用于摩擦搅拌焊接热交换器的管端部的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种用于形成管与管板之间的接头的方法，该方法包括至少在管内形成砧、以及在存在砧的情况下将管焊接至板。该砧包括锚，该锚在将形成的接头的附近或将形成的接头处被放置在管内。至少一个垫圈被放置在将形成的接头附近的锚的端部上方。螺纹紧固件随后被放置在锚中，以将锚牢固地保持在管内并且提供足够的支撑，使得能够形成摩擦搅拌焊接。该螺纹紧固件和垫圈能够用作用于摩擦搅拌焊接的引导件。一旦焊接完成，就能够移除砧。焊接能够进一步处理以去除毛刺和其它材料。
【专利说明】用于摩擦搅拌焊接热交换器的管端部的方法和装置
[0001]相关申请
[0002]本申请根据35U.S.C.§ 119(e)要求2011年8月9日提交的现有的美国临时专利申请N0.61/521，589的权益，其通过引用的方式并入本文中。
【技术领域】
[0003]本文中所描述的各个实施例涉及用于将热交换器中的管的管端部摩擦搅拌焊接至压力容器中的管板的方法和装置。
【背景技术】
[0004]常见的工业热交换器包括被放置在两个管板之间并且被封装在压力容器壳中的多根管。温度不同的流体或气体通过热交换器，将热能从一种介质传递至另一种介质。管可以被压配合或焊接就位。当液体或气体的分离是关键的时(如在核热交换器和化工厂中)，管必须被焊接就位并且在开始服务之前检查泄漏。焊接热交换器管的过程具有多个缺点，包括:(1)用于准备和通过手工熔合焊接技术来焊接所有的管接头的高人工成本，(2)由于复杂的手工或半自动熔合焊接过程而造成的缺陷修复成本，以及(3)熔合焊接接头的腐蚀敏感性增大。腐蚀是工作流体污染的主要原因，特别是当系统中的一个系统具有腐蚀性时。
【发明内容】
[0005]本发明实施固态焊接接头以将管联结至在热交换器中的管板。该固态焊接接头与摩擦搅拌焊接(FSW)类 似。管和管板能够由相同或相似的材料制成。结果是使用相同或相似材料形成的焊接。这代替了当前的熔合焊接过程，在多种情况下，该当前的熔合焊接过程形成具有材料混合物的焊接。本发明的固态焊接接头消除了显著成本、缺陷并且通过消除或减少了与长期腐蚀相关的故障而改进了性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1A是根据示例性实施例的定位在管端部附近的锚的透视图，该管端部相对于管板定位。
[0007]图1B是根据示例性实施例的相对于管板定位的管端部的透视图，其中锚定位在管端部内。
[0008]图2是根据示例性实施例的定位在管端部中的锚插入件上方的垫圈的透视图。
[0009]图3是根据示例性实施例的被旋入管端部内的锚中的内六角螺钉的透视图。
[0010]图4是根据示例性实施例的管和包括砧组件的管端部的局部剖视侧视图，该砧组件被放置成用作用于摩擦搅拌焊接过程的支撑件。
[0011]图5A是示出了根据示例性实施例的用于摩擦搅拌焊接的固定销工具或装置的例子的侧视图。
[0012]图5B是根据示例性实施例的在焊接工件期间的固定销工具或装置的示意图。[0013]图6是根据示例性实施例的管板的透视图，该管板具有安装有砧组件的多个管端部。
[0014]图7是根据示例性实施例的执行摩擦搅拌焊接(FSW)并且移向安装有砧的管端部的销工具的透视图。
[0015]图8是根据示例性实施例的焊接于管板的两个管端部的透视图。还示出了根据示例性实施例的已被从管中的锚移除的未受损的内六角螺钉。
[0016]图9是根据示例性实施例的加工和去毛刺之后的管焊接的俯视图。
[0017]图1OA是根据另一个示例性实施例的双楔锚的侧视图。
[0018]图1OB是根据另一个示例性实施例的内螺纹落入式锚的侧视图。
[0019]图1OC是根据另一个示例性实施例的弹性体锚的侧视图。
[0020]图1OD是根据另一个示例性实施例的弹性体锚的侧视图。
[0021 ]图1OE是根据另一个示例性实施例的弹性体锚的侧视图。
[0022]图1OF是根据另一个示例性实施例的弹性体锚的侧视图。
[0023]图1OG是根据另一个示例性实施例的弹性体锚的侧视图。
