸騰現(xiàn)象，提高熱效率及保護(hù)鍋爐水管不受燒損。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的ー種高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，包括斷面呈圓形的管體，所述管體內(nèi)壁上設(shè)有多頭內(nèi)螺紋，多頭內(nèi)螺紋的頭數(shù)為6 12頭，螺距為20 35_，導(dǎo)程為180 300_。、
本發(fā)明的水管可應(yīng)用在高壓的電站鍋爐上，其工作時，高壓水流從水管內(nèi)壁表面流過時，在多頭內(nèi)螺紋的導(dǎo)向作用下，貼近水管內(nèi)壁的水流以O(shè). 05、. lm/s的周向速度旋轉(zhuǎn)，其能將主受熱面ー側(cè)吸收的熱量迅速帶離受熱面，使其傳遞給管體內(nèi)其他部分的水；管體內(nèi)外層的水流密度小，內(nèi)層的水流密度大，在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下，內(nèi)層水有向外運動的趨勢，外層水有向中心運動的趨勢，相互作用下，會進(jìn)ー步對流換熱，及時將所受熱量導(dǎo)走，避免產(chǎn)生膜態(tài)沸騰及類膜態(tài)沸騰。由于水流的軸向流速遠(yuǎn)大于其旋轉(zhuǎn)速度，一般為
O.3^1. 5m/s,在管體內(nèi)的外層受到管壁的阻滯，水流呈旋轉(zhuǎn)并在軸向方上流速降低，而在管體中心位置，水流速度較大，水流在越過每ー內(nèi)螺紋的頂部時，在內(nèi)螺紋的根部會產(chǎn)生ー個渦流區(qū)，渦流區(qū)會促進(jìn)內(nèi)層和外層的水之間互換位置，從而使得傳熱效率更高。多頭內(nèi)螺紋的頭數(shù)為6 12頭，是為了保證水流能逐一越過各頭內(nèi)螺紋，以產(chǎn)生足夠多的渦流區(qū)；螺距為2(T35mm，導(dǎo)程為18(T300mm是為了保證水流能夠以O(shè). 05、. lm/s的周向速度旋轉(zhuǎn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于其應(yīng)用在水管鍋爐上，可減少膜態(tài)沸騰及類膜態(tài)沸騰現(xiàn)象的發(fā)生，有效保護(hù)鍋爐水管不受燒損，同時，其提高了換熱效率，熱傳導(dǎo)能力可増加20 30%。 為進(jìn)ー步保證使用可靠，所述多頭內(nèi)螺紋為梯形螺紋，螺紋頂寬為5 10mm，螺紋底寬15 25mm。該結(jié)構(gòu)的螺紋不易被水流沖刷或腐蝕，提高了使用壽命。為能形成足夠旋轉(zhuǎn)流速的水流，所述梯形螺紋的螺紋高度為f I. 5mm。為進(jìn)一歩避免腐蝕，所述梯形螺紋的頂部和根部呈圓角過渡，圓角半徑
O.Γ1. 2_。在圓角過渡位置，如采用棱角，則水在該位置附近易生產(chǎn)空泡腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致水管損壞，而采用圓角過渡，可最大限度底降低空泡腐蝕現(xiàn)象。為保證管體制造方便且具有足夠的強(qiáng)度，所述管體外徑為4(T80mm，管體的最小內(nèi)徑與管體外徑之比為0. 55^0. 65。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例I
如圖所示，為ー種高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，包括斷面呈圓形的管體2，管體2的內(nèi)壁上設(shè)有多頭內(nèi)螺紋1，多頭內(nèi)螺紋I的頭數(shù)為6頭，螺距為20mm，導(dǎo)程為180mm ;多頭內(nèi)螺紋為梯形螺紋，螺紋頂寬Wl為5mm，螺紋根部寬W2為15mm ;梯形螺紋的螺紋高度h為Imm ;梯形螺紋的頂部和根部呈圓角過渡，圓角半徑為O. 1mm。管體外徑為40mm,管體的最小內(nèi)徑與管體外徑之比為0. 55。實施例2
ー種高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，包括斷面呈圓形的管體，所述管體內(nèi)壁上設(shè)有多頭內(nèi)螺紋，多頭內(nèi)螺紋的頭數(shù)為12頭，螺距為35mm，導(dǎo)程為300mm ;多頭內(nèi)螺紋為梯形螺紋，螺紋頂寬為10mm，螺紋根部寬25mm ;梯形螺紋的螺紋高度為I. 5mm ;梯形螺紋的頂部和根部呈圓角過渡，圓角半徑為1.2mm。管體外徑為80mm，管體的最小內(nèi)徑與管體外徑之比為
