專利名稱：雙管板式換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種應(yīng)用在新能源、節(jié)能環(huán)保、石油、化工、制藥和電力等行業(yè)進(jìn)行
熱量交換的雙管板式換熱器。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新能源、節(jié)能環(huán)保、石油、化工、制藥和電力等行業(yè)對(duì)進(jìn) 行熱量交換的管板式換熱器要求越來(lái)越高，換熱器的工作壓力達(dá)到3. 2MPa，工作溫度達(dá)到 350-40(TC，換熱器的筒體直徑要達(dá)到2. 6m以上，其長(zhǎng)度要達(dá)到6m以上，筒體的厚度需達(dá)到 50mm以上。 同時(shí)在進(jìn)行換熱過(guò)程中所采用的換熱介質(zhì)常常具有腐蝕性，例如在多晶硅的生產(chǎn) 過(guò)程中，筒體中的介質(zhì)常常為氯硅烷氣體，換熱管中的介質(zhì)為冷凍鹽水。因此一般碳鋼結(jié)構(gòu) 的筒體雖然能滿足壓力和工作溫度的要求，但是其耐腐蝕性能不能滿足生產(chǎn)的需求；如果 筒體全部采用不銹鋼制造，雖然能滿足耐腐蝕性能和工作溫度的要求，但是不滿足強(qiáng)度要 求，筒體的厚度就必須達(dá)到50mm以上。由于不銹鋼的價(jià)格比較昂貴，這樣其成本就會(huì)大幅 度提高，為采用普通碳鋼生產(chǎn)時(shí)的2-3倍，一般的生產(chǎn)廠家接受不了，所以采用不銹鋼復(fù)合 碳鋼的復(fù)合板材料可同時(shí)解決以上難題。 另外一般單管板式換熱器的管板和換熱管之間先采用脹接后再進(jìn)行焊接，在使用 中除經(jīng)常出現(xiàn)墊片螺栓法蘭接頭密封泄漏外，還會(huì)出現(xiàn)管板上的換熱管管口泄漏，以及焊 接裂紋等。單管板換熱器管板上的管口泄漏大部分出現(xiàn)在焊接收弧處。焊接收弧時(shí)留有氣 體，有砂眼存在。 單管板式換熱器長(zhǎng)時(shí)間工作后，由于換熱介質(zhì)氯硅烷氣體的壓力較高，腐蝕性的 換熱介質(zhì)氯硅烷氣體會(huì)從脹接部位慢慢滲透到焊接部位，對(duì)焊接部位進(jìn)行腐蝕，導(dǎo)致腐蝕 性換熱介質(zhì)進(jìn)入換熱管內(nèi)，一方面會(huì)影響介質(zhì)的純度，另一方面一旦兩種介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)，例如上述多晶硅的生產(chǎn)過(guò)程中氯硅烷氣體滲漏到鹽水中，會(huì)生產(chǎn)鹽酸，這樣會(huì)加快管板 和換熱管的腐蝕，大大降低了換熱器的使用壽命，如果兩種介質(zhì)化學(xué)反應(yīng)生成大量的氣體， 就會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象，存在嚴(yán)重的安全隱患。 為了解決換熱器由于換熱管泄漏，使管程和殼程的介質(zhì)相互混合的技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn) 有技術(shù)提供了一些解決方案。如中國(guó)專利CN200720143337.3雙壁套管換熱器，包括外管， 在外管內(nèi)設(shè)有換熱管，換熱管的管壁由外層壁和內(nèi)層壁構(gòu)成，外層壁和內(nèi)層壁固定連接在 一起，外層壁和內(nèi)層壁之間的連接方式為過(guò)盈配合，外層壁和內(nèi)層壁的內(nèi)外表面都設(shè)有螺 紋。 這種雙壁套管換熱器，雖然可以解決換熱管破裂時(shí)管程和殼程介質(zhì)泄漏的問(wèn)題， 但是在換熱管和管板接頭處可能發(fā)生的腐蝕和泄漏問(wèn)題仍然沒(méi)有得到解決。雖然泄漏后的 介質(zhì)不會(huì)混合，但是并沒(méi)有減小泄漏的可能性。且泄漏到外層壁和內(nèi)層壁之間的介質(zhì)無(wú)法 導(dǎo)出，而兩層壁的設(shè)計(jì)必然會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱管的換熱效率降低。因此現(xiàn)有技術(shù)仍然沒(méi)能很好的 解決換熱管連接接頭泄漏的技術(shù)問(wèn)題，仍有改良的必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種雙管板換熱器，以解決上述背景技術(shù)中存在的焊接部分容易腐蝕 泄漏的技術(shù)問(wèn)題，并進(jìn)一步解決提高換熱器換熱效率，滿足筒體耐腐蝕和控制成本的技術(shù) 問(wèn)題。 