用于胀接拉脱力试验的试件、胀接拉脱力试验装置及其使用方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910160771.X (22)申请日 2019.03.04 (71)申请人 东方电气集团东方锅炉股份有限公 司 地址 643001 四川省自贡市自流井区五星 街黄桷坪路150号 (72)发明人 冉骥程小刚任晓虎唐国军 赵治军王伟 (74)专利代理机构 成都泰合道知识产权代理有 限公司 51231 代理人 徐敏杰 (51)Int.Cl. G01M 13/00(2019.01) (54)发明名称 用于胀接拉脱力试验的试件、 胀接拉脱力试 验装置及其使用方法 (57)摘要 本发。

2、明公开了一种胀接拉脱力试验的装置， 包括施力机构， 用于对拉脱装置垂直施加压力； 拉脱装置， 配合施力机构将管件从管板中推出； 还包括用于夹持试件的底座， 该底座包括底座上 滑板、 底座中滑块， 底座下定块， 底座下定块固定 在施力机构的工作台上， 底座中滑块能够相对底 座上滑板横向滑动， 底座中滑块能够相对底座下 定块纵向滑动， 通过底座中滑块的纵向和横向滑 动， 使夹持在底座上滑板上的试件能够相对施力 机构纵向和横向移动， 能够为模拟多孔状态下相 邻产品多孔状态下相邻管孔胀接的相互影响提 供有利条件， 且只需一次装夹。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 109855853 A 2。

3、019.06.07 CN 109855853 A 1.用于胀接拉脱力试验的试件， 其特征在于： 所述试件包括管板(13)， 管板(13)上胀接 有两个及两个以上换热管(12)， 换热管(12)的端部设置有堵头(11)， 堵头(11)中间钻有通 孔(20)。 2.用于权利要求1所述试件胀接拉脱力试验的装置， 包括 施力机构， 用于对拉脱装置垂直施加压力； 拉脱装置， 配合施力机构将管件从管板(13)中推出； 其特征在于： 还包括用于夹持试件的底座， 该底座包括底座上滑板(5)、 底座中滑块 (6)， 底座下定块(7)， 底座下定块(7)固定在施力机构的工作台上， 底座中滑块(6)能够相对 底座上。

4、滑板(5)横向滑动， 底座中滑块(6)能够相对底座下定块(7)纵向滑动。 3.如权利要求2所述的胀接拉脱力试验装置， 其特征在于： 所述施力机构为拉伸试验 机。 4.如权利要求2所述的胀接拉脱力试验装置， 其特征在于： 底座上滑板(5)上连接有管 板垫块(4)， 试件固定在管板垫块(4)上， 还包括连接在底座上滑板(5)上的升降台(10)， 升 降台(10)顶端设置管板压块(3)， 管板压块(3)通过升降台(10)相对管板垫块(4)纵向移动。 5.如权利要求2、 3或4所述的胀接拉脱力试验装置， 其特征在于： 底座中滑块(6)上设置 有横向丝杆(15)， 还设置有垂直于横向丝杆(15)的横向滑。

5、动螺座(17)， 底座下定块(7)上设 置有纵向丝杆(14)， 还设置有垂直于纵向丝杆(14)的纵向滑动螺座(18)， 横向滑动螺座 (17)用于连接底座上滑板(5)， 纵向滑动螺座(18)用于连接底座中滑块(6)。 6.如权利要求5所述的胀接拉脱力试验装置， 其特征在于： 所述拉脱装置为与待试验的 换热管(12)间隙配合的顶杆(2)， 顶杆(2)穿入换热管(12)并能够将换热管(12)顶出管板 (13)。 7.如权利要求6所述的胀接拉脱力试验装置， 其特征在于： 纵向丝杆(14)的端部连接有 加长杆(8)， 加长杆(8)的端部设置有摇把(9)。 8.胀接拉脱力试验装置的使用方法， 其特征在于。