[0024]图11是根据另一个示例性实施例的支撑砧挡板的透视图，该支撑砧挡板附接至热交换器主体上的凸缘。
[0025]图12是根据另一个示例性实施例的支撑砧挡板以及多个细长锚组件的剖视侧视图。
[0026]图13是根据另一个示例性实施例的图12的支撑砧挡板以及多个细长锚组件的特写图。
[0027]图14是根据示例性实施例的细长锚1200的透视图。
[0028]图15是根据示例性实施例的朗肯循环的示意图。
【具体实施方式】
[0029]图15是朗肯循环900的示意图。图示的循环包括泵910、锅炉920、涡轮机930和冷凝器940。冷凝器940包括热交换器，该热交换器使用较冷的流体来在气体通过涡轮机930之后将热从气体去除。较冷的流体能够具有腐蚀性。气体也可以具有腐蚀性。因此，在某些应用中，与冷凝器940相关联的热交换器在腐蚀性环境中操作。热交换器能够以不同的方式形成。热交换器的一种形式(from)包括被放置在两个管板之间并且被封装于压力容器壳中的多根管。因此，该热交换器包括形成于管与管板之间的一个或多个接头。应当理解，热交换器是用于本文中所描述的装置和方法的一种应用并且存在用于本文中所描述的装置和方法的其它可能的应用。
[0030]摩擦搅拌焊接(FSW)是固态联结过程并且相对于熔合焊接过程提供若干优点，例如包括较高的接头强度和较低的变形。此外，摩擦搅拌焊接过程能够联结不可以通过熔合焊接或其它的焊接过程焊接的合金。这些性能使得摩擦搅拌焊接过程在多种工业中是有价值的联结过程。能够在铝或其它的高温管合金上执行FSW以形成管与管板接头。然而，预测用于焊接铝壳和管热交换器的适用市场仅为全球壳和管市场的约1%。相反地，焊接碳钢壳和管热交换器占全球焊接壳和管市场的大约70%，其余29%的焊接壳和管热交换器由不锈钢、钛、以及其它的高温合金构成。碳钢比铝(和其它的高温金属)流行得多，原因是碳钢每磅便宜得多、承受高得多的压力和温度、并且与粗糙的工作流体(例如油、气体、和酸)更相容。因此，形成管与管板接头的过程需要广泛适用于铝、铝合金、碳钢、不锈钢、钛、以及其它的高温管合金。通过使管与管板接头的形成广泛适用于尽可能多的高温管合金，能够解决更大份额的用于热交换器的适用市场。此外，通过使形成管与管板接头的过程更稳固，所述更大份额的适用市场对该过程的市场接受度更高。
[0031]通过使用能够对FSW负荷作出反应、承受所产生的温度、并且不污染焊接的新颖的砧以及相关技术来解决FSW高温管与管板接头。当使用FSW时，旋转工具能够将负荷置于接头上。砧技术保持接头，使得接头能够对焊接过程期间由工具产生的负荷作出反应或者产生反作用力。
[0032]图1A是根据示例性实施例的相对于管板120定位的管端部110附近的锚100的透视图，并且图1B是相对于管板120定位的管端部110的透视图，其中锚100定位在管的管端部110内。图2是根据示例性实施例的定位在管端部110的锚插入件100上方的垫圈200的透视图。图3是根据示例性实施例的旋入管端部100内的锚100中的内六角螺钉300的透视图。现在参照图1A、图1B、图2和图3，将进一步详细描述砧组件310的第一实施例。在第一实施例中，砧组件320包括混凝土锚100、内六角螺钉300、和垫圈200。砧组件320用作可移除支撑件，使得能够使用摩擦搅拌焊接工具和FSW技术来焊接管111、并且更具体地焊接管端部110和管板120。不具有砧组件320的话，执行FSW焊接过程要难得多。结果较不一致。
[0033]图4是根据示例性实施例的管111和管端部110的局部剖视侧视图，该管端部110包括被放置成用作用于摩擦搅拌焊接过程的支撑件的砧组件320。所形成的砧组件320包括圆柱形顶部300 (内六角螺钉300的环形表面)和锚100，该圆柱形顶部300用于引导执行FSW的工具并且将该执行FSW的工具间隔开，该锚100锚固于管111的管端部110中。垫圈200被放置在锚100上，该锚100定位成与管板120基本齐平。
