[發明專利]接合其中至少一個構件包括難于焊接的材料或由這種材料制成的多個構件、接頭和管接頭的方法

無效

• 申請號: 200580044024.6
• 申請日: 2005-12-21
• 公開（公告）號: CN101084394A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: C·奧恩格倫;R·貝里隆德;J·約瑟夫松;M·倫德貝里
• 申請（專利權）人: 桑德維克知識產權股份公司
• 主分類號: F16L15/00
• 分類號: F16L15/00;F16L49/02;F16L21/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 范莉

技術領域

本發明涉及一種利用接頭接合至少兩個諸如管的構件的方法，其中至少一個構件包括難于焊接的材料或由這種材料制成。

背景技術

中斷大型化學設備的運轉會導致產量的顯著降低，并且在設備停運的每小時里均導致收益的損失。若干日常維護操作需要設備的主要部分停止運轉，直到完成所有工作。這種操作之一就是對用于制造乙烯的裂解爐管進行更換。

用于諸如蒸汽裂化裝置的加熱爐的管，其典型工作溫度范圍為900-1200℃，它們可長達約20m，故而非常重，并且它們通常傳送腐蝕性的或含碳的介質。為了耐受這些高工作溫度、高負荷以及腐蝕性或碳化環境，使用了大量諸如彌散硬化合金的不銹鋼合金。這些合金特別配置成具有諸如良好的蠕變強度的預期特性，但是它們存在明顯的焊接問題。

由于這些合金難于焊接，因此接合由這些合金制成的諸如管的構件是非常昂貴且耗時的工藝。該焊接工藝可產生碳化物、氮化物和/或氧化物簇合物(cluster)的沉積，這導致接合的顯著弱化。即使將這些合金焊接在一起，當在高溫下使用這些合金時，通常難于獲得足夠高的接合強度。此外，焊接會損壞管的幾何形狀，并由此在使用它們時，會對流過管的介質產生不利影響。

EP?1018563公開了一種加熱爐管，該加熱爐管已經考慮到消除含碳流體在加熱爐管中流動時所產生的不利之處。該加熱爐管包括稀土氧化物顆粒，它們分散在含有重量百分比為17-26％的Cr和重量百分比為2-6％的Al的鐵合金中。

制造這種加熱爐管的方法包括如下步驟：在一個加熱爐管件的至少一個接合端部和另一個加熱爐管件的接合端部上形成金屬嵌入物、或將該金屬嵌入物插入兩者中，使這兩個接合端部彼此壓力接觸，并通過加熱該金屬嵌入物將這兩個加熱爐管件彼此熔焊在一起。利用該方法的缺點是，它并沒有提供一種在高溫高負荷下足夠機械穩定的接合結構。

EP?1418376描述了在高溫下所使用的由難于焊接的材料制成的管，這些管在其端部具有內螺紋和外螺紋，且而后彼此旋擰固定。所接合的管部分的內表面和/或外表面通過密封裝置加以密封，以保持該接合的管部分的氣密性。利用這種管的缺點是，由于從管中切出螺紋時，從管中移除了材料，因此降低了所接合的管部分的機械穩定性。結構機械性能較弱意味著縮短了接合的管部分的壽命，并由此增加了人工成本和材料成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種接合至少兩個諸如管或翅片管的構件的簡單方法，其中至少一個構件包括難于焊接的材料，同時獲得一種具有良好機械穩定性的接合。

該目的是通過利用接頭，即中間元件的接合方法實現的。所述方法包括如下步驟：通過例如鍛造或車削(turning)，在構件待接合的端面處設置較厚的壁；為至少一個較厚的端壁設置內螺紋或外螺紋，即設置至少部分整圈、一整圈或者多圈凸出的螺旋肋；以及通過將所述帶有螺紋的端壁旋擰到接頭之中和/或之上，從而將所述至少兩個構件接合在一起。

通過使諸如管的構件的端壁更厚，并通過增大構件的橫截面積，對于該橫截面實現了單位面積負荷的降低，這使得在需要時可以通過焊接來接合所述構件，因為即使是在由難于焊接的材料制成的構件之間的焊縫也可抵抗該單位面積上的較小負荷。較厚的端壁同樣意味著，可以為它們設置內螺紋或外螺紋，而不會使該區域的構件厚度小于構件其余部分的厚度，在管是所述構件的情況下，這意味著管的壁厚在接合的區域中并不是更小的。僅構件的端部做得較厚，因為所述構件已經能夠承載其自身的重量和抵抗彎曲力矩。增大整個構件的厚度同樣產生了較高的材料成本，并對于構件的熱傳導特性產生不利影響。

根據本發明的一個實施例，所述構件在其最靠近各自所述端面的部分中設有較厚的壁，使得所述構件的帶螺紋的壁的厚度在所述部分中相對于所述構件的其余部分增加所述螺紋的深度的至少1.4倍，優選2-3.5倍。盡管所述端壁設有螺紋，這種厚度的增加仍然導致由待接合端面所限定橫截面的單位面積上的負荷被有利地降低，以便即使是被焊接，也可以獲得具有足夠高的機械強度來承擔負荷的接合。數值1.4于此意味著，所增大的厚度是螺紋深度加上該深度的40％。

根據本發明的一個實施例，所述構件為管，并且所述管在最靠近各自所述端面的部分中設有較厚的壁，使得每根管的壁厚在所述部分中相對于管其余部分的壁厚增加33-100％，優選增加50-80％，這導致即使是在所述端部設有螺紋的情況下，所述接合的橫截面的單位面積上的負荷也被有利地降低。