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種雙管板換熱器，包括圓筒形的筒體，所述筒體 上設(shè)有殼程介質(zhì)進(jìn)口和殼程介質(zhì)出口 ；左側(cè)管箱和右側(cè)管箱，通過(guò)管箱法蘭分別安裝于筒 體的兩端，至少一管箱上設(shè)置有管程介質(zhì)出口和管程介質(zhì)進(jìn)口 ；外側(cè)管板，設(shè)于所述筒體兩 端，與所述管箱法蘭相連接；內(nèi)側(cè)管板，設(shè)于所述外側(cè)管板的內(nèi)側(cè)，與所述筒體相連接，所述 外側(cè)管板與內(nèi)側(cè)管板之間形成積液腔；多個(gè)換熱管，穿過(guò)所述外側(cè)管板與內(nèi)側(cè)管板，所述換 熱管的兩端分別固定于所述外側(cè)管板上，所述換熱管與內(nèi)側(cè)管板之間采用脹接，而與外側(cè) 管板之間采用脹焊并用。 其中，兩側(cè)管箱內(nèi)設(shè)置有用于將換熱器分割為多個(gè)流程的分程隔板，大大提高換
熱效率。 其中，所述筒體內(nèi)垂直于所述筒體軸線交錯(cuò)分布多個(gè)折流板，所述折流板上具有 缺口 ，所述缺口的流通面積根據(jù)介質(zhì)進(jìn)口管徑及流速確定。 其中，還包括多個(gè)拉桿，所述拉桿一端固定于內(nèi)側(cè)管板上，所述拉桿依次套設(shè)多個(gè) 折流板，并在兩折流板之間的所述拉桿上套設(shè)有定距管，所述拉桿末端用兩只螺母緊固于 一個(gè)所述折流板上。 其中，所述筒體底部設(shè)置有排凈口 。 其中，所述外側(cè)管板的底部設(shè)有和所述積液腔相連的排凈管道，所述內(nèi)側(cè)管板的 頂部設(shè)置有和所述積液腔相連的排氣管道。 其中，所述筒體的材料為不銹鋼板和低合金鋼板爆炸復(fù)合形成的復(fù)合材料。
其中，所述筒體外層為低合金鋼板，厚度為40mm 60mm;所述筒體內(nèi)層為不銹鋼 板，厚度為3mm 6mm。
其中，所述換熱管采用槽紋管。 本發(fā)明的一種雙管板式換熱器，通過(guò)以上技術(shù)方案，達(dá)到的有益技術(shù)效果在于
1.通過(guò)熱處理能將管箱焊接時(shí)產(chǎn)生的焊接應(yīng)力消除掉，并在熱處理后對(duì)法蘭密封 面進(jìn)行二次精加工，減少設(shè)備使用時(shí)因法蘭變形而造成介質(zhì)泄漏。 2.在冷卻過(guò)程中先進(jìn)行隨爐冷卻，防止冷卻的速度過(guò)快，影響到管箱的熱處理效 果。 3.在管板和筒體、管板和管板焊接后進(jìn)行殼程和積液程的水壓試驗(yàn)和氣密性試 驗(yàn)，保證換熱器的焊接質(zhì)量，進(jìn)一步提高換熱器的使用壽命；積液腔按HG20584-1998附錄A 的B法進(jìn)行氨滲漏試驗(yàn)，進(jìn)一步提高檢驗(yàn)的可靠性。 4.在外側(cè)管板和換熱管之間也進(jìn)行脹接，進(jìn)一步保證介質(zhì)無(wú)法進(jìn)入到換熱管和外 側(cè)管板的焊接部位。 5.水壓試驗(yàn)中，水中氯離子含量《25mg/L，防止水中氯離子破壞不銹鋼的晶間組 織。 6.在原來(lái)單管板式的基礎(chǔ)上，兩端各再增加一個(gè)管板，在兩個(gè)管板之間的空隙形成積液腔，在其中一塊管板的底部設(shè)置有排凈管道， 一旦腐蝕性的介質(zhì)從脹接部位慢慢滲 透出來(lái)后，流入積液腔，及時(shí)從排凈管道中流出，不會(huì)進(jìn)入到另一管板中腐蝕管板和換熱管 之間的焊接部位，消除了安全隱患，提高了換熱器的使用壽命。


圖1為本發(fā)明雙管板換熱器的筒體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的雙管板換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明 左側(cè)管箱-1 ;管程介質(zhì)出口 _2 ;分程隔板-3 ;外側(cè)管板-4 ;內(nèi)側(cè)管板-5 ;排氣 管道-6 ;殼程介質(zhì)出口 -7 ;換熱管_8 ;筒體_9 ;低合金鋼板_91 ;不銹鋼板_92 ;殼程介質(zhì) 進(jìn)口 -10 ;右側(cè)管箱-ll ;排凈管道-12 ;積液腔-13 ;排凈口 _14 ;管程介質(zhì)進(jìn)口 _15 ;折流 板-16 ;拉桿-17。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的形狀、構(gòu)造以及特點(diǎn)能夠更好地被理解，以下列舉實(shí)施例并結(jié)合 附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明的雙管板式換熱器，包括筒體9，筒體9兩側(cè)通過(guò)管箱法蘭分別與左側(cè)管箱 1和右側(cè)管箱11組裝在一起。筒體9的材料采用由不銹鋼板92和低合金鋼板91采用爆 炸復(fù)合的方法結(jié)合在一起形成的復(fù)合材料，然后該復(fù)合材料經(jīng)巻板機(jī)巻成圓筒形并焊接而 形成筒體9。