专利名称：一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的制作方法
技术领域：
本申请涉及空调、煤化工、石油化工行业中换热设备领域，特别涉及一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构。
背景技术：
所谓间隙腐蚀是那些流体在不流动的死角容易腐蚀，间隙腐蚀是局部腐蚀的一种形式，它可能发生于溶液停滞的缝隙之中或屏蔽的表面内。这样的缝隙可以在金属与金属或金属与非金属的接合处形成。在化工设备制作中，应尽量避免如上所述的间隙或死角的存在，或者采取措施封堵间隙和死角以避免间隙腐蚀的情况产生。现有技术中，换热管与管板的连接分为胀接、焊接以及胀焊结合的形式。在石油、化工的生产中，胀焊结合常常被使用。由于结构的原因，换热器的管程侧容易通过胀接和焊接实现密封，而壳程侧较难实现密封，通常是通过胀接进行，但普通的贴胀方式在换热管与管板之间仍然存在间隙，壳程介质能浸入间隙之中，积聚起来腐蚀管板管孔内壁，容易造成管头脱落，这在大型复合管板中影响尤其明显。换热管与管板的连接质量是决定换热器质量好坏的最重要标志之一，管壳式换热器主要失效形式为管板与换热器的连接失效。对于压力高、直径大、管束长的重型换热器，一旦出现泄漏，对其产生的直接或间接损失将会更为严重，因此，换热管与管板的连接形式是换热器制造的关键技术。因此，为了防止壳程介质通过换热管与管板孔之间的胀接间隙进入管板内，腐蚀管板，针对上述现有技术中存在的问题进行改进，研发一种采用合适的换热管与管板的连接方案和结构以有效防止间隙腐蚀的技术显得尤为重要。
发明内容
本申请的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种有效防止间隙腐蚀，延长设备使用寿命的预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构。本申请的目的通过以下技术方案实现:
提供了一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，包括有管板和换热管，所述管板设置有管孔，所述管板包括有管板本体，所述管板本体的一侧为管程侧，所述管板本体的另一侧为壳程侧，其中，所述管板还包括有由预设于所述管板本体的壳程侧的第一复合层以及预设于所述管孔的内壁的第二复合层组成的双向复合层，所述换热管穿设所述双向复合层、并与所述管板固定密封连接。其中，所述管孔的内壁的全部表面或者局部表面设置有第二复合层，所述换热管穿设所述双向复合层、并与所述管板胀接和/或焊接连接。其中，所述管孔的内壁的局部表面设置的第二复合层位于靠近所述壳程侧的一段。其中，所述第二复合层位于所述管板本体的一侧设置有外螺纹，所述管板本体设置有与所述外螺纹配合连接的内螺纹，所述换热管穿设所述双向复合层、并与所述管板固定密封连接。其中，所述第二复合层位于所述壳程侧的一端凸出所述第一复合层设置，所述第二复合层与所述第一复合层的外接口密封连接。所述第二复合层位于所述管板本体以及第一复合层内的一段可设置有外螺纹，所述管板本体以及第一复合层内可设置有与所述外螺纹配合连接的内螺纹，所述换热管穿设所述双向复合层、并与所述管板固定密封连接。其中，所述第二复合层为薄层熔焊层，所述换热管通过电阻焊与所述管板固定密封连接。其中，所述换热管穿设所述双向复合层、并通过所述管孔缩紧与所述管板紧密配合连接。其中，所述第二复合层的厚度相等设置。其中，所述第二复合层的厚度变化设置。其中，所述双向复合层为带极复合层、手工电弧焊复合层、多层爆炸焊复合层、镀层、压焊层、堆焊层和喷焊层中的任一种或者任几种的组合。本申请的有益效果:
本申请的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，包括有管板和换热管，所述管板设置有管孔，所述管板包括有管板本体，所述管板本体的一侧为管程侧，所述管板本体的另一侧为壳程侧，其中，所述管板还包括有由预设于所述管板本体的壳程侧的第一复合层以及预设于所述管孔的内壁的第二复合层组成的双向复合层，所述换热管穿设所述双向复合层、并与所述管板固定密封连接。与现有技术相比，本申请通过管孔内的双向复合结构，一方面避免了管孔端部即管板壳程侧的厚壁复合层堆焊，节约了成本，另一方面管孔内较深的第二复合层延长了防蚀路径，总体上在管板的壳程侧选择了较合理的新结构，可更有效防止腐蚀介质渗入到管板与换热管之间的无复合层处，达到防止间隙腐蚀的目的。可以更好地提高列管式换热器管束的耐腐蚀性能，延长设备的使用寿命，同时还具有结构简单，成本低、制造容易的特点。
利用附图对本申请作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1为本申请的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的实施例1的结构示意图。图2为本申请的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的实施例2的结构示意图。图3为本申请的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的实施例3的结构示意图。图4为本申请的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的实施例4的结构示意图。图5为本申请的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的实施例5的结构示意图。图6为本申请的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的实施例6的结构示意图。在图1、图2、图3、图4、图5和图6中包括有:
