[发明专利]一种换热管与管板自动焊接定位冷却装置及自动焊接方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接领域，具体涉及一种换热管与管板自动焊接定位冷却装置及自动焊接方法。

背景技术

NO4400是一种镍基合金，此合金在氢氟酸、氟气介质和热浓碱液中具有优良的耐蚀性。同时还耐中性溶液、水、海水、大气、有机化合物等的腐蚀，在石油化学工业中有着广泛的应用。目前，国内NO4400换热管与管板角焊缝焊接，均采用手工氩弧焊。采用焊接的方式对换热管和管板进行连接时，要求换热管之间的距离不能太近，否则会因为高温导致焊缝的质量受到影响。此外，人工焊接时环形焊缝的焊接精度难以保证，导致焊接质量不稳定。而且，人工焊接的效率低下。而换热管与管板之间的连接结构和连接质量往往决定了换热器的使用寿命和质量优劣，接头质量的好坏决定着整个装置的可靠性，所以，需要对换热管与管板之间的焊接工艺进行改进，以提高换热器的质量和生产效率。

发明内容

为了提高换热管与管板之间的焊接效率，发明人尝试使用管板自动焊机对换热管和管板进行焊接，但是在焊接过程中，自动焊机是用绳吊着进行焊接，当焊机喷出焊料时，会对焊机造成一定的冲击作用，使焊机偏离原来位置，焊机的偏离会对后续焊料喷射位置的准确性产生影响，进而影响焊接质量的稳定性。

此外，采用自动焊机对换热管和管板进行焊接，同样对换热管之间的距离有一定的要求，因为焊接时会产生高温，高温会对已经焊接好的焊接结构的质量造成影响。

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种换热管与管板自动焊接定位冷却装置，包括定位头和固定杆，固定杆与定位头固定连接，所述固定杆上设置有轴向中空腔室，定位头包括定位头本体和弹性体，弹性体环绕设置于定位头外侧，且弹性体的直径大于定位头本体的直径；定位头本体上设置有通孔，所述通孔与所述轴向中空腔室连通，所述弹性体位于通孔与固定杆之间。

焊接时，将固定杆固定连接在自动焊机的空心水冷轴上，使固定杆的轴向中空腔室与空心水冷轴的空腔连通，将定位头插入换热管内，定位头上的弹性件与换热管过盈配合，将自动焊机的位置进行了简单固定，实现了定位，该定位作用力应能抵抗喷射焊料时产生的反冲力，保证焊机的位置在焊接过程中不会发生偏移，保证了焊接过程中焊料喷射方向的准确性，进而提高了焊接质量的稳定性。

焊接时，将焊机上的冷却水管拔下，并将氩气管连接在水冷轴的进水口上，向水冷轴内通入氩气。氩气通过水冷轴的空腔进入固定杆的轴向中空腔室，然后通过定位头上的通孔进入换热管内部，大量低温氩气在换热管内流动过程中，带走大量的热量，对换热管及焊接结构进行了降温，降低了焊接高温对相邻焊接结构的质量的影响，在保证相同的焊接质量情况下，可以适当降低相邻换热管之间的距离，进而在保证相同的换热效果下，可以制备体积相对较小的换热器。

所述弹性体由耐高温弹性材料制成，由于定位头上的通孔与弹性体之间的距离较小，氩气流动过程中会对弹性体和弹性体所在的换热管进行有效降温，所以，弹性体以及弹性体所在环境的温度不至于太高，小于500℃，所以耐高温弹性体不容易失效。

进一步的，定位头本体上的通孔朝向所述弹性体倾斜设置。

当通孔朝向弹性体倾斜设置时，低温氩气可以较多地冲击弹性体，对弹性体起到更好的冷却效果。

进一步的，所述定位头上的通孔的直径为2-3.5mm。

当通孔的直径较小时，氩气的流速较大，对弹性体和换热器内壁的冲击作用较大，可以起到更好的冷却效果，当焊接完成后，稍微延长通氩气时间，即可将弹性体进行冷却，弹性体冷却收缩后，便于从换热器中拔出。

进一步的，所述弹性体的宽度为1.5-2.5cm。

该宽度的弹性体可以对焊机起到良好的固定效果，同时固定作用力不至于太大，便于固定头的插入和拔出。

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种换热管与管板的自动焊接装置，包括自动焊机和上述定位冷却装置，所述自动焊机上设置有冷却轴，所述定位冷却装置的固定杆与所述冷却轴固定连接，冷却轴的空腔与所述固定杆的中空腔室连通。

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种换热管与管板的自动焊接方法，包括如下步骤：

1)将定位冷却装置的固定杆固定连接在自动焊机的水冷轴上，使固定杆的轴向中空腔室与水冷轴的空腔连通；

2)将定位头插入换热管内，使定位头上的弹性件与换热管的内壁过盈配合；

3)调节焊枪与焊缝之间的距离，调节自动焊机的参数，进行焊接。

进一步的，所述换热管的管头伸出管板平面4-5mm。