專利名稱：不銹鋼翅片板與孔板的連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用 于不銹鋼翅片板與孔板的連接工藝，特別涉及一種用于冷凝式煙氣余熱回收的新型翅片板換熱器制造的關(guān)鍵工藝。
背景技術(shù)：
我國鍋爐數(shù)量眾多，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、煉油、水泥等，這些鍋爐排放的煙氣的平均溫度能達(dá)到15(T250° C，而其中大部分高溫?zé)煔馐侵苯优欧呕蛑晃绽昧孙@熱后就排放到環(huán)境中去。這些煙氣攜帶了大量的汽化潛熱，直接排放不僅極大地浪費了能源，也增加了污染物的排放，因此采用冷凝式換熱器將高溫?zé)煔庵械娘@熱和水蒸氣汽化潛熱都進(jìn)行回收，可以降低煙氣的排放溫度，有效的回收余熱和廢熱，減小煙氣中的污染物的含量， 在能源緊缺且環(huán)境問題日益嚴(yán)重的今天顯得十分重要。通過實驗驗證，經(jīng)過冷凝式余熱回收改造后的鍋爐，可以有效提高燃油鍋爐熱效率8%-12%，提高燃?xì)忮仩t熱效率12%-15%。在取得明顯經(jīng)濟(jì)效益的同時保護(hù)了環(huán)境。新型翅片板換熱器由鎳基釬焊而成，是一種高效、緊湊的余熱回收換熱裝置，特別適用于冷凝式煙氣余熱回收領(lǐng)域。翅片板換熱器具有以下優(yōu)點1)單位體積換熱面積大， 是管殼式的8倍，緊湊度達(dá)到600 m2/m3 ;2)換熱效率高，傳熱系數(shù)是管殼式的5 7倍；3)采用鎳基釬料的316L不銹鋼，因此耐腐蝕；4)翅片板結(jié)構(gòu)的大間距翅片和較大的板間距保證了不會發(fā)生堵塞；5)表面涂有氟碳涂層，抗結(jié)垢。與傳統(tǒng)的翅片管換熱器相比，體積減小， 便于安裝布置，成本顯著下降，性能有了很大的改進(jìn)和提高。因此，針對該翅片板換熱器的穩(wěn)定生產(chǎn)工藝的研究顯得非常重要。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的翅片板換熱器有以下特征316L不銹鋼材質(zhì)，焊接型式多樣，焊縫極多而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在換熱器制造過程中，尤其是翅片板與孔板焊接過程中，會發(fā)生如下問題I)由于翅片板是整體鎳基釬焊而成，與孔板直接焊接導(dǎo)致會釬焊焊縫破壞；2)翅片板數(shù)量眾多卻無法單獨試壓，待到全部與孔板連接后整體試壓，內(nèi)部焊縫出現(xiàn)漏點無法補焊(要拆開后才能再焊);3)涉及到多種焊接型式，焊接質(zhì)量難以保證，必須加以處理。本發(fā)明針對上述問題，利用在翅片板兩側(cè)各增加一小段套管的方法，解決了釬焊焊縫破壞以及無法單獨試壓的問題，并對各種焊接，切割，噴丸參數(shù)進(jìn)行了定義，確保連接質(zhì)量。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種用于不銹鋼翅片板與孔板的連接方法(特別涉及翅片板換熱器制造的關(guān)鍵工藝)。所述工藝包括I)用于不銹鋼翅片板與孔板連接的套管的加工；2)對不銹鋼翅片板與套管采用激光焊接；3)將套管的另一側(cè)焊上封頭，并對翅片板進(jìn)行試壓；4)使用激光切割將封頭切下，將套管插入到孔板中，使用手弧焊連接，全部翅片板與孔板連接完成后，整體試壓，最后對焊接表面進(jìn)行噴丸處理。所述步驟 1，套管采用0.5 mm的不銹鋼薄板，通過一個特制的矩形模具彎軋成型。套管的截面應(yīng)與翅片板截面大小一致，加工精度要求±0. I mm ;套管長度為40 mm。所述步驟2包括將套管用耐熱夾具固定，加熱至500 °C，保溫20 min，然后套入翅片板8-10 mm，風(fēng)冷至室溫，確保套管與翅片板緊密貼合，并留有一定的預(yù)緊力。