[0034]锚100包括第一体部131和第二体部132。第一体部131和第二体部132抵靠内部楔(未示出)。锚100具有螺纹开口 102。锚100还具有内部楔，该内部楔可以包括螺纹开口 102的至少一部分。当接合螺纹开口 102时，楔移向锚100的一个端部，该端部与管板120和管111的管端部110基本齐平。楔用作杠杆，以迫使第一体部131和第二体部132径向向外。这接合了管111并且特别是管端部110。这还形成用于管111的坚实支撑件。如图4中所示，内六角头螺纹部分300具有螺纹端部302，该螺纹端部302接合锚100的内部螺纹部分。内六角头螺纹部分300还具有环形头端304。
[0035]如图4中所示，环形头端304中具有六角形开口 306，该六角形开口 306的尺寸能够接收驱动器(例如六角扳手等)。在一些实施例中，螺纹头端304具有滚花外部表面，以允许使用人的手指来收紧和放松螺纹端部302。在其它实施例中，螺纹头端304具有基本平滑的外部表面以允许固定销工具的肩部520在小摩擦或没有摩擦的情况下接合或通过外部表面上方。能够通过改变被置于驱动器(例如六角扳手)上的转矩来调节被置于管的内侧上的力的量。此外，能够通过将内六角头螺纹部分300从锚100的螺纹部分松开来使锚与管111的内壁分开并且更具体地与管端部110分开。在其它实施例中，内六角头螺纹部分300能够包括用于接收驱动器的其它开口。例如，内六角头螺纹部分300能够具有用于接收螺丝刀的槽或者用于接收十字形螺丝刀的十字形开口。[0036]如图4中所示，内六角头螺纹部分300还将垫圈200保持在管端部110的顶部与内六角头螺纹部分300的底部之间。垫圈200由与管111和管板120相同的材料制成。这保证了形成焊接的所有材料都属于相同材料。这减少了能够由电流反应驱动的腐蚀的机会。销520旋转并且由于摩擦而产生热以加热管111、管板120和垫圈的金属，从而将管端部110焊接至管板120。
[0037]现在参照回图1A、图1B、图2、图3和图6，现在将详细描述根据示例性实施例的管端部110中的砧组件320的组装。首先管端部110配合至其与管板120基本齐平的位置处。砧组件320的锚100定位在管端部110附近。锚100随后被插入到管端部110中并且被插入到管111中。锚100被插入直到具有螺纹开口 102的端部与管端部111和管板120基本齐平为止。在一个实施例中，管端部110或者端部附近的管111的部分膨胀，以更紧密地配合到管板120的开口内。垫圈200定位在锚100上。垫圈200将具有与管端部110和管板120基本齐平的一侧。垫圈200的另一侧将定位在管板120和管端部110的稍上方。内六角螺钉300被插入穿过垫圈200并且被插入到锚100的螺纹部分102中。内六角螺钉300的螺纹端部302与锚100的螺纹部分102可旋入地相接合。例如六角扳手、螺丝刀或其它驱动器的工具用于转动内六角螺钉300。例如，对右手螺纹顺时针转动内六角螺钉300造成内六角螺钉300接合内部楔并且迫使锚的主体部分与管111的壁相接合。首先，内六角螺钉300被略微收紧，以便允许锚保持其位置但是允许使用在内六角螺钉300上轻推或轻拉来使锚移动。通过该方式，锚能够定位成使得锚与管111和管板120接口基本齐平。该定位还随着锚100开始膨胀并且抓握管111的内壁而将垫圈200定位在管与管板表面平面处。最终收紧转矩施加于内六角螺钉300，因此内六角螺钉300被夹紧在垫圈200上并且垫圈200的顶部表面相对于管与管板表面平面齐平(或略微超出)。
[0038]对管板120上的若干根管111重复该过程。图6是根据示例性实施例的具有安装有砧组件320的多个管端部110的管板120的透视图。如图所示，当砧组件320被安装在管端部110处或管端部110附近时，存在两个部位601、602。当未安装砧组件时，存在两个部位603、604。为了抛光管板与管端部之间的接头，砧组件将必须被安装于部位603、604处。当然，存在具有更多的终止于管板120处的管端部的热交换器。该过程将与用于这种管板的完全相同，但是最终结果将产生需要使两个带110摩擦搅拌焊接至管板120的多个部位。