具體結(jié)構(gòu)，如圖1所示，筒體9外層為低合金鋼板91，其厚度較厚，為40mm 60mm，以滿足筒體9足夠的強(qiáng)度要求。筒體9內(nèi)層為不銹鋼板92，其厚度很薄，為3mm 6mm，能夠防止筒體9被腐蝕性介質(zhì)腐蝕。這樣的設(shè)計(jì)在保證筒體9強(qiáng)度的條件下，能大大 降低筒體9的制造成本。 至少一個(gè)管箱上設(shè)置有管程介質(zhì)出口 2和管程介質(zhì)進(jìn)口 15。在圖2中于左側(cè)管箱 1的上下側(cè)分別設(shè)置有管程介質(zhì)出口 2和管程介質(zhì)進(jìn)口 15，管程介質(zhì)可通過(guò)該管程介質(zhì)進(jìn) 口 15進(jìn)入管箱，管箱內(nèi)的介質(zhì)通過(guò)該管程介質(zhì)出口 2排出。同時(shí)右側(cè)管箱ll上下也可以 分別設(shè)置有管程介質(zhì)出口和管程介質(zhì)進(jìn)口。 在所述筒體9的兩端上部設(shè)置有殼程介質(zhì)進(jìn)口 IO和殼程介質(zhì)出口 7，殼程介質(zhì)優(yōu) 選的采用氣體。介質(zhì)從該殼程介質(zhì)進(jìn)口 IO進(jìn)入殼程空間內(nèi)，從殼程介質(zhì)出口 7處從殼程內(nèi) 排出。筒體9底部還設(shè)置有排凈口 14，通過(guò)該排凈口 14可將該殼程內(nèi)的雜質(zhì)排凈，以方便 的清理內(nèi)部雜質(zhì)。 筒體9兩端各設(shè)有一塊管板，稱為外側(cè)管板4，外側(cè)管板4與該管箱法蘭之間采用 螺栓緊固件相連接。該外側(cè)管板上設(shè)有管孔。多根換熱管8均勻分布在該筒體9內(nèi)，換熱 管8的兩端分別穿過(guò)兩側(cè)外側(cè)管板4上的管孔并分別固定于兩側(cè)外側(cè)管板4上，使換熱管8 與管箱相通。由此管程介質(zhì)可從管程介質(zhì)進(jìn)口 15進(jìn)入管箱，進(jìn)而進(jìn)入換熱管8內(nèi)；換熱管 8內(nèi)的管程介質(zhì)也可排出到管箱，進(jìn)而從管程介質(zhì)出口 2排出。換熱管8可采用槽紋管，因 為有凹凸槽，比一般光管多出3倍的傳熱面積，以增加換熱面積和換熱效果。
該外側(cè)管板4與換熱管8之間的連接處采用脹接和焊接并用的方式，以減少殼程 中的介質(zhì)對(duì)換熱管與管板之間的焊接接頭的間隙腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。換熱管8采用槽紋管，以增加換熱面積和換熱效果。 在外側(cè)管板4的內(nèi)側(cè)平行設(shè)有另一對(duì)管板，稱為內(nèi)側(cè)管板5，內(nèi)側(cè)管板5焊接在筒 體9上。內(nèi)側(cè)管板5上也開設(shè)有管孔，使換熱管8能夠通過(guò)該管孔穿過(guò)內(nèi)側(cè)管板5。所述換 熱管8與該內(nèi)側(cè)管板5之間采用脹管器脹接。 由上述的外側(cè)管板4和內(nèi)側(cè)管板5的設(shè)置方式，即在外側(cè)管板4和內(nèi)側(cè)管板5之 間形成積液腔13。在外側(cè)管板4的底部有排凈管道12和所述積液腔13相連，在所述內(nèi)側(cè) 管板5的頂部設(shè)置有排氣管道6，該排氣管道6和所述積液腔13相連。當(dāng)積液腔13內(nèi)積有 滲透出的液體時(shí)，液體可以從該排凈管道12排出，積液腔13內(nèi)產(chǎn)生的氣體則可以從該排氣 管道6排出。雙管板間的積液腔13不與管程和殼程相連通，積液腔13的承載能力主要取 決于雙管板間距。 如果在換熱管8的接頭處發(fā)生了滲漏，腐蝕性的介質(zhì)會(huì)從脹接部位慢慢滲透出來(lái) 后，流入積液腔13，并從排凈管道12中流出，氣體從內(nèi)側(cè)管板5頂部的排氣管道6排出，均 不會(huì)進(jìn)入到另一管板中腐蝕管板和換熱管之間的焊接部位，故可以消除由于換熱管8接頭 處滲漏產(chǎn)生的安全隱患，提高了換熱器的使用壽命。 在本發(fā)明的雙管板換熱器的另一實(shí)施例中，雙管板式換熱器，包括筒體9，筒體9 兩端通過(guò)管箱法蘭分別與左側(cè)管箱1和右側(cè)管箱11組裝在一起。筒體9的材料采用由不 銹鋼板92和低合金鋼板91采用爆炸復(fù)合的方法結(jié)合在一起形成的復(fù)合材料，然后該復(fù)合 材料經(jīng)巻板機(jī)巻成圓筒形并焊接而形成筒體9。筒體9外層為低合金鋼板91，其厚度較厚， 為40mm 60mm，以滿足筒體9足夠的強(qiáng)度要求。筒體9內(nèi)層為不銹鋼板92，其厚度很薄， 為3mm 6mm，能夠防止筒體9被腐蝕性介質(zhì)腐蝕。 至少一個(gè)管箱上設(shè)置有管程介質(zhì)出口 2和管程介質(zhì)進(jìn)口 15。