[发明专利]需整体消应热处理管壳式换热器的加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及对管壳式换热器加工工艺的改进；尤其涉及对需整体消除焊接应力，同时管壳与管板为对接焊缝，且需拍片探伤的管壳式换热器加工工艺的改进。

背景技术

固定管板（壳）式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。

固定管板式换热器管程和壳程中，流过不同温度的流体，通过热交换完成换热。在使用过程中当两流体的温度差较大时，为了避免较高的温差应力，通常在壳程的适当位置上，增加一个补偿圈（膨胀节）。当壳体和管束热膨胀不同时，补偿圈发生缓慢的弹性变形来补偿因温差应力引起的热膨胀。

随着本领域技术要求不断提高，目前，对各焊接位置需进行拍片探伤检测，目的主要是为了确保各焊接位置的强度。但在焊接加工后，由于焊接应力的残留，需进行消应力热处理工序，否则焊接缺陷不足以弥补前述补偿圈的作用。更为关键的是，在进行消应力热处理工序时，如图6所示，封闭连接为一体的管1和壳，由于材料差异、尺寸差异会导致热膨胀不同（一般管会迅速产生轴向膨胀），进而使得焊接部位受损。该问题已经成为本领域亟待解决而一直未有明确解决方案的技术难题。

国家知识产权局2011.11.09公布的CN102233500A，名称“一种用于大型管板拼焊和热处理中控制变形的工艺”，公开了一种控制加工中变形的工艺方法，其技术方案中包括两大部分，一是控制管板拼焊变形的工艺步骤，二是控制管板热处理变形的工艺步骤，其中第二部分采取的是控制热处理进炉温度、热处理温度、出炉温度，以及升温速度的技术手段。但探索该技术方案过程中，在各部件的材质、尺寸出现差异时，难以确定具体的技术参数。使得在实际应用中难以实施。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种在消除应力热处理过程中，能有效消除涨缩变形对产品中管头焊接环缝损伤，使得有关焊缝符合拍片探伤要求的需整体消应热处理管壳式换热器的加工工艺。

本发明的技术方案是：所述换热器包括管程、壳程，以及由折流板、定距管和拉筋构成的管架；所述管程包括若干管，所述壳程包括筒体和板面开设若干孔的管板一、二；

所述加工工艺按以下步骤进行：

1）、壳程制备；将所述筒体和管板一、二焊接为一具有两道管板焊接环缝的整体；

2）、筒体截断；开设一垂直于筒体轴线的破缝，使得所述筒体分为筒体一和筒体二，并在破缝两侧筒体一口缘、筒体二口缘分别开设焊接坡口，对步骤1）中两道所述管板焊接环缝进行拍片探伤，待用；

3）、拼焊；以所述筒体一或筒体二之一为安装基础，装设所述管架，在所述管架和前述安装基础中穿设所述若干管；再套合另一筒体，调定各所述管与所述筒体一和筒体二的位置精度，进行管板焊接，使得所述带有管板一的筒体一、带有管板二的筒体二和若干管连呈一体化，得坯体；对所述坯体上管板焊接后形成的若干管头环焊缝进行拍片探伤；

4）、夹持坯体；采用一导向连接装置夹持所述坯体；

所述导向连接装置包括卡盘一、卡盘二和若干导向销杆，若干所述导向销杆固定连接在所述卡盘一上，所述卡盘二上开设有与所述导向销杆一一对应的导向销孔，所述卡盘一和卡盘二通过所述导向销杆活动连接；

夹持方法为：将所述导向连接装置中的卡盘一固定连接在所述筒体一的口缘处、将卡盘二固定连接在所述筒体二的口缘处；所述卡盘一与卡盘二之间的导向销杆使得所述筒体一和筒体二同轴心；

5）、整体消应热处理；将被所述导向连接装置夹持的坯体置入热处理炉体内，进行消除焊接应力的回火热处理；

6）、筒体二次连接；热处理完毕后，冷却，完成对破缝的焊接。

在所述整体消应热处理工序中还具有承托装置，所述承托装置包括滚子、垫块和垫板，所述垫板搁置在所述炉体内的底面上，所述滚子设在所述垫板顶面；所述滚子的上部支撑所述卡盘一和卡盘二的底部；所述垫块设置在所述滚子与所述筒体一、筒体二之间；使得两所述卡盘和筒体一、二保持同轴心、且水平。

所述壳程具有进口和出口，所述破缝开设在进口和出口之间，偏向所述进口的一端。

筒体二次连接时，对所述破缝进行点焊固定；然后拆除所述导向连接装置，完成对破缝的焊接，制得所述破缝环焊缝。

对所述破缝环焊缝进行局部消应热处理。

在所述破缝处焊接有内凹式涨缩圈。