I——管板本体、2——第一复合层、3——第二复合层、4——换热管、5——密封焊缝、
A—管程侧、B—一壳程侧。
具体实施例方式结合以下实施例对本申请作进一步描述。实施例1
本申请的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的具体实施方式
之一，包括有管板和换热管4，所述管板设置有管孔，所述管板包括有管板本体I，所述管板本体I的一侧为管程侧A，所述管板本体I的另一侧为壳程侧B，其中，所述管板还包括有由预设于所述管板本体I的壳程侧B的第一复合层2以及预设于所述管孔的内壁(沿管孔径向)的第二复合层3组成的双向复合层，所述换热管4穿设所述双向复合层、并与所述管板固定密封连接。具体的，所述管孔的内壁的局部表面设置有第二复合层3，所述换热管4穿设所述双向复合层、并与所述管板胀接和/或焊接连接。胀管时根据实际情况，可以选择机械胀接或者液压胀接，并针对管径、管材、孔径、孔材等的变化经过试验确定相关参数。具体的，所述管孔的内壁的局部表面设置的第二复合层3位于靠近所述壳程侧B的一段。通过现场试验或数值模拟计算可确定必要的局部的第二复合层3长度，避免过长的第二复合层3长度，保留最大的管板基体结构强度，有满足基本要求的防腐效果。换热管4从壳程侧B穿进管孔，换热管4的管头端部与管孔在管板管程侧A通过密封焊缝5连接，穿进管孔的一段换热管4与管板的管孔间被胀紧消除了间隙。在带第二复合层3的管板上钻孔后，再将壳程侧B管孔的一段管径扩大，复合上第二复合层3，重新精加工管孔即可组对换热管4。具体的，所述第二复合层3的厚度相等设置，也可以变化设置。等厚度结构，制造工艺相对简单；变厚度结构，能满足特殊结构需要制造工艺相对复杂。例如，在壳程侧B管孔扩大成锥形口后强力压进一段锥形管，贴紧即成复合孔。图1所示管孔的内壁的第二复合层3是等壁厚的，如果在壳程侧B管孔扩大成锥形口后再符合第二复合层3，或者强力压进一段锥形管，贴紧即成不等厚度第二复合层3的复合孔。本申请在管板的壳程侧B以及管孔的内壁选择合理的结构，防止腐蚀介质渗入管板与换热管4之间，达到防止间隙腐蚀的目的。与现有技术相比，本申请使用后，可以更好地提高列管式换热器管束的耐腐蚀性能，延长设备的使用寿命。相对而言，该管孔结构略复杂，制造成本高些，但是与整台换热设备被腐蚀造成安全生产的威胁相比，还是具有明显的技术经济优点。具体的，所述双向复合层为带极复合层、手工电弧焊复合层、多层爆炸焊复合层、镀层、压焊层、堆焊层和喷焊层中的任一种或者任几种的组合。还可以是强力压紧复合。实施例2 一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的具体实施方式
二，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。参考图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述管孔的内壁的全部表面设置有第二复合层3。有最好的防腐效果，但是对管板本体I的强度有所削弱。实施例3
一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的具体实施方式
三，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。参考图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述第二复合层3位于所述管板本体I的一侧设置有外螺纹，所述管板本体I设置有与所述外螺纹配合连接的内螺纹，所述换热管4穿设所述双向复合层、并与所述管板固定密封连接。管孔的内壁的局部的第二复合层3与管孔之间是通过螺纹连接的。先在管孔内复合第二复合层3之后，再在壳程侧B将螺纹配合面密封焊即可防止形成新的腐蚀间隙。第二复合层3管段外螺纹和管孔内螺纹拧紧后，再对该管段胀接、管孔端部焊接，可避免管孔内熔化焊的操作困难，也可省去孔内焊后的二次钻孔加工。第二复合层3管段外螺纹和管孔内螺纹包括直螺纹或锥螺纹，后者的密封效果更好。更简单的复合层是通过在管孔内衬入一段管然后胀紧。实施例4
一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的具体实施方式
四，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。参考图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，其中，第二复合层3为薄层熔焊层，所述换热管4通过电阻焊与所述管板固定密封连接。管孔的内壁与管板基孔之间不仅仅是胀接连接，而是在胀接的同时通过电阻焊在两者之间形成薄层熔焊层，起到强度和密封连接的效果。由于壳程侧B的第一复合层2与换热管4的材料相同或相近，该小段的电阻焊工艺可以得到重点设计优化，取得最佳的密封效果。为了取得综合的效果，管孔的尺寸要精确，相焊面杂质和氧化皮要清除干净。根据具体情况，管头端的焊缝5可取消。实施例5
一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的具体实施方式
