一种热辐射焊接装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及应用在热电领域的可熔融加工氟塑料聚四氟乙烯与全氟烷基乙 烯基醚共聚物（PFA)特大型热交换器管板热熔融焊接技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着我国加工制造业的迅猛发展，国家大力发展核电、水电、风电等清洁电能，虽 然我国拥有较丰富的燃煤、燃气，而热电产生大量的CO、S02及PM2. 5烟尘污染环境与大气 层，为降低减排，经广大科技工作者努力，已获得突破。根据降耗减排资料的研宄数据显示： 热电系统排烟温度每增加10-20°C，热损亦增加20% ;烟道内的烟气温度80-85°C时脱硫效 果最佳，烟气温度上升脱硫反应率而降低，导致排放烟雾中含硫量增加，通过技术论证，在 设备主体烟道内增设低温省煤器，即可降低热电损耗，又能提高烟气排放质量，满足减排达 标要求。
[0003] 低温省煤器俗称深度烟气余热利用装置，简称热交换器。采用碳钢焊接制作，但存 在易腐蚀、易结垢、常堵塞，换热效果下降，体积庞大，不易维修，凝结水耗量大、浪费严重， 使用寿命短。借鉴发达国家的成功经验。选用耐温性能高(使用温度150-200°c)，机械性 能好(抗拉强度27kg/cm 2)，防粘性能优(具有不粘性）的可熔融加工氟塑料系列的四氟乙 烯与全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA)制作。可抗腐、无结垢、换热效果好，凝结水回收无浪 费，产品质量轻，结构紧凑，安装维修方便，使用寿命长，是一种性能完美的产品。但热电机 组功率大，以300MW机组为例，烟气温度135-146°C，烟气量1600000kg/h，须配备换热面积 为6000m 2模块式组合的换热器(热交换器)，端板规格为2000x500mm，因端板面积大，焊接工 艺参数控制难度大及不利于安全操作。换热器的大端板、多管数（2000以上管束)一次性焊 接工艺存在技术难题。
[0004] 现有技术中，申请号为201210187064. 8的中国发明公开了应用于太阳能电池片 热辐射式焊接方法和热辐射式焊接装置，包括红外线加热装置、压针装置和预热装置，所 述红外线加热装置下方放置压针装置，所述红外线加热装置、所述压针装置置于所述预 热装置中部。应用于太阳能电池片热辐射式焊接方法包括如下步骤，采用6块预热板对 电池片进行先后预热，该6块预热板的温度设置分别Tl、T2、T3、T4、T5和T6,所述温度 T3>T2=T4>T1=T5>T6,在第3块预热板上将红外线光源聚光在该电池片的需焊接位置，直到 加热成液态的焊锡浸润焊接部位后，停止红外线光源聚光加热。申请号为201210231702. 1 的中国发明公开了一种远红外热辐射焊接方法，包括：远红外线热辐射板材间的间隙；所 述板材为第一所述板材和第二所述板材；所述间隙为板材需要的厚度；其中远红外线热辐 射的加热管与所述第一板材和第二板材均不接触。所述第一板材和第二板材均为PP中 空板；所述远红外线热辐射的加热管与第一板材和第二板材的距离分别为l_5cm。申请号 为201210295363. 3的中国发明公开了一种PP中空板远红外热辐射焊接工艺，该工艺包 括：在焊接机上安装上、下两根远红外加热并通电加热；远红外热辐射焊接；取出焊接在一 起的PP中空板。该焊接工艺包括如下步骤： a、在焊接机上安装上、下两根远红外加热管， 上、下两根远红外加热管的轴线呈平行设置，上、下两根远红外加热管之间的距离设置在 8~12cm，每根远红外加热管的功率为800~1200W，每根远红外加热管所发射远红外光的波长 为4~8 μπι ;b、给焊接机上的上、下两根远红外加热管接通电源；c、顺序将每块PP中空板上 需要粘合的部位放入上、下两根远红外加热管之间，加热时间控制在4~6秒；d、将两块需要 焊接在一起的PP中空板上需要粘合的部位叠在一起并放在焊接机的压头下方，焊接机的 压头向下运动，焊接机的压头压力控制在0. 08~0. 12MPa，将两块需要焊接在一起的PP中空 板上需要粘合的部位粘合在一起，焊接机的压头加压时间控制在8~12秒；e、取出焊接在一 起的PP中空板，PP中空板远红外热辐射焊接工艺结束。以上现有技术，均不能解决换热器 的大端板、多管数（2000以上管束）一次性焊接工艺存在技术难题。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种热辐射焊接装置，其能解决热交换 器的大端板、多管数一次性焊接的工艺难题。