[0039]图5A是示出了根据示例性实施例的用于摩擦搅拌焊接的固定销工具500或装置的例子的侧视图。存在用于摩擦搅拌焊接过程的若干种不同的技术(例如，摩擦搅拌焊接过程或自反应摩擦搅拌焊接过程)。第一技术是图1A中所示的固定销工具技术。固定销工具500包括肩部510和销520。在一个实施例中，固定销工具500由单件材料制成(包括销520和肩部510)。销520的长度恒定。固定销工具500用于焊接具有恒定厚度的板或工件。
[0040]图5B是根据示例性实施例的焊接工件期间的固定销工具或装置的示意图。在该实施例中，销520和肩部510 —起旋转并且不独立于彼此移动。在焊接期间，销工具装置500旋转，并同时平移以沿焊接方向横贯一个或多个工件(例如工件530)。压力或力通过销工具装置500施加于一个或多个工件530。图1A、图1B、图2、图3和图4的支撑件或砧组件320提供支承以维持来自销工具装置500的压力。支撑件或砧组件320还提供反作用力，以抵消FSW过程期间被置于销工具装置500上的力。如上文所讨论的，销520和肩部510由于销工具装置500由一个固体材料件制成而一起旋转。在其它实施例中，销独立于上部或顶部肩部旋转，并且销能够独立于肩部向上和向下移动，以便改变销长度，因此能够焊接锥形或宽度可变的原料(Stock)。砧组件320并且特别是锚100还具有足够的热质量，以吸收FSW过程所产生的一部分热。锚100的热质量防止其被焊接至管111的内侧。FSW固定销工具500在高转速下被驱动并且被放入金属中。驱动器不仅使销旋转而且还使销工具500围绕管与管板接头平移，从而让销工具肩部510在管端部110和垫圈200上方平移但是避开从管的中心突出的内六角螺钉300。
[0041]图7是根据示例性实施例的销工具700的透视图，该销工具700执行摩擦搅拌焊接(FSW)并且在安装有砧组件320的情况下移向管端部110。销工具700包括驱动器710，该驱动器710使销工具500围绕管111与管板120接头旋转。在一个实施例中，销工具700受到计算机化机器工具控制。销工具700由此在摩擦搅拌焊接中围绕管端部110中的每一个管端部110平移至管板120。一旦完成一个管与管板接头，机器工具就使销工具700移向下一个管与管板接头。
[0042]图8是根据示例性实施例的焊接至管板120的两个管端部110的透视图。销工具500,700在管板120处留下轻微凹口或涡旋标志。在焊接完成之后，内六角螺钉300能够被移除。图8中还示出了已从管111中的锚100移除的未受损的内六角螺钉300。在摩擦搅拌焊接之后，锚100仍然处于管111中。垫圈200还覆盖管端部110。垫圈200被焊接至管端部110的顶部。在一个实施例中，通过机器工具(例如飞刀、平面铣刀、端铣刀)来将焊接闪光和表面涡旋标志去除。在另一个实施例中，研磨器、打磨机、或抛光机能够用于去除所需深度的材料。当能够看到垫圈焊缝的外径和管的内径时，实现所需深度的材料去除。
[0043]图9是根据示例性实施例的加工和去毛刺之后的管焊接的俯视图。一旦已从管板120去除适当量的材料，则能够通过使用金属杆从后侧推动部件或者通过由工具从表面侧拉动砧100和垫圈200组合来移除砧100和垫圈200组合。随后能够通过去毛刺工具来对管111内径去毛刺或者通过圆锥钻头来倒角。最终结果示于图9中。应当注意到，图9中所示的最终结果仅包括焊接至管板120的两根管111。在多种应用中，将存在焊接至管板120的大量的管111。
[0044]上文所描述的垫圈200由与管和管板相同的材料制成，以促进一致的焊接性能并且避免将任何杂质引入焊接中。内六角螺钉300和锚100不必为相同的材料，原因是焊接中不消耗内六角螺钉300和锚100。应当注意到，内六角螺钉300和锚100必须具有足够的强度和对高温的抵抗，以对摩擦搅拌焊接过程所产生的力和高温作出反应。当热交换器由低碳钢制成时，垫圈200、管110、和管板120全都是低碳钢。在将钛管110焊接至钛管板120中的情况下，垫圈200将由钛制成。
