CN219608728U - 一种换热器管和管板拉脱力试验工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种换热器管和管板拉脱力试验工装，涉及换热器管和管板拉脱力试验领域，采用的方案是：包括顶杆和管堵，所述管堵的受力端设置有限位孔，所述顶杆的施力端设置有锥面，所述限位孔为锥孔，所述施力端与所述限位孔能够形状配合。本实用新型能够防止顶杆施力端轴线与管堵轴线发生偏转，提升试验的准确性。

Description

一种换热器管和管板拉脱力试验工装

技术领域

本实用新型涉及换热器管和管板拉脱力试验领域，尤其涉及一种换热器管和管板拉脱力试验工装。

背景技术

管壳式换热器广泛应用于化工、石油化工等各个行业，其中管子与管板连接接头是设备中最容易发生失效的地方，目前常用的接头连接方式有胀接(机械胀接、液压胀接、橡胶胀接和***胀接等)、焊接以及胀焊结合，对管子与管板焊接结构的机械性能通常采用管子-管板焊接试验进行考察，该试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试验，通过测量力值来验证管子与管板焊缝的结合强度。

如附图1所示，现有拉脱力试验方法的过程为：首先将管子-管板焊接试样的一端采用管堵与换热管焊接牢固，另一端***顶杆，然后采用电子万能试验机对顶杆施加压力，顶杆传力于管板与换热管的焊缝结构处，随着压力载荷不断升高，换热管会被顶杆从管板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。

采用以上拉脱力试验方法，由于顶杆外径小于换热管内径，在试验过程中，由于顶杆的刚性不足，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，顶杆施力端的轴线与管堵的轴线产生偏转，导致施加的力产生侧向分力，使试验机施加的力没有完全作用到换热管上，从而影响试验结果准确性。

实用新型内容

为了克服上述现有技术换热器管和管板焊接拉脱力试验中试验结果不准确的问题，本实用新型提供了一种换热器管和管板拉脱力试验工装，能够防止顶杆施力端轴线与管堵轴线发生偏转，提升试验的准确性。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种换热器管和管板拉脱力试验工装，包括顶杆和管堵，所述管堵的受力端设置有限位孔，所述顶杆的施力端设置有锥面，所述限位孔为锥孔，所述施力端与所述限位孔能够形状配合。通过施力端与限位孔形状配合，限位孔包裹住施力端，能够为顶杆提供限位，防止顶杆在施力过程中，因弯曲变形，施力端轴线与管堵轴线发生偏转，施加的力不能完全垂直作用于管堵即换热管，造成试验数据存在偏差，提升试验的准确性。

进一步的，所述施力端的锥面为圆锥面，所述限位孔为圆锥孔。通过圆锥面和圆锥孔配合，一方面便于顶杆与限位孔的拆装实现快速定位，另一方面便于加工，降低了本工装的加工成本。

进一步的，所述管堵与换热管通过连接螺纹连接。管堵通过螺纹与换热管连接，能够避免焊接质量引起的管堵在顶杆施力过程中脱落，导致试验失败，有利于提升试验的成功率。

进一步的，所述连接螺纹为细牙螺纹。通过细牙螺纹能够进一步提升管堵与换热管的连接强度。

进一步的，所述连接螺纹设置在所述管堵的外圆周面上，所述连接螺纹用于与所述换热管的内孔螺纹连接。管堵通过外螺纹与换热管内孔连接，不占据试样样品的空间，能够对多个换热管实现无需切割取样的依次试验，便于提升试验效率。

进一步的，所述管堵上与所述限位孔相对的一端设置有十字槽或一字槽。通过设置十字槽或一字槽能够便于拆装管堵。

进一步的，所述顶杆的施力端和所述限位孔孔壁的硬度为b，b≥HRC42。能够提升顶杆和管堵的耐磨性，延长本工装的使用寿命。

进一步的，所述顶杆和所述管堵均为硬质合金材料或调质35GrMo。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

