一种提高封闭壳体内换热管与管板深孔焊质量的装配方法与流程

本发明涉及压力容器制造领域，尤其涉及换热器制造领域。

背景技术：

我公司承制的某项目换热器，其换热管与管板的连接结构为深孔焊结构（见附图1），要求正面焊接后焊缝背面成型稍有凸起，且焊缝成型圆滑，不允许有缺陷。该结构是保证换热管与管板装配精度的关键，同时该封口焊（也即上述的深孔焊）的难度也非常大，焊接过程中极易造成焊穿、未熔透、背面成型不满足要求的情况。

该换热器管束组件结构见附图2，在换热管与管板装配时，壳程筒体已与两侧管板焊接成组件，形成一个相对密闭的腔体。壳程筒体上没有设置人孔，且管座内径小，人无法进入筒体内部，因此只能从管板外侧对换热管与管板进行装配、焊接，且无法观察到换热管与管板焊接后焊缝背面成形情况，增加了装配和焊接难度。国内同行在制造此类产品时，将终接焊缝侧管板与壳程筒体拉开大约500mm距离（留出此间隙便于人进入壳体内部装配换热管与管板，同时配合封口焊背面焊缝的焊接和返修），待管板与换热管全部焊接并检查合格后，再将管板与壳程筒体合拢。但该方法在实现过程存在以下不足：

（1）在终接环缝合拢过程中换热管要穿过支撑板管孔，换热管与支撑板之间存在相对运动，由于加工精度及装配误差以及换热管自身重量等原因，这个过程中会对换热管表面造成一定划伤。

（2）由于合拢过程需要所有换热管（数千根，约80吨）同时穿过已固定在筒体内部的支撑板及右侧管板，对支撑板的加工精度，装配精度要求极高，另外换热管在自重的作用下也会产生一定挠度，因此在合拢过程中换热管极容易卡死在壳体内，支撑板也容易被拉变形和错位，因此该方案存在极大风险，一旦出现这种情况则产品无法继续进行生产制造，只能报废处理。

（3）合拢后左侧管板与中心管环缝、壳程筒体与左侧管板终接环缝只能单面焊接，焊缝背面成型难以保证，同时焊缝只能进行超声波和磁粉探伤，无法实现射线探伤。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种新的装配方法，以替代上述方法，避免上述问题的发生。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，提供了一种提高封闭壳体内换热管与管板深孔焊质量的装配方法，包括以下步骤：

s1、将其中一侧的管板与壳程筒体对接，然后装焊该管板与壳程筒体的环缝；其中，壳程筒体上预留有一个接管管座暂不装焊，以便工作人员进出壳程筒体；

s2、装焊壳程筒体内中心管与上述管板的环缝；

s3、穿工艺管，并对应工艺管调整并确定壳程筒体内支撑板的位置，之后固定支撑板；

s4、试装另一个管板，将上述工艺管穿出该管板后，用拉筋板固定连接该管板与壳程筒体，之后取出工艺管；

s5、装焊步骤s4中的管板与壳程筒体的环缝；

s6、装焊壳程筒体内中心管与步骤s4中管板的环缝；

s7、从下往上逐层穿换热管，之后从管板外侧逐层对换热管与管板进行封口焊；

s8、待所有换热管的封口焊焊接完成后进行焊缝探伤；

s9、探伤合格后，装焊s1步骤中未焊接的接管管座；

其中，在步骤s5-s8的任意一步中，工作人员可由预留的未焊接的接管管座进入壳程筒体内，配合操作。

本发明的有益效果是：由于在装配前有一个接管管座暂未焊接，因此相当于事先预留了一个通道，以便人员进出壳程筒体；在穿换热管以及对换热管实施封口焊时，工作人员可由上述通道进入到壳程筒体内配合操作，即可以对整个换热管与管板的装配、封口焊成型质量进行实时配合及观察。