[0045]上图中所示的锚是双楔锚。应当注意到，能够使用其它的锚以形成砧100。图1OA至 IOG 示出了其它的锚 1000A、1000B、1000C、1000D、1000E、1000F 和 IOOOGo 如图1OA 中所示，另一个双楔锚1000A能够用于形成砧100的一部分。如图1OB中所示，如内螺纹落入式锚1000B能够用于形成砧的一部分。锚1000C、1000D、1000E、1000F和1000G全都包括被捕获在第二板和第一板之间的弹性体材料。当螺纹紧固件收紧时，第一板被拉向第二板，从而造成弹性体材料被压缩并且向外凸出。锚1000C、1000D、1000E、1000F和1000G具有它们不易于在管110内产生擦痕或其它记号的优点。位于一定位置处的擦痕或其它记号可能更易于受到腐蚀的影响。当然，当在摩擦搅拌焊接中使用弹性体材料时，该弹性体材料必须具有充足的耐热性能，以能够承受摩擦搅拌焊接过程所产生的热。锚1000A、1000B、1000C、1000D、1000E、1000F和IOOOG全部用于相同的目的，在于其在螺钉300被插入到锚1000A、1000B、1000C、1000D、1000E、1000F和1000G的内螺纹中时相对于管100的内侧向外膨胀。
[0046]在其它实施例中，能够构想，能够使用这些类型的锚的其它备选形式。备选形式包括弹簧销、弹簧压缩锚、压配合销、锥形销等。在进一步其它的实施例中，能够在焊接中消耗锚或螺钉头(例如内六角螺钉300)而不使用垫圈来到达销工具肩部。
[0047]图11是根据另一个示例性实施例的附接到热交换器主体1110上的凸缘的支撑砧挡板1100的透视图。热交换器主体1110典型地包括凸缘1112或闭合凸缘。在一些实施例中，支撑砧挡板1100用于随着管110如上文在图1至图9中所描述的焊接至管板120而保持管110的自由端部。在一个实施例中，支撑砧板1100为大约1/2英寸厚，以允许支撑砧板1100中的开口 1130被穿孔或激光切割而不是被钻扩孔。支撑砧板1100相对于凸缘1112偏置。支撑砧板1100还包括凸缘1102，该凸缘1102抵靠热交换器主体1110的凸缘1112。凸缘1102中的开口 1104与凸缘1112中的开口相对应。因此，支撑砧板1100能够螺栓连接或以其它方式连接至凸缘1112。支撑砧板1100中的开口 1130与热交换器的管111相对应。
[0048]图12是根据另一个示例性实施例的支撑砧挡板1100以及多个细长锚组件1200的剖视侧视图。细长锚组件1200用于将管111的自由端部112附接到支撑砧挡板1100。通过在管111的内侧和热交换器壳的内侧使用细长锚组件1200，位于热交换器的另一个端部处的管板120处的管端部110在摩擦搅拌焊接过程期间被进一步保持就位。将管111的端部锚固于支撑砧挡板1100防止管端部110相对于管板120 (如图1至图9中所示)平移。
[0049]图13是根据另一个示例性实施例的图12的支撑砧挡板以及多个细长锚组件1200的特写图。锚组件1200为大约3英寸长。在其它实施例中，锚组件1200能够具有不同的长度。锚组件1200膨胀至管111的自由端部112中。管111的自由端部112可以在接收锚组件1200之后轻微膨胀。然而，当如被切除的管的自由端部附接到第二管板1220时，管111的自由端部在处理期间稍后被切除。因此，不存在形成于第二管板1220上的管与管板接头处的停靠(calling)或污染的风险。在管111的第一端部110被焊接至管板120之后，锚1200以及支撑砧挡板1100被移除。使用管和切割器工具将管111的自由端部112上的额外长度磨掉。自由端部112随后以与如上文参照图1至图9所描述的相同的方式附接到管板1220。
[0050]图14是根据示例性实施例的细长锚1200的透视图。该锚1200包括螺纹部分，该螺纹部分承载轴环，该轴环配合在支撑砧挡板1100中的开口 1130内。锚组件1200将翅片管保持就位在管板120处和管板1220处。螺纹凸台轴环能够与挡板1100整体形成或者如图14中所示的附接单独的件1400。轴环1400被设计成使得其足够坚固，以对摩擦搅拌焊接过程所产生的负荷作出反应。在本发明的其它实施例中，管的自由端部环氧树脂粘接到挡板1100上。还应当注意到，上文所描述的过程使用固定销工具。能够构想，可调节销工具也能够用于将管端部焊接至管板中。通过可调节销工具，销能够相对于固定肩部向上和向下移动。使用可调节销工具，能够在该过程期间根据需要调节管与管板焊接期间的放入深度。