在圖2中于左側(cè)管箱 1的上下側(cè)分別設(shè)置有管程介質(zhì)出口 2和管程介質(zhì)進(jìn)口 15，管程介質(zhì)可通過(guò)該管程介質(zhì)進(jìn) 口 15進(jìn)入管箱，管箱內(nèi)的介質(zhì)通過(guò)該管程介質(zhì)出口 2排出。同時(shí)右側(cè)管箱ll上下也可以 分別設(shè)置有管程介質(zhì)出口和管程介質(zhì)進(jìn)口。 在所述筒體9的兩端上部設(shè)置有殼程介質(zhì)進(jìn)口 IO和殼程介質(zhì)出口 7，殼程介質(zhì)優(yōu) 選的采用氣體。介質(zhì)從該殼程介質(zhì)進(jìn)口 IO進(jìn)入殼程空間內(nèi)，從殼程介質(zhì)出口 7處從殼程內(nèi) 排出。筒體9底部還設(shè)置有排凈口 14。 筒體9兩端各設(shè)有一塊管板，稱為外側(cè)管板4，外側(cè)管板4與該管箱法蘭之間采用 螺栓緊固件相連接。該外側(cè)管板上設(shè)有管孔。多根換熱管8均勻分布在該筒體9內(nèi)，換熱 管8的兩端分別穿過(guò)兩側(cè)外側(cè)管板4上的管孔并分別固定于兩側(cè)外側(cè)管板4上，使換熱管8 與管箱相通。換熱管8可采用槽紋管，以增加換熱面積和換熱效果。該外側(cè)管板4與換熱 管8之間的連接處采用脹接和焊接并用的方式。 在外側(cè)管板4的內(nèi)側(cè)平行設(shè)有另一對(duì)管板，稱為內(nèi)側(cè)管板5，內(nèi)側(cè)管板5焊接在筒 體9上。內(nèi)側(cè)管板5上也開設(shè)有管孔，使換熱管8能夠通過(guò)該管孔穿過(guò)內(nèi)側(cè)管板5。所述換 熱管8與該內(nèi)側(cè)管板5之間采用脹管器脹接。 由上述的外側(cè)管板4和內(nèi)側(cè)管板5的設(shè)置方式，即在外側(cè)管板4和內(nèi)側(cè)管板5之 間形成積液腔13。在外側(cè)管板4的底部有排凈管道12和所述積液腔13相連，在所述內(nèi)側(cè) 管板5的頂部設(shè)置有排氣管道6，該排氣管道6和所述積液腔13相連。雙管板間的積液腔 13不與管程和殼程相連通，不承受介質(zhì)壓力，但承受設(shè)備的機(jī)械載荷與熱載荷。積液腔13的承載能力主要取決于雙管板間距。 在左側(cè)管箱1與右側(cè)管箱11內(nèi)設(shè)置有多個(gè)分程隔板3，通過(guò)分程隔板3把換熱器 分割為多個(gè)流程結(jié)構(gòu)，從而增大介質(zhì)的流道長(zhǎng)度，增大換熱器的換熱效率。
例如圖2中所示，在左側(cè)管箱1中設(shè)置一個(gè)分程隔板3時(shí)，換熱器被分割為兩個(gè)流 程。管程內(nèi)的介質(zhì)從分程隔板3下方的管程介質(zhì)進(jìn)口 15進(jìn)入左側(cè)管箱1，進(jìn)而進(jìn)入分程隔 板3下方的換熱管8內(nèi)。管程介質(zhì)通過(guò)下方的換熱管8流入另一端的右側(cè)管箱ll，再?gòu)挠?側(cè)管箱11經(jīng)過(guò)分程隔板3上方的換熱管8流回左側(cè)管箱1的分程隔板上方，然后通過(guò)分程 隔板上方的管程介質(zhì)出口 2流出，完成換熱過(guò)程。該分程隔板3還可以于右側(cè)管箱11內(nèi)。
當(dāng)需要將換熱器分割為多個(gè)流程時(shí)，可在左側(cè)管箱1或右側(cè)管箱11內(nèi)設(shè)置多個(gè)分 程隔板3，或分別在左側(cè)管箱1和右側(cè)管箱11內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的分程隔板3。換熱器被多 個(gè)分程隔板3分割為多個(gè)流程時(shí)的工作原理與上述兩個(gè)流程時(shí)類似，在此不再贅述。
在本發(fā)明的雙管板換熱器的再一實(shí)施例中，雙管板換熱器包括圓筒形的筒體9，該 筒體上設(shè)有殼程介質(zhì)進(jìn)口 10和殼程介質(zhì)出口 7 ;左側(cè)管箱1和右側(cè)管箱ll，通過(guò)管箱法蘭 分別安裝于筒體9的兩端，至少一管箱上設(shè)置有管程介質(zhì)出口 2和管程介質(zhì)進(jìn)口 15 ;外側(cè) 管板4，設(shè)于該筒體9兩端，與該管箱法蘭相連接；內(nèi)側(cè)管板5，設(shè)于該外側(cè)管板4的內(nèi)側(cè)，與 該筒體9相連接，該外側(cè)管板4與內(nèi)側(cè)管板5之間形成積液腔13 ;多個(gè)換熱管8，穿過(guò)該外 側(cè)管板4與內(nèi)側(cè)管板5，所述換熱管8與內(nèi)側(cè)管板5之間采用脹接，而與外側(cè)管板4之間采 用脹焊并用。 筒體9內(nèi)垂直于其軸線還布置有多個(gè)折流板16，折流板16上開設(shè)有供換熱管8穿 過(guò)的管孔。折流板16上具有缺口，使介質(zhì)可以從該折流板16的缺口流通。折流板16的缺 口流通面積應(yīng)根據(jù)介質(zhì)進(jìn)口管徑及流速而確定，使得殼程內(nèi)的介質(zhì)從折流板16的缺口流 過(guò)的速度合適，介質(zhì)為氣體時(shí)流速一般為15m/s-20m/s，而為液體時(shí)一般為2m/s-3m/s。多 個(gè)折流板16交錯(cuò)設(shè)置，在殼程內(nèi)形成曲折的流道，從而改變殼程介質(zhì)流向，增強(qiáng)換熱效果。