本方案提供了一种换热器管和管板拉脱力试验工装，通过施力端与限位孔形状配合，限位孔包裹住施力端，能够为顶杆提供限位，防止顶杆在施力过程中，因弯曲变形，施力端轴线与管堵周轴线发生偏转，施加的力不能垂直作用于管堵，造成试验数据存在偏差，提升试验的准确性；通过圆锥面和圆锥孔配合，一方面便于顶杆与限位孔的拆装实现快速定位，另一方面便于加工，降低了本工装的加工成本；管堵通过螺纹与换热管连接，能够避免焊接质量引起的管堵在顶杆施力过程中脱落，导致试验失败，有利于提升试验的成功率；管堵通过其外部的螺纹与换热管内孔连接，不占据试样样品的空间，能够对多个换热管实现无需切割取样的依次试验，便于提升试验效率；通过细牙螺纹能够进一步提升管堵与换热管的连接强度；通过设置十字槽或一字槽能够便于拆装管堵；通过设置b≥HRC42能够提升顶杆和管堵的耐磨性，延长本工装的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中顶杆、堵头与换热管的装配结构示意图。

图2为本实用新型具体实施方式中的顶杆、管堵与换热管的装配结构示意图。

图3为图2中A处放大图。

图4为本实用新型具体实施方式中的顶杆的结构示意图。

图5为本实用新型具体实施方式中的管堵的结构示意图。

图6为本实用新型具体实施方式中的管堵与换热管的装配结构示意图。

图中，1、管板，2、换热管，5、管堵，51、限位孔，52、一字槽，53、连接螺纹，6、顶杆，61、施力端，7、支撑垫块，8、试验平台。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

发明人发现，在现有的换热器管和管板焊接拉脱力试验中，顶杆受试验机的作用出现弯曲现象，顶杆施力端的轴线与管堵的轴线产生偏转，导致施加的力产生侧向分力，使试验机施加的力没有完全作用到换热管上，从而影响试验结果准确性；基于此，发明人所提供的本实用新型实施例中，通过管堵对顶杆施力端进行限位，避免施力端轴线偏转的现象，解决了现有技术中试验结果出现偏差的问题。

如图2至图5所示，本具体实施方式提供了一种换热器管和管板拉脱力试验工装，包括顶杆6和管堵5，管堵5的受力端设置有限位孔51，施力端61设置有锥面，限位孔51为锥孔，施力端61与限位孔51能够形状配合，限位孔51可以为四棱锥孔或圆锥孔，相应的，施力端61可以设置有四棱锥面或圆锥面，为了方便制造，顶杆6的施力端61设置有圆锥面，限位孔51为圆锥孔；通过施力端61与限位孔51形状配合，限位孔51包裹住施力端61，能够为顶杆6提供限位，防止顶杆6在施力过程中，因弯曲变形，施力端61轴线与管堵5周轴线发生偏转，施加的力不能完全垂直作用于管堵5即换热管2，造成试验数据存在偏差，提升试验的准确性。

如图1所示，现有技术中，管堵5与换热管2内壁焊接连接，由于焊接质量的问题，造成焊缝强度不够，往往导致，管堵5在换热管2屈服之前或者换热管2焊缝失效前脱落，为了解决此问题，管堵5与换热管2通过连接螺纹53连接，具体地，可以通过螺纹套管将管堵5与外表面设置有螺纹的换热管2螺纹连接，也可以将管堵5内壁设置内螺纹，与外表面设置有螺纹的换热管2螺纹连接，为保证管堵5与换热管2的连接强度，管堵5通过细牙螺纹用途换热管2连接，螺纹连接可靠性性较高，能够防止管堵5与换热管2脱落的问题。

现有技术中，为了提升工作效率，先将每根换热管2内都设置上管堵5，然后一根一根进行拉脱试验，为了避免管堵5的安装占据换热管2外部的空间，保证每根换热管2都能设置管堵5，如图5和图6所示，管堵5的外圆周设置有连接螺纹53，连接螺纹53为细牙螺纹，管堵5通过连接螺纹53与换热管2内孔连接，管堵5完全安装在换热管2内部，不占据管外的空间，保证每根换热管2都能安装管堵5；如果将管堵5设置成通过内螺纹与换热管2外壁螺纹连接，但由于管堵5使用时受力较大，不可能将其壁厚设置的较小，这样就导致，一方面，管堵5占据管外部空间，多个管堵5之间存在干涉，不方便拆装，同时，管堵5结构更加复杂，不便于生产制造，使用螺纹套管也同样存在干涉的问题；为了便于拆装，管堵5上与限位孔51相对的一端设置有十字槽或一字槽52，在本具体实施方式中，采用一字槽52。

