[发明专利]一种钛管与管板的焊接工艺

说明书

技术领域

本发明涉及爆炸焊接技术和设备制造领域，尤其涉及一种利用爆炸焊接技术实现的钛管与管板的焊接工艺。

背景技术

换热器在国民经济发展中，特别是在石油、化工、医药领域的应用非常广泛。而在换热器的生产中，换热管与管板之间的连接方式和连接质量决定了换热器的质量优劣和使用寿命，也是换热器制造过程中至关重要的关键工艺。生产实践证明，换热器的失效或报废多是由换热管与管板的连接破断引起的。因此，换热管和管板的连接工艺及质量控制就成为换热器质量保证体系中最重要的关键点。目前，对于碳钢、不锈钢换热管与碳钢、不锈钢管板的连接方式主要有：焊接法、胀接法和胀接加焊接法等。而在现有传统连接法中，管与管板的焊接法或胀接加焊接法是目前工艺最成熟、应用最广泛、密封性最好、可靠性最高的连接方法。

对于同质或相溶的换热管和管板连接可以采用焊接或胀接加焊接的方法，但对不相容的换热管和管板如钛管与碳钢或不锈钢管板的连接，就无法采用现有成熟的焊接或胀接加焊接工艺完成。针对此项技术难题，有关工程技术人员研究开发了爆炸焊接换热管与管板的连接，取得了预期的理论成果。已发表的文献《高压换热器钛管-管板爆炸焊接模拟与实验》一文（压力容器2011.11）,对爆炸焊接管与管板进行了计算机模拟，并成功的使壁厚1-2mm的钛管与普通碳钢管板焊接。上文只对薄壁钛管和管板进行了计算机模拟和实验，对于壁厚大于2mm的钛管和管板的爆炸焊接未提供任何理论和实验数据，这和钛管壁厚增大，相应炸药量增多，而无法控制管桥变形不无关系。爆炸焊接理论和实践专著（爆炸焊接和爆炸复合材料的原理及应用2007.4）一书（P357-359）介绍了国外管与管板爆炸焊接的方法以及对此项爆炸技术研究的最新成果,特别举例说明了不同质难容金属如钛管和不锈钢管板直接爆炸焊接的研究成果，为拓展换热器生产和应用领域,指明了新的发展思路。

尽管利用爆炸焊接技术可以实现钛管与碳钢、不锈钢管板的焊接，但仍然存在很多技术难题和生产效率低下等问题。其一，在爆炸焊接管壁大于2mm的钛管时，管桥的变形难以控制，现场的安装繁琐复杂；其二，炸药的布置比较困难，装药效率低、爆炸复合后管与管板的吊装、固定也较复杂。采用本发明所述工艺方法，不但可以减少运输成本，甚至不需要专有的爆炸焊接基地就能进行爆炸焊接作业，并且所述发明工艺简单、操作简便，可实现在工厂内部完成钛管与碳钢、不锈钢管板的爆炸加工过程，可大大节约生产成本、增加生产效率。

发明内容  

本发明的的目的在于克服上述现有技术中的不足提供一种简单易行的利用爆炸焊接技术实现换热钛管与管板的焊接工艺，此工艺简化生产工艺，提高生产效率，保证管与管板的焊接质量和密封性，提高换热器的服役周期。

本发明的技术方案是这样实现的：一种钛管与管板的焊接工艺，该工艺包括以下步骤：

步骤1：按换热器设计图纸要求，选用符合要求的钛管和管板，在钛管上钛管与管板预装配部位做出标记，钛管上标记长度与管板厚度相同；

步骤2：选用预复合的复层管，其材质同于或类于管板材质，长度和钛管标记长度相同；

步骤3：车削钛管标记部位至钛管壁厚的1/3处，标记部位的一端有45⁰倒角，抛光车削部位至粗糙度1.6um；

步骤4：车削复层管并抛光至粗糙度1.6um以下，保持复层管内径大于钛管外径0.8-1.0mm；

步骤5：选用硬质实心木棒或胶棒，保证木棒或胶棒同钛管内径实现紧配合，长度大于钛管标记长度10mm，使用专用工具压入木棒或胶棒至钛管标记部位，以防爆炸焊接时钛管变形；

步骤6：使用爆炸焊接方法把复层管焊接到钛管上形成钛复合管；

步骤7：车削钛复合管至规定尺寸；

步骤8：把钛复合管装配到管板孔内，使用焊接工艺完成钛管和碳钢、不锈钢管板的焊接。

本发明的技术方案产生的积极效果如下：