筒體9內(nèi)均勻分布有多個(gè)拉桿17，拉桿一端固定于內(nèi)側(cè)管板上，并依次套設(shè)多個(gè) 折流板，在兩折流板之間的所述拉桿上套設(shè)有定距管，以將多個(gè)折流板16定位。拉桿17末 端用兩只螺母緊固于一塊折流板上。通過(guò)拉桿穿過(guò)多個(gè)折流板16而將折流板16連為一體。
本實(shí)施例中的技術(shù)方案還可以結(jié)合上一實(shí)施例中增加分程隔板的技術(shù)方案，形成 有折流板的具多個(gè)流程的雙管板換熱器。 用于制造上述的雙管板式換熱器的方法，包括如下步驟 首先將管箱零部件焊接制成左側(cè)管箱1和右側(cè)管箱11，如需設(shè)置分程隔板時(shí)，也 將分程隔板焊接于管箱內(nèi)。焊接時(shí)必須保證焊透，不能有氣孔、夾渣等缺陷，焊接時(shí)也不能 有過(guò)燒或焊通，且管頭不能有咬邊，保持管端完整無(wú)缺，以下步驟中對(duì)焊接的要求相同。
將左側(cè)管箱1和右側(cè)管箱11進(jìn)行熱處理，該熱處理為低于下轉(zhuǎn)變溫度的熱處 理，即熱處理的溫度低于材料的下轉(zhuǎn)變溫度，相當(dāng)于去應(yīng)力退火，又稱為焊后消除應(yīng)力熱 處理，目的是去除或降低冷成形和焊接等產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、穩(wěn)定尺寸。熱處理的入爐溫度 《400。C，加熱速度50-160°C /h，加熱至620°C 士20。C后保溫。 保溫時(shí)間的選擇主要考慮到節(jié)能等因素，最短的保溫時(shí)間與管箱的壁厚有關(guān)當(dāng) 壁厚L《50mm時(shí)，最短的保溫時(shí)間為L(zhǎng)/25h且不小于0. 25h ;當(dāng)壁厚L > 50mm時(shí)，最短的 保溫時(shí)間為[2+0.01(L-50)]h。然后在冷卻速度《180°C/h的條件下隨爐冷卻至40(TC以下，出爐后在靜止的空氣中冷卻備用。 這種焊后消除應(yīng)力熱處理的機(jī)理是隨著溫度的升高，材料的屈服強(qiáng)度將降低，經(jīng) 過(guò)一定時(shí)間的保溫，可使焊接接頭中較高的殘余應(yīng)力通過(guò)塑性變形降低至保溫溫度下材料 或焊縫金屬屈服強(qiáng)度的水平，如果在高溫下保留時(shí)間較長(zhǎng)，還會(huì)因蠕變變形所產(chǎn)生的應(yīng)力 松弛使殘余應(yīng)力進(jìn)一步降低。 選用上述熱處理工藝參數(shù)主要是在加熱、保溫及緩慢冷卻的過(guò)程中通過(guò)塑性變形 所產(chǎn)生的應(yīng)力松弛來(lái)降低殘余應(yīng)力，以上參數(shù)的選擇是通過(guò)焊接工藝評(píng)定和熱處理后表面 硬度的測(cè)量確定熱處理的質(zhì)量。 加熱溫度過(guò)高或過(guò)低會(huì)改變材料內(nèi)部的晶格，使材質(zhì)發(fā)生變化，材料使用性能下 降，因此選擇加熱溫度為620±20°C。 加熱速度的選擇一般不受限制，但是升溫過(guò)快會(huì)由于導(dǎo)熱性差引起很大的熱應(yīng) 力，使工件產(chǎn)生變形甚至開裂，加熱速度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致加熱的功效下降，同時(shí)考慮管箱的厚 度、裝爐量、裝爐方式和加熱方法，因此選擇加熱速度為50-160°C /h。 管箱冷卻速度的選擇考慮到管箱內(nèi)外冷卻速度差別不宜過(guò)大，冷卻速度過(guò)快，由 于心部冷卻慢，轉(zhuǎn)變溫度高，導(dǎo)致組織偏粗，硬度偏低，內(nèi)外組織不均勻，為此要保證管箱內(nèi) 外在同一溫度下進(jìn)行轉(zhuǎn)變，這樣其組織均勻，并可大大縮短工藝周期，因此選擇隨爐的冷卻 速度為《180°C /h。 通過(guò)熱處理能將管箱在焊接中產(chǎn)生的焊接應(yīng)力消除掉，并在熱處理后對(duì)法蘭密封
面進(jìn)行二次精加工，減少設(shè)備使用時(shí)因法蘭變形而造成介質(zhì)泄漏。本發(fā)明中管箱采用低合
金鋼材質(zhì)，當(dāng)管箱材質(zhì)采用碳鋼或低合金鋼，并在管箱內(nèi)設(shè)置有分程隔板時(shí)，必須對(duì)管箱進(jìn)