O.65。
實施例3
ー種高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，包括斷面呈圓形的管體，所述管體內(nèi)壁上設(shè)有多頭內(nèi)螺紋，多頭內(nèi)螺 紋的頭數(shù)為8頭，螺距為25mm，導(dǎo)程為220mm ;多頭內(nèi)螺紋為梯形螺紋，螺紋頂寬為8mm，螺紋根部寬20mm ;梯形螺紋的螺紋高度為I. 2mm ;梯形螺紋的頂部和根部呈圓角過渡，圓角半徑為O. 5mm。管體外徑為60mm，管體的最小內(nèi)徑與管體外徑之比為O. 6。實施例4
ー種高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，包括斷面呈圓形的管體，所述管體內(nèi)壁上設(shè)有多頭內(nèi)螺紋，多頭內(nèi)螺紋的頭數(shù)為10頭，螺距為35mm，導(dǎo)程為280mm ;多頭內(nèi)螺紋為梯形螺紋，螺紋頂寬為10mm，螺紋根部寬15mm ;梯形螺紋的螺紋高度為I. 5mm ;梯形螺紋的頂部和根部呈圓角過渡，圓角半徑為O. 3mm。管體外徑為80mm，管體的最小內(nèi)徑與管體外徑之比為
O.55。下面是上述各鍋爐鋼管的工作參數(shù)，其設(shè)置在300MW的電站鍋爐上
m目I實施例11實施例21實施例31實施例41現(xiàn)有技術(shù)(光管)
鍋爐工作壓カ(MPa)16. 7 16. 7 16. 7 16. 7 16. 7
軸向水流速度(m/s):1.0 I. O :1.0 I. O I
周向水流速度(m/s)0.05 :0.1 :0.08 0.08 O 容量(t/h) 1150 1250 1190 1200 1000
水管使用壽命(h)[11000 ]ll000 111000 [11000 ]8000
上述試驗結(jié)果表明，采用本發(fā)明的多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，可明顯延長水管的使用壽命，
提聞容量，提聞熱效率。本發(fā)明并不局限于上述實施例，在本發(fā)明公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要創(chuàng)造性的勞動就可以對其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，包括斷面呈圓形的管體，其特征在干所述管體內(nèi)壁上設(shè)有多頭內(nèi)螺紋，多頭內(nèi)螺紋的頭數(shù)為6 12頭，螺距為2(T35mm，導(dǎo)程為180 300mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，其特征在于所述多頭內(nèi)螺紋為梯形螺紋，螺紋頂寬為5 10mm，螺紋根部寬15 25mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，其特征在于所述梯形螺紋的螺紋高度為廣I. 5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，其特征在于所述梯形螺紋的頂部和根部呈圓角過渡，圓角半徑為O. I"!. 2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求Γ4任意一項所述的高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，其特征在于所述管體外徑為4CT80mm,管體的最小內(nèi)徑與管體外徑之比為0. 55^0. 65。
全文摘要
本發(fā)明公開了鍋爐領(lǐng)域內(nèi)的一種高壓無縫多頭內(nèi)螺紋鍋爐鋼管，包括斷面呈圓形的管體，所述管體內(nèi)壁上設(shè)有多頭內(nèi)螺紋，多頭內(nèi)螺紋的頭數(shù)為6~12頭，螺距為20~35mm，導(dǎo)程為180~300mm。本發(fā)明的水管可應(yīng)用在電站鍋爐上，可減少膜態(tài)沸騰及類膜態(tài)沸騰現(xiàn)象的發(fā)生，有效保護(hù)鍋爐水管不受燒損，同時，其提高了換熱效率，熱傳導(dǎo)能力可增加20~30%。
文檔編號F22B37/12GK102748745SQ20121026114
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月26日
發(fā)明者王昌敏 申請人:江蘇天元鋼管有限公司