然后采用激光焊來連接兩側(cè)套管與翅片板時，設(shè)定離焦量為0 mm(零離焦量)，焦距100 mm，激光功率350 W，焊接速度為120 mm/min, 以純氬氣為保護(hù)氣體，氣流量為20 L/min。此激光焊工藝可以有效防止翅片板(整體鎳基釬焊而成)釬焊焊縫遭到破壞。所述步驟3包括兩側(cè)套管焊好后，將套管另一端都焊上封頭，封頭截面的尺寸應(yīng)與套管尺寸一樣，長度大于50 mm，其中一個封頭留有接管，然后對翅片板進(jìn)行試壓，壓力為設(shè)計壓力的2倍，若發(fā)生漏點，則進(jìn)行補焊。此步驟提前對每一塊翅片板分別試壓，防止出現(xiàn)所有翅片板與孔板焊接后整體試壓出現(xiàn)內(nèi)部焊縫破壞而無法補焊的問題。所述步驟4包括對每一塊翅片板都試壓完成后，使用CO2激光切割，將封頭切下， 設(shè)定功率500 W，輔助氣體為O2，氣壓0.5 MPa，切割速度3. 5 m/min，激光切割處為伸出翅片板20 mm處，套管不能過長，會減小有效翅片傳熱面積，此處采用激光切割，切縫質(zhì)量很高， 使得只有少量熱量傳到套管的其它部分，所造成的變形極小或沒有變形，加工精度高，套管可以插入到孔板中且與孔尺寸高度吻合，提高下一步手弧焊的質(zhì)量。孔板的厚度為10-16 mm，孔板開孔的大小要比套管截面的長和寬各增大0. 5 mm，用水刀或者激光切割。由于孔板上要焊的翅片板很多，厚度不夠會導(dǎo)致孔板的變形量過大，而厚度過大則會導(dǎo)致熱阻過大， 成本增加。開孔大小同樣重要，開孔過大會影響焊接質(zhì)量，過小則容易導(dǎo)致套管無法插入。 然后將套管插入到孔板中，用手工氬弧焊進(jìn)行連接，電流70 A，電壓23 V，焊接速度80 mm/ min，焊絲為H0Crl9Ni9Ti，焊絲直徑2 mm，氬氣流量9 L/min，保證焊接質(zhì)量。待所有的翅片板與兩側(cè)孔板連接完成后，整體試壓，若出現(xiàn)漏點，進(jìn)行補焊。最后，對焊接表面用玻璃噴丸進(jìn)行處理，彈丸平均直徑0.2 mm，彈丸密度2. 5 g/cm3，彈丸硬度50 HRC，噴丸壓力0. 4 MPa, 噴射速度290 m/s，噴丸強度0. 2 _，用于提高焊縫的抗應(yīng)力腐蝕的能力，工藝完成。
采用該工藝來進(jìn)行翅片板與孔板的連接，使得翅片板換熱器一次整體試壓通過率提高，而且焊接質(zhì)量很高，焊縫抗應(yīng)力腐蝕的能力強，換熱器壽命明顯增加。大大提高了翅片板換熱器的制造效率和質(zhì)量，縮短了制造周期。


圖I本發(fā)明實施例的翅片板結(jié)構(gòu)圖。圖2本發(fā)明實施例的翅片板與套管連接圖。圖3本發(fā)明實施例的翅片板易出現(xiàn)釬焊焊縫破壞處。圖4本發(fā)明實施例的翅片板與孔板連接完畢圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。實施例一種用于不銹鋼翅片板與孔板的連接工藝(特別涉及翅片板換熱器制造的關(guān)鍵工藝)。該工藝包括以下步驟
I)用于不銹鋼翅片板(見圖I)與孔板連接的套管的加工
首先，套管的加工采用0.5 mm的不銹鋼薄板，通過一個特制的矩形模具彎軋成型。套管的截面應(yīng)與翅片板截面大小一致，加工精度要求±0. I mm ;套管長度為40 mm。
2)對不銹鋼翅片板與套管采用激光焊接
將套管用耐熱夾具固定，加熱至500 °C，保溫20 min，然后套入翅片板8-10 mm，風(fēng)冷至室溫，確保套管與翅片板緊密貼合，并留有一定的預(yù)緊力，見圖2。然后采用激光焊來連接兩側(cè)套管與翅片板時，設(shè)定離焦量為0 mm (零離焦量)，焦距100 mm，激光功率350 W，焊接速度為120 mm/min，以純氬氣為保護(hù)氣體，氣流量為20 L/min。此激光焊工藝可以有效防止翅片板(整體鎳基釬焊而成)釬焊焊縫遭到破壞(見圖3)。3)將套管的另一側(cè)焊上封頭，并對翅片板進(jìn)行試壓