行熱處理。以免焊接時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，而使法蘭密封面因變形而使介質(zhì)泄漏。 不銹鋼板92和低合金鋼板91進(jìn)行爆炸復(fù)合，然后根據(jù)尺寸要求進(jìn)行巻圓焊接成
所需要的筒體9，并將筒體9所需要的連接接口焊接好。爆炸復(fù)合即利用炸藥爆炸產(chǎn)生的沖
擊力，造成工件迅速碰撞而實(shí)現(xiàn)焊接，利用爆炸復(fù)合能高質(zhì)量的把不同的金屬焊接在一起。 在內(nèi)側(cè)管板5、外側(cè)管板4上加工供換熱管8穿過(guò)的管孔，每塊管板正、反面的管孔
均要仔細(xì)倒角，清除毛剌，防止穿管時(shí)損傷管子的外表面。把雙管板按所鉆管孔的方向順序
疊置，用換熱管逐孔預(yù)穿。并清除管孔內(nèi)和管板面的毛剌、鐵屑、銹斑及油污等影響脹接質(zhì)
量的異物。 將加工并檢驗(yàn)合格的換熱管8逐根穿過(guò)一塊內(nèi)側(cè)管板5的管孔，換熱管8與內(nèi)側(cè) 管板5之間保持垂直。 然后將筒體9套裝在換熱管8的外側(cè)，和內(nèi)側(cè)管板5進(jìn)行點(diǎn)固焊，再將另一塊內(nèi)側(cè) 管板5套裝在所述換熱管8上，點(diǎn)固焊在所述筒體9的另一端，然后對(duì)內(nèi)側(cè)管板5和筒體9 之間進(jìn)行焊接，焊接完成后對(duì)焊接接頭進(jìn)行100%超聲檢測(cè)。檢測(cè)按JB/T4730. 3-2005《承 壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，I級(jí)為合格。 選用相應(yīng)規(guī)格型號(hào)的脹管器對(duì)換熱管8和內(nèi)側(cè)管板5進(jìn)行脹接；脹接完成后，筒體 9的管口封緊，殼程內(nèi)以3. 6MPa的水壓進(jìn)行水壓試驗(yàn)。試驗(yàn)按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī) 程》中要求執(zhí)行。試驗(yàn)合格后再進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，殼程以3. 2Mpa表壓進(jìn)行，保壓不少于30 分鐘。 氣密性檢驗(yàn)合格后，將一對(duì)外側(cè)管板4套裝在所述換熱管8上，點(diǎn)固焊在所述筒體9的兩端的內(nèi)側(cè)管板5上。對(duì)外側(cè)管板4和換熱管8進(jìn)行焊接，焊接接頭進(jìn)行100%超聲檢 測(cè)。檢測(cè)合格后，選用相應(yīng)規(guī)格型號(hào)的脹管對(duì)換熱管8和外側(cè)管板4進(jìn)行貼脹，然后進(jìn)行內(nèi) 側(cè)管板4和外側(cè)管板5之間積液腔13的連接組焊，焊接接頭進(jìn)行100%超聲檢測(cè)。在內(nèi)外 側(cè)管板和換熱管之間采用脹焊并用，可以減少殼程中的介質(zhì)對(duì)換熱管與管板之間的焊接接 頭的間隙腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。 積液腔13進(jìn)行1. 25MPa的水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后，積液腔13進(jìn)行1. 0MPa氣密性 試驗(yàn)。合格后，積液腔13按HG20584-1998附錄A的B法進(jìn)行氨滲漏試驗(yàn)。合格后將左側(cè) 管箱1和右側(cè)管箱11通過(guò)管箱法蘭分別安裝在筒體9兩側(cè)上，對(duì)管程以2. 0MPa的水壓進(jìn) 行水壓試驗(yàn)，合格后，表面去除油脂污垢，進(jìn)行油漆、檢驗(yàn)入庫(kù)，完成本發(fā)明的雙管板式換熱 器的制造。 對(duì)于設(shè)置折流板的雙管板換熱器，其制造方法如下 首先將管箱零部件焊接制成左側(cè)管箱1和右側(cè)管箱11，需要時(shí)在管箱內(nèi)焊接分程 隔板。焊接時(shí)必須保證焊透，不能有氣孔、夾渣等缺陷，焊接時(shí)也不能有過(guò)燒或焊通，且管頭 不能有咬邊，保持管端完整無(wú)缺，以下步驟中對(duì)焊接的要求相同。 將左側(cè)管箱1和右側(cè)管箱11進(jìn)行熱處理，入爐溫度《400°C ，加熱速度50-160°C / h，加熱至620°C ± 20°C后保溫，最短的保溫時(shí)間與管箱的壁厚有關(guān)當(dāng)壁厚L《50mm 時(shí)，最短的保溫時(shí)間為L(zhǎng)/25h且不小于0. 25h ;當(dāng)壁厚L > 50mm時(shí)，最短的保溫時(shí)間為 [2+0.01(L-50)]h。然后在冷卻速度《18(TC/h的條件下隨爐冷卻至40(TC以下，出爐后在 靜止的空氣中冷卻備用。 