五，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。参考图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，换热管4穿设所述双向复合层，管孔缩紧与换热管4紧密密封。管孔的内壁与管板基孔之间不是胀接连接，而是管孔受热或在其他载荷作用下张开，换热管4被推进管孔中，管孔回复变形抱紧换热管4，达到紧密配合的要求。该结构适用于换热管4径大、管长度较短，能够强力推动管端穿进管孔的场
八
口 ο实施例6
一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构的具体实施方式
六，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。参考图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述第二复合层3位于所述壳程侧B的一端凸出第一复合层2设置，所述第二复合层3与所述第一复合层2的外接口通过密封焊缝5连接。所述第二复合层3位于所述管板本体I以及第一复合层2内的一段可设置有外螺纹，所述管板本体I以及第一复合层2内可设置有与所述外螺纹配合连接的内螺纹，所述换热管4穿设所述双向复合层、并与所述管板固定密封连接。换热管4与管孔的胀接长度直接延伸到第二复合层3的全段，即连凸出第一复合层2的一段也胀接，保护了管板本体I以及第一复合层2段的胀接效果，达到紧密配合且延长设备寿命的效果。 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。
权利要求
1.一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，包括有管板和换热管，所述管板设置有管孔，所述管板包括有管板本体，所述管板本体的一侧为管程侧，所述管板本体的另一侧为壳程侧，其特征在于:所述管板还包括有由预设于所述管板本体的壳程侧的第一复合层以及预设于所述管孔的内壁的第二复合层组成的双向复合层，所述换热管穿设所述双向复合层、并与所述管板固定密封连接。
2.根据权利要求1所述的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，其特征在于:所述管孔的内壁的全部表面或者局部表面设置有第二复合层，所述换热管穿设所述双向复合层、并与所述管板胀接和/或焊接连接。
3.根据权利要求2所述的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，其特征在于:所述管孔的内壁的局部表面设置的第二复合层位于靠近所述壳程侧的一段。
4.根据权利要求1所述的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，其特征在于:所述第二复合层位于所述管板本体的一侧设置有外螺纹，所述管板本体设置有与所述外螺纹配合连接的内螺纹，所述换热管穿设所述双向复合层、并与所述管板固定密封连接。
5.根据权利要求1所述的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，其特征在于:所述第二复合层位于所述壳程侧的一端凸出所述第一复合层设置，所述第二复合层与所述第一复合层的外接口密封连接。
6.根据权利要求1所述的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，其特征在于:所述第二复合层为薄层熔焊层，所述换热管通过电阻焊与所述管板固定密封连接。
7.根据权利要求1所述的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，其特征在于:所述换热管穿设所述双向复合层、并通过所述管孔缩紧与所述管板紧密配合连接。
8.根据权利要求1所述的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，其特征在于:所述第二复合层的厚度相等设置。
9.根据权利要求1所述的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，其特征在于:所述第二复合层的厚度变化设置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，其特征在于:所述双向复合层为带极复合层、手工电弧焊复合层、多层爆炸焊复合层、镀层、压焊层、堆焊层和喷焊层中的任一种或者任几种的组合。
全文摘要
本发明公开了一种预防壳程侧间隙腐蚀的换热管与管板连接结构，包括有管板和换热管，所述管板设置有管孔，所述管板包括有管板本体，所述管板本体的一侧为管程侧，所述管板本体的另一侧为壳程侧，其中，所述管板还包括有由预设于所述管板本体的壳程侧的第一复合层以及预设于所述管孔的内壁的第二复合层组成的双向复合层，所述换热管穿设所述双向复合层、并与所述管板固定密封连接。本发明在管板的壳程侧设置合理的结构，防止腐蚀介质渗入管板与换热管之间的间隙，达到防止间隙腐蚀的目的，可以更好地提高列管式换热器管束的耐腐蚀性能，延长设备的使用寿命，而且结构简单可靠。
文档编号F28F9/26GK103148734SQ201310107400
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者陈孙艺 申请人:茂名重力石化机械制造有限公司