[0006] 本实用新型的技术方案是：一种热辐射焊接装置，包括加热元件、焊接夹具、复合 盖板、温控系统，所述焊接夹具连接复合盖板；当焊接夹具内安装好待焊接的多孔端板时， 所述焊接夹具、多孔端板和复合盖板形成一个恒温室；所述加热元件安装在恒温室内，所述 温控系统连接恒温室和加热元件。
[0007] 所述加热元件包括发热管和用于安装发热管的铝质安装板，所述铝质安装板设置 在焊接夹具上面。
[0008] 所述焊接夹具包括型腔、底柜和支架，所述型腔包括铝质高度调节环和位于铝质 高度调节环下面的模框条，所述底柜和支架位于模框条下面，底柜连接支架；所述铝质安装 板设置在铝质高度调节环上。
[0009] 所述复合盖板包括观察窗、铝质盖板、保温棉；所述保温棉围合成一个下面设有开 口的长方体形方框，该开口处安装焊接夹具，所述铝质盖板设置在该长方体形方框的顶面 内侧，所述观察窗设置在长方体形方框的顶面和铝质盖板的中部；所述铝质高度调节环、模 框条和支架均与保温棉相接。
[0010] 所述温控系统包括连接加热元件的热电偶和连接热电偶的数显调节仪。
[0011] -种热辐射焊接方法，将列管穿过多孔端板，在列管内插入焊销；然后通过焊接 夹具将多孔端板和列管需焊接部位放置于安装有加热元件的密闭恒温室中，在热辐射的作 用，通过控制焊接温度和保温时间，使多孔端板、列管和焊销受热，并使多孔端板与列管受 热端面自上至下熔融；与此同时，安装在焊接夹具内的多孔端板受热膨胀受阻产生径向压 力与插入列管内的焊销热膨胀的压力叠加，使熔融状态下的多孔端板与列管在压力的作用 下熔为一体；关闭电源降温冷却后，达到焊接的目的。
[0012] 选用数显调节仪与热电偶组成温控系统，实现焊接温度的设定与控制。
[0013] 采用上述热辐射焊接装置进行焊接，所述热辐射焊接方法包括以下工艺流程：
[0014] A、制作焊接夹具和支架：根据换热器规格与结构形式，制作与产品相适应的焊接 夹具与支架；在焊接夹具的型面涂覆硅树脂脱模剂，并按工艺要求在310±5°C温度下保温 1小时进行烘烤固化处理；
[0015] B、装配多孔端板、列管和焊销：PFA管材挤出成型，多孔端板压制成型后，按预定 工艺要求进行热处理，并加工成多孔端板；将列管安装到多孔端板上，在列管内配插好焊 销，焊销插入深度为55-60mm ;
[0016] C、安装发热元件：根据多孔端板焊接面积与焊接工艺温度要求，选择相应的发热 元件并安装到焊接夹具上，调节好发热元件的高度；
[0017] D、密闭恒温室装配：将观察窗、铝质盖板、保温棉组装成复合盖板，再将上述装配 好列管和焊销的多孔端板安装到焊接夹具内，并与复合盖板一起组成一个密闭恒温室；将 温控系统安装连接好；
[0018] E、按预定焊接工艺要求，设定焊接温度与升温速度，焊接温度为400±5°C，升温速 度为10-15? /分；启动发热元件开始加热，当焊接温度达到设定值时，恒温40-60分钟，观 察多孔端板受热端面与列管壁间的熔融状态，当透明深度达到5_且表面平整时，关闭电 源，自然冷却至60-70°C时，按顺序分拆恒温室，取出焊接好列管的多孔端板，拨去焊销；完 成焊接。
[0019] 对焊接好列管的多孔端板与焊接夹具进行水压测试检验；测试压力为IMPa/cm2， 保压30分钟，无滴漏则为合格。
[0020] 通过调节控制焊接夹具与多孔端板之间的间隙，以间接方式控制焊接夹具内多孔 端板的压力，Ε=Χ· I/O · e，其中，E为多孔端板与焊接夹具之间的间隙，X为多孔端板尺 寸，单位为mm，1/°C为材料膨胀系数，e为热焊系数值；当X彡500时，e取值< 0. 6, X < 500 时，e取值彡0.8。
[0021] 本实用新型涉及应用在热电领域的可熔融加工氟塑料聚四氟乙烯与全氟烷基乙 烯基醚共聚物（PFA)特大型热交换器管板热