兩側(cè)套管焊好后，將套管另一端都焊上封頭，封頭截面的尺寸應(yīng)與套管尺寸一樣，長度大于50 _，其中一個封頭留有接管，然后對翅片板進(jìn)行試壓，壓力為設(shè)計壓力的2倍，若發(fā)生漏點，則進(jìn)行補焊。此步驟提前對每一塊翅片板分別試壓，防止出現(xiàn)所有翅片板與孔板焊接后整體試壓出現(xiàn)內(nèi)部焊縫破壞而無法補焊的問題。
4)使用激光切割將封頭切下，將套管插入到孔板中，使用手弧焊連接，全部翅片板與孔板連接完成后，整體試壓，最后對焊接表面進(jìn)行噴丸處理
對每一塊翅片板都試壓完成后，使用CO2激光切割，將封頭切下，設(shè)定功率500 W，輔助氣體為O2，氣壓0.5 MPa，切割速度3. 5 m/min，激光切割處為伸出翅片板20 mm處，套管不能過長，會減小有效翅片傳熱面積，此處采用激光切割，切縫質(zhì)量很高，使得只有少量熱量傳到套管的其它部分，所造成的變形極小或沒有變形，加工精度高，套管可以插入到孔板中且與孔尺寸高度吻合，提高下一步手弧焊的質(zhì)量?？装宓暮穸葹?0-16 mm，孔板開孔的大小要比套管截面的長和寬各增大0.5 mm，用水刀或者激光切割。由于孔板上要焊的翅片板很多，厚度不夠會導(dǎo)致孔板的變形量過大，而厚度過大則會導(dǎo)致熱阻過大，成本增加。開孔大小同樣重要，開孔過大會影響焊接質(zhì)量，過小則容易導(dǎo)致套管無法插入。然后將套管插入到孔板中，見圖4，用手工氬弧焊進(jìn)行連接，電流70 A，電壓23 V，焊接速度80 mm/min，焊絲為 H0Crl9Ni9Ti，焊絲直徑2 mm，氬氣流量9 L/min，保證焊接質(zhì)量。待所有的翅片板與兩側(cè)孔板連接完成后，整體試壓，若出現(xiàn)漏點，進(jìn)行補焊。最后，對焊接表面用玻璃噴丸進(jìn)行處理， 彈丸平均直徑0. 2 mm,彈丸密度2. 5 g/cm3,彈丸硬度50 HRC,噴丸壓力0. 4 MPa,噴射速度 290 m/s，噴丸強度0. 2 _，用于提高焊縫的抗應(yīng)力腐蝕的能力，工藝完成。采用該工藝來進(jìn)行翅片板與孔板的連接，使得翅片板換熱器一次整體試壓通過率提高，而且焊接質(zhì)量很高，焊縫抗應(yīng)力腐蝕的能力強，換熱器壽命明顯增加。大大提高了翅片板換熱器的制造效率和質(zhì)量，縮短了制造周期。
權(quán)利要求
1.一種用于不銹鋼翅片板與孔板的連接方法，它包括步驟1)用于不銹鋼翅片板與孔板連接的套管的加工；2)對不銹鋼翅片板與套管采用激光焊接；3)將套管的另一側(cè)焊上封頭，并對翅片板進(jìn)行試壓；4)使用激光切割將封頭切下，將套管插入到孔板中，使用手弧焊連接，全部翅片板與孔板連接完成后，整體試壓，最后對焊接表面進(jìn)行噴丸處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的不銹鋼翅片板與孔板的連接方法，其特征是，所述步驟I) 中進(jìn)一步包括采用0. 5 mm的不銹鋼薄板，通過一個特制的矩形模具彎軋成型；套管的截面應(yīng)與翅片板截面大小一致，加工精度要求±0. I mm;套管長度為40 mm，其中套入翅片板部分的長度為8-10 mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的不銹鋼翅片板與孔板的連接方法，其特征是，所述步驟2) 中進(jìn)一步包括將套管用耐熱夾具固定，加熱至500 °C，保溫20 min，然后套入翅片板8-10 mm,風(fēng)冷至室溫，確保套管與翅片板緊密貼合，并留有一定的預(yù)緊力。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的不銹鋼翅片板與孔板的連接方法，其特征是，所述步驟2) 中進(jìn)一步包括激光焊接時，設(shè)定離焦量為0 mm(零離焦量)，焦距100 mm，激光功率350 W, 焊接速度為120 mm/min，采用純氬氣為保護(hù)氣體，氣流量為20 L/min，此步驟可以有效防止翅片板釬焊焊縫遭到破壞。