换句话说，当摩擦搅拌过程与由于围绕已被摩擦搅拌焊接的在先的管与管板接头在管板120上形成的擦痕标记重叠时，能够使销深度较短。[0051]公开一种形成管与管板之间的接头的方法，该方法包括将管的第一端部定位成与管板的主要表面基本齐平、形成至少一部分在管内位于第一端部附近的砧组件、使砧组件的一部分在管内膨胀、以及将管焊接至管板。在一个实施例中，将管焊接至管板包括摩擦搅拌焊接，并且使砧组件的所述部分在管内膨胀包括使该部分膨胀以相对于管板保持管端部。上述方法中所使用的砧组件包括锚。所列举的用于形成管与管板之间的接头的方法能够包括使用弹性体锚。上述方法中的任何用于形成管与管板之间的接头的方法还能够包括保持管的第二端部。保持管的第二端部包括将第二锚放置在管的第二端部中。保持管的第二端部包括通过使管的第二端部延伸穿过第二管板中的开口、将支撑挡板附接成相对于第二管板基本固定关系、将第二锚放置在管的第二端部中、以及将第二锚附接至支撑挡板来将第二砧组件联接到管的第二端部。在上述方法中的任何方法中能够包括将第二锚放置在管的第二端部中并且使锚在管的第二端部中膨胀。
[0052]用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法包括将第一管的第一端部定位成与第一管板的主要表面基本齐平、将第二管的第二端部定位成穿过第二管板中的开口、将第一砧组件的一部分放置在管内第一端部附近、使砧组件的一部分在管的第一端部内膨胀以相对于第一管板保持管的第一端部、相对于第二管板的第二端部保持管的第二端部、以及将管的第一端部焊接至第一管板。如上文所讨论的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，其中将管的第一端部焊接至第一管板包括摩擦搅拌焊接。如上文所讨论的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，其中相对于第二管板保持管的第二端部包括相对于第二管板将支撑挡板附接在偏置位置。如上文所讨论的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，其中相对于第二管板保持管的第二端部包括将管的第二端部附接至支撑挡板。如上文所讨论的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，其中将管的第二端部附接到支撑挡板包括将第二砧组件附接到管的第二端部并且附接到支撑挡板。如上文所讨论的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，其中管的第二端部被移除，使得第二端部能够形成为与第二管板基本齐平。上述方法中的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法还包括将管的第二端部焊接至第二管板。上述方法中的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，其中将管的第二端部焊接至第二管板。
[0053]这已是对包含在所公开的主题内的发明(多个发明)的一些示例性实施例的详细描述。仅仅为了方便起见并且不旨在将本申请的范围限制于任何单个的发明或发明性理念(如果实际上公开了多于一项发明的话)，这种发明(多个发明)在本文中可以单独和/或共同地被称为术语“发明”。详细的描述参照附图，所述附图形成所述详细的描述的一部分并且以说明性而非限制性方式示出包括优选实施例的本发明的一些特定实施例。这些实施例被描述得足够详细，以使得本领域普通技术人员能够理解并且实施发明性主题。可以利用其它的实施例并且可以在不偏离发明性主题的范围的情况下作出改变。因此，尽管本文中已示出和描述了特定实施例，但是对于图示的特定实施例而言，被计算出的用于实现相同目的的任何装置都可以被替代。本公开旨在覆盖各个实施例的任何以及所有的适应性形式或变型。当阅读上文的描述时，对于本领域技术人员而言，上述实施例的组合、以及本文中未具体描述的其它实施例将是显而易见的。
【权利要求】