进一步的，步骤s7中，进行封口焊时，需要在管板背面通氩气进行保护，并实时观察封口焊背面的成型情况。

进一步的，步骤s9中，装焊接管管座时采用氩弧焊打底，并采用单面焊双面成型的方法焊接。

进一步的，步骤s9中，装焊接管管座处的壳程筒体预留的焊接坡口为半u型坡口。

进一步的，步骤s8中，换热管的焊缝探伤采用射线探伤、超声波探伤或磁粉探伤中的一种或多种方式进行。

进一步的，所述的封闭壳体为管壳式换热器。

附图说明

图1是换热管与管板封口焊的示意图；

图2是装配完成后的换热器管束组件结构图；

图3示出了最后焊接在壳程筒体上的接管管座的坡口结构；

图中标记为：1-壳程筒体，2-右侧管板，3-左侧管板，4-中心管，5-支撑板，6-换热管，7-连接件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明提供了一种提高封闭壳体内换热管与管板深孔焊质量的装配方法，其包括以下步骤（可参见图2理解）：

s1、将其中一侧的管板（即图2中的右侧管板2）与壳程筒体1对接，然后装焊右侧管板2与壳程筒体1的环缝；其中，壳程筒体1上预留有一个接管管座（即图2中标号为a的接管管座）暂不装焊，以便工作人员进出壳程筒体1；

s2、装焊壳程筒体1内中心管4与右侧管板2的环缝；

s3、穿工艺管，并对应工艺管调整并确定壳程筒体1内支撑板5的位置，之后用螺栓使支撑板5与壳程筒体1内的连接件7固定；

s4、试装另一个管板（即图2中的左侧管板3），将上述工艺管穿出左侧管板3后，用拉筋板固定连接左侧管板3与壳程筒体1，之后取出工艺管；

s5、装焊左侧管板3与壳程筒体1的环缝（即图2中的终接环缝）；

s6、装焊壳程筒体1内中心管4与左侧管板3的环缝；

s7、从下往上逐层穿换热管6，待所有换热管6穿完后，从左侧管板3外侧逐层对换热管6与左侧管板3进行封口焊；

s8、待所有换热管的封口焊焊接完成后进行焊缝探伤；

s9、探伤合格后，装焊s1步骤中未焊接的接管管座（即图2中标号为a的接管管座）；

其中，在步骤s5-s8的任意一步中，工作人员可由预留的未焊接的接管管座（即图2中标号为a的接管管座）进入壳程筒体内，配合操作

在本实施方式中，所述的封闭壳体为管壳式换热器。需注意的，步骤s1中预留的接管管座最好为离左侧管板3最近的接管管座，以方便人员进出。

优选地，在步骤s7中，进行封口焊时，需要在左侧管板3的背面通氩气进行保护，并且进入壳程筒体1内的工作人员可以实时观察封口焊背面的成型情况，当焊缝出现焊穿、未熔透、背面成型不满足要求等情况时，可以对焊缝进行相应的修整。

优选地，在步骤s9中，装焊接管管座时应采用氩弧焊打底，并采用单面焊双面成型的方法焊接。

进一步的，在步骤s9中，装焊接管管座处的壳程筒体1预留的焊接坡口为半u型坡口，该半u型坡口的尺寸可参照图3进行加工，图中δ表示壳程筒体壁厚，该半u型坡口能确保焊缝基本熔透，且在无需清根的情况下保证焊接的质量。

优选地，在步骤s8中，换热管6与左侧管板3的焊缝探伤可采用射线探伤、超声波探伤或磁粉探伤中的一种或多种方式进行。

由于在装配前有一个接管管座暂未焊接，因此相当于事先预留了一个通道，以便人员进出壳程筒体；在穿换热管以及对换热管实施封口焊时，工作人员可由上述通道进入到壳程筒体内配合操作，即可以对整个换热管与管板的装配、封口焊成型质量进行实时配合及观察，同时还可以对焊缝内壁清根；另外，由于工作人员可以进入壳程筒体，因此焊缝还可以进行射线、超声波以及磁粉探伤，以更好地确保焊接质量。

可见，采用本发明的装配方法后，不仅可以提高焊缝质量、降低质量风险，还可以简化装配的工序过程、缩短制造周期。

在本发明的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。