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的不銹鋼翅片板與孔板的連接方法，其特征是，所述步驟3) 中進(jìn)一步包括將翅片板兩側(cè)的套管另一端都焊上封頭，封頭截面的尺寸應(yīng)與套管尺寸一樣，長度大于50 mm,其中一個封頭留有接管，然后對翅片板進(jìn)行試壓，壓力為設(shè)計壓力的2 倍，若發(fā)生漏點，則進(jìn)行補焊；此步驟提前對每一塊翅片板分別試壓，防止出現(xiàn)所有翅片板與孔板焊接后整體試壓出現(xiàn)內(nèi)部焊縫破壞而無法補焊的問題。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的不銹鋼翅片板與孔板的連接方法，其特征是，所述步驟4) 中進(jìn)一步包括使用CO2激光切割，功率500 W，輔助氣體為O2，氣壓0. 5 MPa，切割速度3. 5 m/min，激光切割處為伸出翅片板20 mm處，套管不能過長，會減小有效翅片傳熱面積，對于該套管采用此激光切割工藝，切縫質(zhì)量很高，使得只有少量熱量傳到套管的其它部分，所造成的變形極小或沒有變形，加工精度高，套管可以插入到孔板中且與孔尺寸高度吻合，提高下一步手弧焊的質(zhì)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的不銹鋼翅片板與孔板的連接方法，其特征是，所述步驟4) 中進(jìn)一步包括孔板的厚度為10-16 mm，孔板開孔的大小要比套管截面的長和寬各增大0. 5 mm，用水刀或者激光切割；由于孔板上要焊的翅片板很多，厚度不夠會導(dǎo)致孔板的變形量過大，而厚度過大則會導(dǎo)致熱阻過大，成本增加；開孔大小同樣重要，開孔過大會影響焊接質(zhì)量，過小則容易導(dǎo)致套管無法插入。
8.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的不銹鋼翅片板與孔板的連接方法，其特征是，所述步驟4) 中進(jìn)一步包括將套管插入到孔板中，用氬弧焊進(jìn)行連接，電流70 A，電壓23 V，焊接速度 80 mm/min,焊絲為H0Crl9Ni9Ti,焊絲直徑2 mm,U1氣流量9 L/min,此工藝保證焊接質(zhì)量； 待所有的翅片板與兩側(cè)孔板連接完成后，整體試壓，若出現(xiàn)漏點，進(jìn)行補焊。
9.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的不銹鋼翅片板與孔板的連接方法，其特征是，所述步驟4) 中進(jìn)一步包括對焊接表面進(jìn)行玻璃噴丸處理，彈丸平均直徑0.2 mm，彈丸密度2. 5 g/cm3, 彈丸硬度50 HRC，噴丸壓力0.4 MPa，噴射速度290 m/s，噴丸強度0. 2 mm，明顯提高焊縫的抗應(yīng)力腐蝕的能力，工藝完成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于不銹鋼翅片板與孔板的連接方法，它包括步驟1)用于不銹鋼翅片板與孔板連接的套管的加工；2)對不銹鋼翅片板與套管采用激光焊接；3)將套管的另一側(cè)焊上封頭，并對翅片板進(jìn)行試壓；4)使用激光切割將封頭切下，將套管插入到孔板中，使用手弧焊連接，全部翅片板與孔板連接完成后，整體試壓，最后對焊接表面進(jìn)行噴丸處理。采用本發(fā)明的工藝來進(jìn)行翅片板與孔板的連接，使得翅片板換熱器一次整體試壓通過率提高，而且焊接質(zhì)量很高，焊縫抗應(yīng)力腐蝕的能力強，換熱器壽命明顯增加。大大提高了翅片板換熱器的制造效率和質(zhì)量，縮短了制造周期。
文檔編號B23K26/20GK102615489SQ20121011049
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者凌祥, 彭浩, 顧黎昊 申請人:南京工業(yè)大學(xué), 南京瑞科特?zé)崮茉O(shè)備有限公司