[发明专利]一种用于螺旋管式换热组件外筒的精密整型方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种用于螺旋管式换热组件外筒精密整型的方法。

背景技术

对于螺旋管式的换热组件，换热组件的外筒、中心筒和螺旋换热管束之间的环形间隙构成了壳侧流体介质的流道。由于换热组件的外筒，只起到组织流道的作用，从节约成本的角度考虑，可以采用薄壁圆筒。对于螺旋式换热组件，每根螺旋管的总长一般很长，导致了换热管束出口介质的温度对螺旋管束的层间距都很敏感，为了保证不同换热管束的壁温以及出口介质温度一致，就对换热管束的螺旋直径以及中心筒的内径和外筒的内径提出了很高的要求。以20万千瓦级高温气冷堆示范电站(HTR-PM)蒸汽发生器的换热组件为例，要求不同层换热管束的螺旋直径以及中心筒的外径和外筒的内径的圆柱度不超过0.5，轴线的直线度不能超过0.5。同时为了降低换热组件制造的成本，HTR-PM蒸汽发生器换热组件外筒的壁厚为5mm(外径为590mm)，而换热组件外筒的高度达到8.8米。如何制造出如此大直径薄壁的高精度外筒，将是一个不得不面对的问题。如果采用普通无缝管的制造方式，即精拔或者精拔，则无法解决坯料问题，而且制造的成本将会非常高。如果采用焊接管的制造方式，即采用板材进行卷板加焊接的制造方式，又很难满足外筒的几何尺寸要求。

正是基于上述的实际工程需要，申请者提出了一种用于换热组件外筒精密整型的方法，可以在焊接管的基础之上或者其他粗加工管材的基础之上，通过精密整型来确保换热组件外筒的几何尺寸满足设计的高精度。由于此生产工艺可以采用焊接管，且精密整型的方法又极为简单，可以大幅降低换热组件的制造难度，进而降低外筒的制造成本。同时，精密整型的过程有非常的快，这样为大规模的工业化生产提供了方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在工业化制造的环境下，如何能够简易地制造出换热组件所要求的大口径的薄壁高精度外筒，以满足实际工程的需要。具体而言，换热组件的外筒具有以下的要求特点：

1)换热组件的外筒直径很大，直径多大500mm以上。

2)换热组件外筒的厚度很薄，一般都不超过10mm。

3)换热组件外筒的长度都比较长，长度会达到几米或数十米。

4)换热组件的尺寸尺寸偏差要求很高。以HTR-PM蒸发器换热组件外套为例，其圆柱度与轴线直线度均不超过0.5。

为了解决上述加工制造问题，本发明提供了一种通过精密整型当时加工换热组件外筒的方法，其中主要的加工工序包括：

对于经过初成型得到的换热组件外筒的胚料，采用液压成型或气压成型的方式将所述胚料整型至需要的精度。

其中，所述胚料的壁厚均匀，所述胚料的外径略小于螺旋管式换热组件外筒的设计外径，所述胚料的内径略小于螺旋管式换热组件外筒的设计内径；优选的，小于1-10mm。胚料可以通过板材卷板加焊接、并对焊接后的焊缝表面打磨使得焊缝与母材齐平的方式来初成型；也可以通过制管的方式来初成型。

更进一步的，采用液压成型或气压成型的方式将所述胚料整型至需要的精度包括以下步骤：

步骤1：精密整型工装的加工；

步骤2：将皮囊放入所述胚料的内部再将放有皮囊的胚料放入所述精密整型工装，或者，将胚料放入所述精密整型工装再将皮囊放入所述胚料；

步骤3：对所述精密整型工装的两端进行封口；对所述皮囊充入液体或气体进行打压；

步骤4：当所述皮囊的压力升高至设定的压力之后进行保压，保压进行一定时间使所述胚料的筒壁全部发生屈服，从而将所述胚料经过液压成型或气压成型得到换热组件外筒；在保压所述一定时间之后再进行泄压；优选的，保压进行5-60min；

步骤5：打开所述精密整型工装的两端；

步骤6：从所述精密整型工装中取出含有所述皮囊的所述换热组件外筒再从所述换热组件外筒中取出所述皮囊，或者，从所述换热组件外筒中取出所述皮囊再从所述精密整型工装中取出所述换热组件外筒。

其中，所述精密整型工装为两端开口的厚壁管，其内壁的圆柱度和轴线的直线度满足螺旋管式换热组件外筒的设计要求，其内径根据换热组件外筒的设计理论尺寸以及被整型胚料的材料特性曲线理论计算获得，或者，通过试验方法获得；具体的，所述精密整型工装的内径通过考虑泄压后被整型胚料的回弹量来确定，即所述精密整型工装的内径等于所述螺旋管式换热组件外筒的设计理论尺寸加所述回弹量来确定；泄压后的所述回弹量通过理论计算确定，或者，通过试验的方法确定。所述精密整型工装的两端可以是利用法兰或者其他的形式进行封口。