[發(fā)明專利]一種含爆炸復(fù)合層的對接焊管板及具有其的換熱器

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• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107160026A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳孫藝
• 申請（專利權(quán)）人: 茂名重力石化裝備股份公司
• 主分類號: B23K20/08
• 分類號: B23K20/08;B23K101/06
• 代理公司: 東莞市華南專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司44215
• 代理人: 劉克寬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱交換設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種含爆炸復(fù)合層的對接焊管板及具有其的換熱器。

背景技術(shù)

管殼式列管換熱器是應(yīng)用最廣泛的熱交換器，一般由管束與殼體、管箱等組成。成排的高效換熱管通過支持板支持，兩端穿進(jìn)管板的管孔中與管板相連接，保證接頭的密封性和強(qiáng)度，即可組成一臺管束，通過管束與管箱的隔板組合，可以把換熱管分成幾個(gè)流程，以便介質(zhì)在換熱管內(nèi)來回流動，延長換熱路程，增加換熱時(shí)間，充分與管外的殼程介質(zhì)換熱。

如果換熱管內(nèi)是冷介質(zhì)，換熱管外是強(qiáng)制對流的煙氣，則組成一個(gè)加熱器，如果換熱管內(nèi)是熱介質(zhì)，換熱管外是強(qiáng)制對流的空氣，則組成冷卻器，但兩者均是換熱器的一種。這種換熱器制造工藝成熟，在換熱設(shè)備中是關(guān)鍵的能耗設(shè)備，廣泛應(yīng)用于換熱介質(zhì)是中溫中壓及其以下的操作工況。

管板主體是一塊圓餅狀鍛件，中間按一定的間距鉆有很多圓孔，圓孔直徑略大于換熱管外徑，換熱管插入這些管孔中，換熱管的端頭與管孔邊緣焊接密封，管板外圓周再與兩側(cè)的管程筒體、殼程筒體分別密封，即可把管程介質(zhì)和殼程介質(zhì)分離開，這樣管程介質(zhì)和殼程介質(zhì)可以通過壁厚很薄的換熱管進(jìn)行熱量交換。

目前隨著石油資源的匱乏，對原油的煉制工藝上日益高溫高壓化以企充分利用資源，在高溫高壓工況下運(yùn)行的管殼式列管換熱器其主體材料一般是高等級鉻鉬鋼，根據(jù)國家法規(guī)TSG R0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、國家標(biāo)準(zhǔn)GB150-1998《鋼制壓力容器》、GB151-1999《管殼式換熱器》的有關(guān)規(guī)定，管板屬于主要受壓元件，其材料屬于高強(qiáng)度合金鋼，合金元素含量較高，脆硬傾向和冷裂傾向較大，焊接時(shí)要考慮馬氏體冷卻速度不能太快，以免產(chǎn)生冷裂紋；另外，在焊后冷卻過程中，熱影響區(qū)易出現(xiàn)冷塑性的脆性組織，使硬度明顯提高，塑性和韌性降低，低溫沖擊韌性也比較難保證，所以要嚴(yán)格控制焊后熱處理的溫度和時(shí)間。焊接過程中，應(yīng)適當(dāng)控制焊接線能量不能太大或過小，以免焊接接頭易出現(xiàn)脆硬傾向而降低韌性。另外，還要嚴(yán)格控制預(yù)熱溫度和層間溫度，防止冷裂紋的產(chǎn)生。

現(xiàn)有技術(shù)中，管箱與管板之間的密封結(jié)構(gòu)一般是螺栓法蘭的形式，不能用于高溫高壓工況。高溫高壓換熱器管箱的理想結(jié)構(gòu)為管箱和管板是由同一件大型鍛件加工出來的一體化整體結(jié)構(gòu)，管箱和管板之間沒有薄弱的環(huán)焊縫，但是這種大鍛件成本很高、加工成管箱的技術(shù)裝備要求高，所以高溫高壓換熱器管箱的常用結(jié)構(gòu)為管箱與管板的一半結(jié)構(gòu)為焊接固接，管箱與管板的另一半結(jié)構(gòu)為螺栓法蘭密封結(jié)構(gòu)。管箱筒節(jié)與管板之間的焊接結(jié)構(gòu)一般采用角接焊接密封或者搭接焊接密封，但是當(dāng)管板同時(shí)需要復(fù)合一層耐腐蝕金屬層時(shí)，一般只能采用傳統(tǒng)的帶極堆焊工藝，帶極堆焊工藝技術(shù)存在如下問題：(1) 反復(fù)高溫堆焊使管板毛坯凹凸變形，增加了調(diào)平工序和加工成本，能源耗損大； (2) 反復(fù)高溫堆焊及調(diào)平對鉻鉬合金鋼鍛件的力學(xué)性能是嚴(yán)重的損傷，使硬度明顯提高，塑性和韌性降低，低溫沖擊韌性也比較難保證；(3) 堆焊層質(zhì)量難控制，只要堆焊層中存在細(xì)小的夾雜或氣孔未被發(fā)現(xiàn)處理，介質(zhì)就會滲進(jìn)去對基體金屬形成腐蝕，這些缺陷與堆焊操作水平、鋼帶的成分均衡性、鋼帶的幾何尺寸均勻性、被堆焊件的幾何形狀均勻性等均有關(guān)系；(4) 第一層復(fù)合層的堆焊過程在一定程度上熔化了管板的基體金屬，對管板的強(qiáng)度有所削弱，之所以要堆焊兩層，其實(shí)兩層的材質(zhì)不完全一樣，就是把第一層設(shè)計(jì)成基體金屬和第二層之間的過渡層，避免第二層對基體金屬的直接稀釋，最有效的耐腐蝕層是第二層?？傊瑤O堆焊是一種熔化極電焊，成本高、輔助工序多、生產(chǎn)周期長、技術(shù)難掌握、堆焊質(zhì)量較差的復(fù)合工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種成本低、易操作、復(fù)合層焊接質(zhì)量好的含爆炸復(fù)合層的對接焊管板。

本發(fā)明的目的之二在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種成本低、易操作、復(fù)合層焊接質(zhì)量好的換熱器。

本發(fā)明的目的之一通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

提供了一種含爆炸復(fù)合層的對接焊管板，包括管板基體，管板基體與其他部件對接焊的端面為焊接面，焊接面緊貼管板基體的內(nèi)環(huán)面處設(shè)有軸向凸出的對接凸臺，焊接面爆炸焊接有復(fù)合金屬層。

其中，焊接面通過緩沖斜坡來連接對接凸臺。

其中，焊接面與緩沖斜坡的連接處為圓滑的弧形。

其中，緩沖斜坡的坡面為圓錐面或者微球面。

其中，緩沖斜坡的傾斜角度小于45度。

其中，對接凸臺遠(yuǎn)離管板基體的內(nèi)環(huán)面的一側(cè)設(shè)有環(huán)形的斜面，焊接面通過緩沖斜坡來連接斜面，緩沖斜坡和斜面在同一平面上。