专利名称：换热管与管板先焊后胀的焊接结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及换热器中换热管与管板的接头，采用自动钨极氩弧焊焊接时， 为防止换热管与管板接头焊缝塌陷造成换热管内孔有效通径减小的一种工艺结构，且特 别是一种换热管与管板先焊后胀的焊接结构。
背景技术：
管子与管板的连接结构和质量控制是换热器制作中十分重要的结构和环节。换 热管和管板是换热器管程和壳程之间的唯一屏障，因此换热管与管板连接接头质量的好 环是管壳式换热器失效最主要的因素；根据换热器的使用条件不同，换热器管板与管子 连接接头型式分为胀接、焊接、胀接加焊接。一般采用胀接+焊接的连接方法。当采用焊接加胀接时，分为先焊后胀、先胀 后焊工艺方法。先胀后焊制造工艺对管子和管板的清洁程度要求较高，否则焊接时气体水分等 杂质极易在焊接时造成焊接缺陷，同时焊接时产生的气体不易排除，影响焊缝成形、焊 接质量和生产效率；先胀后焊工艺进行管头连接时，焊接对胀接有不利影响，易造成胀 接部位松驰，影响管头连接质量。先焊后胀可以根本上避免这种情况发生。先焊后胀后(换热器与管板接头形式 如图4)，换热管与管板焊接接头都是在5FG位置焊接，接头焊缝上部出现塌陷，造成换 热管子与管板接头内径缩小，当换热管接头内径与胀管器胀头直径差大于0.6mm时，在 不进行管头焊缝内孔修磨的情况下，柔性胀管器将不能插入换热管内，无法实施焊后胀 接。综合考虑后，现有技术一般还是采用先胀后焊的工艺方法。
发明内容为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提出一种换热管与管板先焊 后胀的焊接结构，其作用在于，焊接时利用紫铜套强制冷却和成型作用，将管板接头内 孔的有效通径控制在允许的公差范围内，以便换热管与管板接头焊后采用液袋进行胀接 时，保证胀头伸进换热管进行换热管胀接，从而方便的实现了先焊后胀工艺。具体技术 方案如下—种换热管与管板先焊后胀的焊接结构，包括换热管、管板以及铜套。其中， 铜套活动设置于换热管内。换热管伸入管板的孔内。管板上设有焊接坡口，换热管的前 端与焊接坡口位置对应。铜套外壁垫在与焊接坡口位置对应的换热管的前端的内侧。本实用新型中，所述铜套的材质是T2。本实用新型中，所述铜套是筒形结构，铜套的外径与换热管内径之间的间隙不 大于0.4mm。本实用新型中，所述铜套的精度合为(D-2S)-°°%4CI，其中D是换热管外径、8 是换热管壁厚，尺寸是mm。[0011]本实用新型中，所述焊接坡口与换热管的前端所成角度为45°。本实用新型中，所述换热管的前端伸出焊接坡口长度是0 1.5mm。本装置的使用原理是，采用在自动钨极氩弧焊的定位芯杆上的铜套尺寸增加加 工公差的工艺装置，利用焊接过程中铜套强制成型和冷却作用，将换热管内孔通径控制 在胀管器胀接要求的范围内，在不修磨内孔焊缝的情况下，实现采用柔性胀接法进行换 热管与管板先焊后胀加工工艺。换热管与管板接头由于现场生产条件的限制，焊接时焊缝处于5FG位置，接头 焊缝上半部分的塌陷(挂瘤)难以避免，换热管与管板接头在自由状态焊接或自动钨极氩 弧焊芯杆上铜套不进行公差控制，换热管与管板接头的内孔有效通径将很难控制达到采 用柔性胀接工艺方法实现先焊胀接工艺。通过对管板接头换热管内径有效通径与胀管器 胀头结构进行研究，发现胀管器的胀头直径与换热管内径直径偏差小于0.6mm时，将可 以在焊后不修磨换热管与管板接头的情况下，采用柔性胀接方法实现先焊后胀工艺。根 据先焊后胀工艺要求和自动钨极氩弧焊芯杆结构特点，将芯杆铜套加工精度依据换热管 的内直径进行控制，即采用加工尺寸为Dli°5_a2(l铜套工艺装置(具体配合结构形式如图 3所示)，在采用自动钨极氩弧焊进行换热管与管板焊接时，将铜套与芯杆配合安装，利 用铜套传热快的特点，使换热管与管板焊缝塌陷进入换热管内壁的焊缝金属强制冷却成 型，将铜套(材质为T2)与换热管内径之间的间隙控制在0.4mm范围内，保证柔性胀管 器胀头与换热管内孔直径之差控制在0.6mm范围，实现换热管与管板连接的先焊后胀加 工工艺。同时通过铜套加速焊接接头的冷却速度，改善焊缝质量。实现先焊后胀装配顺 序如图2 图4所示。通过实验，采用精加工铜套3之前，对于换热管与管板的焊接接头，当采用自 动钨极氩弧焊进行换热管与管板焊接时，由于焊缝自由状态成型，焊后需要对换热管与 管板接头内孔焊缝金属高出部分进行修磨处理，否则柔性胀管器(不锈钢和有色金属一 般不能进行机械胀接)胀头将不能伸进换热管，无法实施柔性胀接。当采用先胀后焊工 艺时，焊接前清理要求严格，胀接后焊接时，由于焊接过程中换热管与管板坡口中的气 体不能通过换热管与管板间隙排放，在焊接收弧时出现大量气体向外喷，造成焊缝外观 成型差，同时收弧处出现孔洞(未焊透)，需要进行焊后收口，焊后检测合格率小于70% (在焊工特别注意的情况下)，焊后返修量大。使用本焊接结构通过提高自动钨极氩弧 焊芯杆上铜套的精度，有效解决了换热管与管板焊接接头焊接后焊缝处内孔通径减小问 题，同时避免了上述焊接缺陷(如喷气造成表面质量不好、收弧处未焊透等缺陷)的产 生，实现了先焊后胀加工工艺；提高生产效率50%，焊缝表面质量得到有效保证，焊后 检测合格率达到98%。