在熱處理后對(duì)法蘭密封面進(jìn)行二次精加工，減少設(shè)備使用時(shí)因法蘭變形而造成介 質(zhì)泄漏。 不銹鋼板92和低合金鋼板91進(jìn)行爆炸復(fù)合，然后根據(jù)尺寸要求進(jìn)行巻圓焊接成 所需要的筒體9，并將筒體9所需要的連接接口焊接好。 在內(nèi)側(cè)管板5、外側(cè)管板4和折流板16上加工供換熱管8穿過(guò)的管孔，折流板16 上還需要加工供拉桿17和定距管穿過(guò)的通孔。每塊折流板16和管板正、反面的孔均要仔 細(xì)倒角，清除毛剌，防止穿管時(shí)損傷管子的外表面。把雙管板和折流板16按所鉆管孔的方 向順序疊置，用換熱管逐孔預(yù)穿。并清除管孔內(nèi)和管板面的毛剌、鐵屑、銹斑及油污等影響 脹接質(zhì)量的異物。 拉桿17 —端先固定于內(nèi)側(cè)管板5上，然后逐一穿過(guò)多塊折流板16，并在各折流板 16之間套設(shè)用以限定距離的定距管。拉桿17的裝套方法為依次套設(shè)定距管、折流板16、定
距管......拉桿17末端再用兩只螺母緊固于一塊折流板上。再將加工并檢驗(yàn)合格的換熱
管8逐根穿過(guò)折流板16和一塊內(nèi)側(cè)管板5的管孔，換熱管8與內(nèi)側(cè)管板5之間保持垂直。
然后將筒體9套裝在換熱管8的外側(cè)，和內(nèi)側(cè)管板5進(jìn)行點(diǎn)固焊，再將另一塊內(nèi)側(cè) 管板5套裝在所述換熱管8上，點(diǎn)固焊在所述筒體9的另一端，然后對(duì)內(nèi)側(cè)管板5和筒體9 之間進(jìn)行焊接，焊接完成后對(duì)焊接接頭進(jìn)行100%超聲檢測(cè)。檢測(cè)按JB/T4730. 3-2005《承 壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，I級(jí)為合格。 選用相應(yīng)規(guī)格型號(hào)的脹管器對(duì)換熱管8和內(nèi)側(cè)管板5進(jìn)行脹接；脹接完成后，筒體 9的管口封緊，殼程內(nèi)以3. 6MPa的水壓進(jìn)行水壓試驗(yàn)。試驗(yàn)按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī) 程》中要求執(zhí)行。試驗(yàn)合格后再進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，殼程以3. 2Mpa表壓進(jìn)行，保壓不少于30分鐘。 氣密性檢驗(yàn)合格后，將一對(duì)外側(cè)管板4套裝在所述換熱管8上，點(diǎn)固焊在所述筒體 9的兩端的內(nèi)側(cè)管板5上。對(duì)外側(cè)管板4和換熱管8進(jìn)行焊接，焊接接頭進(jìn)行100%超聲檢 測(cè)。檢測(cè)合格后，選用相應(yīng)規(guī)格型號(hào)的脹管對(duì)換熱管8和外側(cè)管板4進(jìn)行貼脹，然后進(jìn)行內(nèi) 側(cè)管板4和外側(cè)管板5之間積液腔13的連接組焊，焊接接頭進(jìn)行100%超聲檢測(cè)。在內(nèi)外 側(cè)管板和換熱管之間采用脹焊并用，可以減少殼程中的介質(zhì)對(duì)換熱管與管板之間的焊接接 頭的間隙腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。 積液腔13進(jìn)行1. 25MPa的水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后，積液腔13進(jìn)行1. 0MPa氣密性試
驗(yàn)。合格后，積液腔13按HG20584-1998附錄A的B法進(jìn)行氨滲漏試驗(yàn)。合格后將左側(cè)管
箱1和右側(cè)管箱11通過(guò)管箱法蘭安裝在筒體9上，對(duì)管程以2. OMPa的水壓進(jìn)行水壓試驗(yàn)，
合格后，表面去除油脂污垢，進(jìn)行油漆、檢驗(yàn)入庫(kù)，完成本發(fā)明的雙管板式換熱器的制造。 該雙管板式換熱器的制造方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn) 1.通過(guò)熱處理能將管箱在焊接中產(chǎn)生的焊接應(yīng)力消除掉，并在熱處理后對(duì)法蘭密
封面進(jìn)行二次精加工，減少設(shè)備使用時(shí)因法蘭變形而造成介質(zhì)泄漏。 2.在冷卻過(guò)程中先進(jìn)行隨爐冷卻，防止冷卻的速度過(guò)快，影響到管箱的熱處理效 果。 3.在管板和筒體、管板和管板焊接后進(jìn)行殼程和積液程的水壓試驗(yàn)和氣密性試 驗(yàn)，保證換熱器的焊接質(zhì)量，進(jìn)一步提高換熱器的使用壽命；積液腔按HG20584-1998附錄A 的B法進(jìn)行氨滲漏試驗(yàn)，進(jìn)一步提高檢驗(yàn)的可靠性。 4.在外側(cè)管板和換熱管之間也進(jìn)行脹接，進(jìn)一步保證介質(zhì)無(wú)法進(jìn)入到換熱管和外 側(cè)管板的焊接部位。 5.水壓試驗(yàn)中，水中氯離子含量《25mg/L，防止水中氯離子破壞不銹鋼的晶間組 織，進(jìn)一步提高檢驗(yàn)的可靠性。 6.由于該雙管板式換熱器，在原來(lái)單管板式的基礎(chǔ)上，兩端各再增加一個(gè)管板，在
