一种换热器管子-管板焊接拉脱力实验方法与流程

一种换热器管子
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管板焊接拉脱力实验方法
技术领域：
1.本发明属于焊接拉力实验技术领域，具体涉及一种换热器管子
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管板焊接拉脱力实验方法。


背景技术：
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2.目前，换热器产品在火电高压加热器、核电高压加热器及石化容器产品中被广泛应用，而换热器产品中都会涉及管子与管板的焊接。对管子与管板焊接结构的机械性能通常采用管子
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管板焊接实验进行考察，该实验不仅要对焊接接头进行宏观检测和角焊缝焊脚尺寸检验，还需对管子与管板焊缝进行拉脱力实验，通过测量力值来验证管子与管板焊缝的结合强度。如图3所示，常用换热器产品中管子与管板的结构分为内缩式和伸出式两种，目前针对换热管的管子
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管板焊接拉脱力实验在行业内和相关标准中尚无明确规定。如图4所示，现有拉脱力实验方法的实验过程为：首先将管子
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管板焊接试样的一端采用管堵5与换热管2焊接牢固，另一端插入顶杆6，然后采用电子万能试验机对顶杆6施加压力，顶杆6传力于管板1与换热管2的焊缝结构处，随着压力载荷不断升高，换热管2会被顶杆6从管板1的管板孔中顶出脱落或换热管由于自身强度低于焊缝强度导致屈服，最终测量获得最大的压力值，完成测量。
3.现有换热管的管子
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管板焊接拉脱力实验方法存在如下缺点：1、顶杆材料的强度经常小于管子
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管板焊缝的强度，导致顶杆提前出现弯曲，导致测量不准确；2、由于顶杆外径小于换热管内径，在实验过程中顶杆易出现晃动导致压力不能垂直作用于顶杆，致使顶杆易弯曲，最终导致测量不准确；3、管堵与换热管的焊接质量无法保证，当管堵与换热管焊缝的强度低于管子
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管板焊缝强度时，易导致管堵先脱离，导致测量不准确。由于以上因素导致目前管子
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管板焊拉脱力实验过程能够进行测量的成功率低于60％，导致管子
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管板焊拉脱力实验需要多次重复进行，增加了技术准备周期和实验成本。