1.一种用于形成管与管板之间的接头的方法，所述方法包括: 将管的第一端部定位成与管板的主要表面基本齐平； 形成砧组件，所述砧组件的至少一部分位于所述管内、所述第一端部附近； 使所述砧组件的所述部分在所述管内膨胀；以及 将所述管焊接至所述管板。
2.根据权利要求1所述的用于形成管与管板之间的接头的方法，其中将所述管焊接至所述管板包括摩擦搅拌焊接。
3.根据权利要求1所述的用于形成管与管板之间的接头的方法，其中使所述砧组件的所述部分在所述管内膨胀包括使所述部分膨胀以相对于所述管板保持管端部。
4.根据权利要求1所述的用于形成管与管板之间的接头的方法，其中所述砧组件包括锚。
5.根据权利要求1所述的用于形成管与管板之间的接头的方法，其中位于所述管的端部内的所述砧组件的所述部分是弹性体锚。
6.根据权利要求1所述的用于形成管与管板之间的接头的方法，还包括保持所述管的第二端部。
7.根据权利要求6所述的用于形成管与管板之间的接头的方法，其中保持所述管的第二端部包括将第二锚放置在所述管的第二端部中。
8.根据权利要求6所述的用于形成管与管板之间的接头的方法，其中保持所述管的第二端部还包括将第二砧组件联接到所述管的第二端部，其还包括: 使所述管的第二端部延伸穿过第二管板中的开口； 将支撑挡板附接成与所述第二管板成基本固定关系； 将第二锚放置在所述管的第二端部中；以及 将所述第二锚附接至所述支撑挡板。
9.根据权利要求8所述的用于形成管与管板之间的接头的方法，其中将第二锚放置在所述管的第二端部中包括使所述锚在所述管的第二端部内膨胀。
10.一种用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，所述方法包括: 将所述第一管的第一端部定位成与所述第一管板的主要表面基本齐平； 将所述第二管的第二端部定位成穿过所述第二管板中的开口； 将第一砧组件的一部分放置在所述管内、所述第一端部附近； 使所述砧组件的所述部分在所述管的第一端部内膨胀，以相对于所述第一管板保持所述管的第一端部； 相对于所述第二管板的第二端部保持所述管的第二端部；以及 将所述管的第一端部焊接至所述第一管板。
11.根据权利要求10所述的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，其中将所述管的第一端部焊接至所述第一管板包括摩擦搅拌焊接。
12.根据权利要求10所述的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，其中相对于所述第二管板保持所述管的第二端部包括相对于所述第二管板将支撑挡板附接在偏置位置。
13.根据权利要求12所述的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，其中相对于所述第二管板保持所述管的第二端部包括将所述管的第二端部附接至所述支撑挡板。
14.根据权利要求13所述的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，其中将所述管的第二端部附接至所述支撑挡板包括将第二砧组件附接至所述管的第二端部并且附接至所述支撑挡板。
15.根据权利要求10所述的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，所述管的第二端部被移除，使得所述第二端部能够形成为与所述第二管板基本齐平。
16.根据权利要求15所述的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，还包括将所述管的第二端部焊接至所述第二管板。
17.根据权利要求16所述的用于形成第一管与第一管板之间、以及第二管与第二管板之间的接头的方法，其中 将所述管的第二端部焊接至所述第二管板。
【文档编号】F28F9/18GK103717342SQ201280038475
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年8月9日 优先权日:2011年8月9日
【发明者】迈克尔·R·埃勒, 智贤·李 申请人:洛克希德马丁公司