兩個(gè)管板之間的空隙形成積液腔，在其中一塊管板的底部設(shè)置有排凈管道，一旦腐蝕性的
介質(zhì)會(huì)從脹接部位慢慢滲透出來(lái)后，流入積液腔，及時(shí)從排凈管道中流出，不會(huì)進(jìn)入到另一
管板中腐蝕管板和換熱管之間的焊接部位，消除了安全隱患，提高了換熱器的使用壽命。 以上對(duì)本發(fā)明的描述是說(shuō)明性的，而非限制性的，本專業(yè)技術(shù)人員理解，在權(quán)利要
求限定的精神與范圍之內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本發(fā)明的
保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種雙管板換熱器，其特征在于，包括圓筒形的筒體，所述筒體上設(shè)有殼程介質(zhì)進(jìn)口和殼程介質(zhì)出口；左側(cè)管箱和右側(cè)管箱，通過(guò)管箱法蘭分別安裝于筒體的兩端，至少一管箱上設(shè)置有管程介質(zhì)出口和管程介質(zhì)進(jìn)口；外側(cè)管板，設(shè)于所述筒體兩端，與所述管箱法蘭相連接；內(nèi)側(cè)管板，設(shè)于所述外側(cè)管板的內(nèi)側(cè)，與所述筒體相連接，所述外側(cè)管板與內(nèi)側(cè)管板之間形成積液腔；多個(gè)換熱管，穿過(guò)所述外側(cè)管板與內(nèi)側(cè)管板，所述換熱管的兩端分別固定于所述外側(cè)管板上，所述換熱管與內(nèi)側(cè)管板之間采用脹接，而與外側(cè)管板之間采用脹焊并用。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙管板換熱器，其特征在于，兩側(cè)管箱內(nèi)設(shè)置有用于將換熱器 分割為多個(gè)流程的分程隔板。
3. 如權(quán)利要求2所述的雙管板換熱器，其特征在于，所述筒體內(nèi)垂直于所述筒體軸線交錯(cuò)分布多個(gè)折流板，所述折流板上具有缺口 ，所述缺口的流通面積根據(jù)介質(zhì)進(jìn)口管徑及 流速確定。
4. 如權(quán)利要求3所述的雙管板換熱器，其特征在于，還包括多個(gè)拉桿，所述拉桿一端固 定于內(nèi)側(cè)管板上，所述拉桿依次套設(shè)多個(gè)折流板，并在兩折流板之間的所述拉桿上套設(shè)有 定距管，所述拉桿末端用兩只螺母緊固于一個(gè)所述折流板上。
5. 如權(quán)利要求1所述的雙管板換熱器，其特征在于，所述筒體底部設(shè)置有排凈口。
6. 如權(quán)利要求1或5所述的雙管板換熱器，其特征在于，所述外側(cè)管板的底部設(shè)有和所 述積液腔相連的排凈管道，所述內(nèi)側(cè)管板的頂部設(shè)置有和所述積液腔相連的排氣管道。
7. 如權(quán)利要求1所述的雙管板換熱器，其特征在于，所述筒體的材料為不銹鋼板和低 合金鋼板爆炸復(fù)合形成的復(fù)合材料。
8. 如權(quán)利要求7所述的雙管板換熱器，其特征在于，所述筒體外層為低合金鋼板，厚度 為40mm 60mm ;所述筒體內(nèi)層為不銹鋼板，厚度為3mm 6mm。
9. 如權(quán)利要求1所述的雙管板換熱器，其特征在于，所述換熱管采用槽紋管。
全文摘要
一種雙管板換熱器，包括圓筒形的筒體，所述筒體上設(shè)有殼程介質(zhì)進(jìn)口和殼程介質(zhì)出口；左側(cè)管箱和右側(cè)管箱，通過(guò)管箱法蘭分別安裝于筒體的兩端，至少一管箱上設(shè)置有管程介質(zhì)出口和管程介質(zhì)進(jìn)口；外側(cè)管板，設(shè)于所述筒體兩端，與所述管箱法蘭相連接；內(nèi)側(cè)管板，設(shè)于所述外側(cè)管板的內(nèi)側(cè)，與所述筒體相連接，所述外側(cè)管板與內(nèi)側(cè)管板之間形成積液腔；多個(gè)換熱管，穿過(guò)所述外側(cè)管板與內(nèi)側(cè)管板，所述換熱管的兩端分別固定于所述外側(cè)管板上，所述換熱管與內(nèi)側(cè)管板之間采用脹接，而與外側(cè)管板之間采用脹焊并用。
文檔編號(hào)F28D7/00GK101696860SQ20091021117
公開日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者倪加明 申請(qǐng)人:倪加明;