图1所示为铜套(材质T2)的尺寸结构示意图；图2 图4所示为热交换器与管板焊接接头结构及铜套的放置示意图；其中图2是先焊后胀接换热管与管板接头焊接装配结构图；图3是先焊后胀换热管与管板接头焊接时与铜套装配结构尺寸图；[0021]图4是焊后管板接头内孔尺寸及胀接结果示意图；上图中1-管板；2-换热管；3-T2铜套；D-换热管外径(mm) ； 8 -换热管 壁厚(mm) ； T-管板厚度(mm) ； L2-坡口深度(mm)。
具体实施方式
为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳 实施例，并配合附图，作详细说明如下。一种换热管与管板先焊后胀的焊接结构，包括换热管2和管板1 ；换热管2伸入 管板1的孔内；在管板1上设有焊接坡口，换热管2的前端与焊接坡口位置对应；还活动 设有铜套3，铜套3设在换热管2内，且铜套3外壁垫在所述与焊接坡口位置对应的换热 管2的前端的内侧。本实用新型中，铜套3的材质是T2。铜套3是筒形结构，铜套的外径与换热管 内径之间的间隙不大于0.4mm。铜套3的精度为(D-2S)_°°%4CI，其中D是换热管外径、
S是换热管壁厚，尺寸是mm。焊接坡口与换热管2的前端所成角度为45°。换热管2 的前端伸出焊接坡口长度是0 1.5mm。具体操作时，1、采用游标卡尺测量换热管尺寸规格DX 6 (mm)；2、确定铜套的加工尺寸及精度(D-2S)_°°5__，编制铜套加工工艺；3、按图样加工符合公差要求的铜套，对铜套进行检查符合(D-2S)_°°%4CI ；4、按自动钨极氩弧焊芯杆的安装要求，将铜套装在芯杆上，将自动钨极氩弧焊 机调节好，铜套应在换热管与管板焊缝位置；5、进行换热管与管板接头焊接，焊后采用柔性胀管器(不锈钢和有色金属一般 不能进行机械胀接)对换热管与管板接头进行胀接，实现先焊后胀换热管与管板加工工 艺。本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用 来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化 与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。
权利要求1.一种换热管与管板先焊后胀的焊接结构，包括换热管和管板，其特征在于，还包 括铜套；铜套活动设置于所述换热管内，换热管伸入管板的孔内，所述管板上设有焊接 坡口，换热管的前端与焊接坡口位置对应，且铜套外壁垫在所述与焊接坡口位置对应的 换热管的前端的内侧。
2.根据权利要求1所述的换热管与管板先焊后胀的焊接结构，其特征在于，所述铜套 的材质是T2。
3.根据权利要求1或2所述的换热管与管板先焊后胀的焊接结构，其特征在于，所述 铜套是筒形结构，铜套的外径与换热管内径之间的间隙不大于0.4mm。
4.根据权利要求3所述的换热管与管板先焊后胀的焊接结构，其特征在于，所述铜套 的精度为(D-2S).%4(1，其中D是换热管外径、δ是换热管壁厚，尺寸是mm。
5.根据权利要求1所述的换热管与管板先焊后胀的焊接结构，其特征在于，所述焊接 坡口与换热管的前端所成角度为45°。
6.根据权利要求1所述的换热管与管板先焊后胀的焊接结构，其特征在于，所述换热 管的前端伸出焊接坡口长度是0 1.5mm。
专利摘要本实用新型提出一种换热管与管板先焊后胀的焊接结构，包括换热管、管板以及铜套。其中，铜套活动设置于换热管内。换热管伸入管板的孔内。管板上设有焊接坡口，换热管的前端与焊接坡口位置对应。铜套外壁垫在与焊接坡口位置对应的换热管的前端的内侧。本实用新型有效解决了换热管与管板焊接接头焊接后焊缝处内孔通径减小问题，同时避免了焊接缺陷(如喷气造成表面质量不好、收弧处未焊透等缺陷)的产生，实现了先焊后胀加工工艺，提高生产效率50％，焊缝表面质量得到有效保证，焊后检测合格率达到98％。
文档编号B23K9/16GK201799751SQ201020288469
公开日2011年4月20日 申请日期2010年8月11日 优先权日2010年8月11日
发明者杜永勤, 董宝才, 詹典斌, 雷进发 申请人:南京宝色股份公司