技术实现要素：
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4.本发明为克服现有实验方法导致实验准确率低、实验周期长和实验成本高的缺陷，提供了一种换热器管子
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管板焊接拉脱力实验方法，该实验方法通过改变现有实验试样的固定方式，从而有效提高实验的准确率和实验效率。
5.本发明采用的技术方案在于：一种换热器管子
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管板焊接拉脱力实验方法，具体步骤如下：
6.s1、制备试样：先准备两个管板和换热管，在两个管板上分别开设有管板孔，再将换热管的两侧分别插入管板的管板孔内并通过焊接实现固定；
7.s2、实验准备阶段：利用万能实验机的夹具分别对试样两端的管板进行夹持固定；
8.s3、实验阶段：启动万能试验机，使其夹具分别向两侧进行垂直拉伸运动，并逐渐提高拉力值，直至换热管产生屈服、断裂或焊缝断裂脱离时，实验停止；
9.s4、获得实验拉力数值。
10.优选地，如s1中所述每个管板的加工方法为：先通过电渣堆焊方式在管板一侧形成堆焊层，而后在管板上开设管板孔。
11.优选地，每个管板的堆焊层与换热管通过焊接实现固定，并在结合处形成焊缝。
12.优选地，所述换热管的两端均位于管板的管板孔内，且焊缝位于堆焊层与换热管的端部之间。
13.优选地，所述换热管的两端均从管板的管板孔内穿出，且焊缝位于堆焊层与换热管的侧壁之间。
14.本发明的有益效果是：
15.1、本发明改变现有换热器管子
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管板焊接拉脱力实验方法，通过垂直拉伸固定在换热管两侧的管板，即可直观、快速、准确的测量管子
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管板焊结合强度，验证换热器产品管子
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管板焊接结合强度是否满足使用要求，又能可避免顶杆及管堵等外界因素影响实验结果，导致现有拉脱力测量方法测量不准确、重复测量次数多的现状，为管子
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管板焊拉脱力测量提供了可靠的方法依据。
16.2、本发明实验方法简便高效、操作灵活、实验成本低廉、使用广泛，不仅适用于各种材质、各种规格的换热管组成的管子管板焊结构，对于换热管直径较小或换热管材质为高强度钢sa
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213t22或镍基合金等也能适用。
17.3、本发明实验方法可有效提升测量成功率，减少实验次数，节约实验成本，同时也大大缩减了产品技术准备周期。
附图说明：
18.图1为本发明内缩式结构的实验方法示意图；
19.图2为本发明伸出式结构的实验方法示意图；
20.图3为换热器中管子与管板的焊接结构示意图，其中(a)为内缩式结构示意图、(b)为伸出式结构示意图；
21.图4为现有实验方法示意图，其中(c)为内缩式结构的方法示意图、(d)为伸出式结构的方法示意图；
22.其中：1管板、2换热管、3堆焊层、4焊缝、5管堵、6顶杆。
具体实施方式：
23.本发明为一种换热器管子
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管板焊接拉脱力实验方法，具体步骤如下：
24.s1、制备试样：先准备两个管板1和至少十根换热管2，在每个管板1上先通过电渣堆焊方式在管板1一侧堆焊形成6mm厚度的堆焊层3，然后在管板1上开设与换热管2数量对应的管板孔，再将换热管2的两侧分别插入管板1的管板孔内，并将堆焊层3朝外侧设置，每个管板1的堆焊层3与换热管2通过焊接实现固定，并在结合处形成焊缝4。
25.如图1所示，当管子
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管板焊接结构采用内缩式结构时，所述换热管2的两端均位于管板1的管板孔内，且焊缝4位于堆焊层3与换热管2的端部之间。
26.如图2所示，当管子
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管板焊接结构采用伸出式结构时，所述换热管2的两端均从管板1的管板孔内穿出，且焊缝4位于堆焊层3与换热管2的侧壁之间。
27.s2、实验准备阶段：利用万能实验机的夹具分别对试样两端的管板1进行夹持固
定。
28.s3、实验阶段：启动万能试验机，使其夹具分别向两侧进行垂直拉伸运动，并逐渐提高拉力值，直至换热管2产生屈服、断裂或焊缝断裂脱离时，实验停止。
29.s4、获得实验拉力数值。
30.实施例
31.本实施例以伸出式换热管为例进行介绍，使用现有实验方法和本实施例的实验方法对管子
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管板试样进行拉脱力实验，采用相同材质的管板1和换热管2，每种实验方法至少进行十次，所述管板1选用sa
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387gr22cl2钢板，其规格为t＝40 6mm，堆焊选用的合金材料为inconel625，换热管2选用sb
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168n06690钢管，其规格φ25
×
2.0mm，l＝110mm。使用宝利苏迪管子
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管板自动焊机共焊接管子
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管板试样20根，分别并验证不同拉脱力试验方法能是否满足使用要求。
32.本实施例的具体步骤如下：
33.s1、制备试样：准备两个管板1和换热管2，在每个管板1上采用电渣堆焊6mm厚的镍基合金堆焊层3，然后在管板1上分别开设管板孔，再将换热管2的两端分别穿过管板1的管板孔内，通过焊接实现固定，并根据产品要求进行热处理；
34.s2、实验准备阶段：利用万能实验机的夹具分别对试样两端的管板1进行夹持固定；
35.s3、实验阶段：启动万能试验机，使其夹具分别向两侧进行垂直拉伸运动，并逐渐提高拉力值，直至换热管2产生屈服、断裂或焊缝断裂脱离时，实验停止；
36.s4、获得实验拉力数值。
37.现有实验方法与本实施例的实验方法的分别进行十次测试，测试结果如表1所示，
38.表1
[0039][0040]
测试结果：sb
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168n06690换热管2的抗拉强度≥515mp，根据换热管2的规格φ25
×
2.0mm计算出可承受载荷74.424≥kn，即该数值为拉脱力合格值，单位：kn。
[0041]
由表1可知：采用本实施例的拉脱力实验方法，可避免顶杆及管堵等外界因素影响实验结果，直接采用拉伸方法测量获得拉脱力数值，直观、快速、准确的测量出拉脱力实验值进而转化为管子
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管板焊缝结合强度，判断结合强度是满足要求。
[0042]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

技术特征：
1.一种换热器管子
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管板焊接拉脱力实验方法，其特征在于，具体步骤如下：s1、制备试样：先准备两个管板(1)和换热管(2)，在两个管板(1)上分别开设有管板孔，再将换热管(2)的两侧分别插入管板(1)的管板孔内并通过焊接实现固定；s2、实验准备阶段：利用万能实验机的夹具分别对试样两端的管板(1)进行夹持固定；s3、实验阶段：启动万能试验机，使其夹具分别向两侧进行垂直拉伸运动，并逐渐提高拉力值，直至换热管(2)产生屈服、断裂或焊缝断裂脱离时，实验停止；s4、获得实验拉力数值。2.如权利要求1所述的一种换热器管子
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管板焊接拉脱力实验方法，其特征在于：如s1中所述每个管板(1)的加工方法为：先通过电渣堆焊方式在管板(1)一侧形成堆焊层(3)，而后在管板(1)上开设管板孔。3.如权利要求2所述的一种换热器管子
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管板焊接拉脱力实验方法，其特征在于：每个管板(1)的堆焊层(3)与换热管(2)通过焊接实现固定，并在结合处形成焊缝(4)。4.如权利要求3所述的一种换热器管子
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管板焊接拉脱力实验方法，其特征在于：所述换热管(2)的两端均位于管板(1)的管板孔内，且焊缝(4)位于堆焊层(3)与换热管(2)的端部之间。5.如权利要求3所述的一种换热器管子
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管板焊接拉脱力实验方法，其特征在于：所述换热管(2)的两端均从管板(1)的管板孔内穿出，且焊缝(4)位于堆焊层(3)与换热管(2)的侧壁之间。
技术总结
本发明为一种换热器管子


技术研发人员：张宇 徐祥久 刁旺战 刘海 马鸣 杨红权 赵卫君
受保护的技术使用者：哈尔滨锅炉厂有限责任公司
技术研发日：2021.03.24
技术公布日：2021/6/29