顶杆6的施力端61和限位孔51孔壁的硬度为b，b≥HRC42，能够提升顶杆6和管堵5的耐磨性，延长本工装的使用寿命；顶杆6和管堵5均为硬质合金材料或调质35GrMo。

采用本工装的拉脱试验过程为：

S1、从试验样机上取下管板1，锯切换热管2，避免其伸出管板1的长度太长强度降低影响试验结果；

S2、在换热管2管端加工内螺纹；

S3、将管堵5与换热管2内螺纹连接；

S5、选择合适的支撑垫块7放置在试验平台8上，将顶杆6放入换热管2中，施力端61与限位孔51形状配合；

S6、启动试验机，持续进行直至将换热管2与管板1拉脱，记录试验数据。

S7、调整管板1位置和支撑垫块7，对另外一根换热管2进行试验，重复S5和S6，直至所有的换热管2试验完毕。

其中，S1中，保留换热管2伸出管板1的长度不小于1.5D，D为换热管2外径，当仅需要测定胀接拉脱力时，采用胀焊的换热管2需铣去焊缝，保留完整的胀接部位；S2中，内螺纹长度不小于1.2d，d为管堵5螺纹公称直径，换热管2的内螺纹的公称直径选择适中，螺纹深度以深入换热管2壁厚的1/3到1/2为宜；S3中，换热管2螺纹不能全部旋合，留2-3丝不旋合，螺纹旋合长度不小于d；S6中，试验机加力速率，不超过25mm/min。

从以上具体实施方式中可以看出本实用新型具有以下有益效果：

1、通过施力端61与限位孔51形状配合，限位孔51包裹住施力端61，能够为顶杆6提供限位，防止顶杆6在施力过程中，因弯曲变形，施力端61轴线与管堵5周轴线发生偏转，施加的力不能垂直作用于管堵5，造成试验数据存在偏差，提升试验的准确性；

2、通过圆锥面和圆锥孔配合，一方面便于顶杆6与限位孔51的拆装实现快速定位，另一方面便于加工，降低了本工装的加工成本；

3、管堵5通过螺纹与换热管2连接，能够避免焊接质量引起的管堵5在顶杆6施力过程中脱落，导致试验失败，有利于提升试验的成功率；

4、管堵5通过其外部的螺纹与换热管2内孔连接，不占据试样样品的空间，能够对多个换热管2实现无需切割取样的依次试验，便于提升试验效率；

5、通过细牙螺纹能够提升管堵5与换热管2的连接强度；

6、通过设置十字槽或一字槽52能够便于拆装管堵5；

7、通过设置b≥HRC42能够提升顶杆6和管堵5的耐磨性，延长本工装的使用寿命。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”、“内侧”等(如果存在)是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种换热器管和管板拉脱力试验工装，包括顶杆(6)和管堵(5)，其特征在于，管堵(5)的受力端设置有限位孔(51)，顶杆(6)的施力端(61)设置有锥面，限位孔(51)为锥孔，施力端(61)与限位孔(51)能够形状配合。

2.如权利要求1所述的换热器管和管板拉脱力试验工装，其特征在于，施力端(61)的锥面为圆锥面，限位孔(51)为圆锥孔。

3.如权利要求1所述的换热器管和管板拉脱力试验工装，其特征在于，管堵(5)与换热管通过连接螺纹(53)连接。

4.如权利要求3所述的换热器管和管板拉脱力试验工装，其特征在于，连接螺纹(53)为细牙螺纹。

5.如权利要求4所述的换热器管和管板拉脱力试验工装，其特征在于，连接螺纹(53)设置在管堵(5)的外圆周面上，连接螺纹(53)用于与换热管的内孔螺纹连接。

6.如权利要求5所述的换热器管和管板拉脱力试验工装，其特征在于，管堵(5)上与限位孔(51)相对的一端设置有十字槽或一字槽(52)。

7.如权利要求1所述的换热器管和管板拉脱力试验工装，其特征在于，顶杆(6)的施力端(61)和限位孔(51)孔壁的硬度为b，b≥HRC42。

8.如权利要求7所述的换热器管和管板拉脱力试验工装，其特征在于，顶杆(6)和管堵(5)均为硬质合金材料或调质35GrMo。