6、： 包括以下步骤： S1:根据换热管(12)的尺寸及试验需求， 将试件管板(13)设计、 制作成具有两个及两个 以上的换热管(12)胀接穿孔(19)的管板(13)， 并在待试验的换热管(12)的一端焊接堵头 (11)， 并将换热管(12)与管板(13)胀接， 胀接后， 焊接堵头(11)的一端伸出管板(13)胀接穿 孔(19)外； S2:底座安装： 将底座上滑板(5)、 底座中滑块(6)、 底座下定块(7)、 纵向丝杆(14)、 横向 丝杆(15)、 加长杆(8)、 摇把(9)按要求装配， 装配后， 要求底座上滑板(5)左右移动顺畅， 底 座中滑块(6)前后移动顺畅； S3:将装配好的底座送至施。

7、力机构的工作平台上， 调整底座位置使其位于施力机构拉 伸横梁(16)正下方； S4:安装试件： 在底座上滑板(5)上安装管板垫块(4)， 在管板垫块(4)上安装试件并对 试件的换热管(12)管口进行编号， 调整试件在底座上的位置使其处于要求的位置， 然后用 管板压块(3)、 升降台(10)将胀接试件固定； S5:根据胀接试件换热管(12)的规格及胀接长度， 挑选1根合适规格的顶杆(2)并按试 验顺序依次穿入待试验的第1个管口； S6:手摇摇把(9)， 调整底座上滑板(5)及胀接试件的位置， 使待试验的换热管(12)管口 权利要求书 1/2 页 2 CN 109855853 A 2 位于拉伸横梁。

8、(16)中心正下方； S7:启动施力机构对顶杆(2)施力， 顶杆(2)将换热管(12)与管板(13)推脱， 记录拉脱力 试验数据， 然后将换热管(12)彻底推出管板(13)； S8:手摇摇把(9)， 按顺序调整胀接试件换热管(12)管口位置， 依次重复步骤S6、 S7， 直 至完成一副试件全部换热管(12)管口的拉脱力试验， 拉脱力试验完成后， 将胀接试件取下 并将换热管(12)拔出管板(13)。 9.如权利要求8所述的胀接拉脱力试验装置的使用方法， 其特征在于： 步骤S3中， 必要 时在施力机构的拉伸横梁(16)上安装压杆。 10.如权利要求8所述的胀接拉脱力试验装置的使用方法， 其特征在于。

9、： 步骤S4中， 视胀 接试件尺寸， 必要时在管板垫块(4)上增加垫高块。 权利要求书 2/2 页 3 CN 109855853 A 3 用于胀接拉脱力试验的试件、 胀接拉脱力试验装置及其使用 方法 技术领域 0001 本发明涉及胀接拉脱力试验技术领域， 尤其是一种胀接拉脱力试验装置。 背景技术 0002 换热管与管板的连接接头承受压力和温度引起的载荷并形成可靠的密封， 是管壳 式换热器设计、 制造的关键技术之一。 为改善接头的可靠性， 通常采用胀焊并用的连接方 式， 先通过胀接消除换热管与管板的间隙， 使管子与管板孔形成过盈配合， 再通过管端焊接 来进一步增强接头密封性和承载能力。 0003。

10、 通过对胀接过程进行理论分析和研究， 采用弹塑性分析方法， 将复杂的多孔管板 简化为双筒模型， 运用Kohlpaintner等效外径公式， 建立二维轴对称模型后， 对胀接压力、 胀后残余接触应力、 拉脱力进行初步计算。 再通过胀接拉脱力试验对初次运算结果进行修 正， 最终获得产品希望得到的足够大的残余接触压力和拉脱力。 0004 在管壳式换热器制造过程中， 为便于拉脱力试验时试样的夹持， 通常采用单个体 方式开展胀接拉脱力试验。 在进行胀接拉脱力试验备料时， 根据拉伸试验机的结构特点， 为 方便试样装夹， 需先将对管板钻孔， 然后按照图1中所示的线切割线将管板切割成多个单个 体， 最后在单个体。

11、的钻孔内穿入换热管进行胀接。 按单个体方式开展拉脱力试验， 这种试验 方式， 管板线切割备料时间长、 材料利用率低， 进行拉脱力试验时需逐件装夹， 试验周期长 且不能模拟产品多孔状态下相邻管孔胀接的相互影响。 特别是对于多规格、 大批量的换热 管与管板胀接拉脱力试验， 试验周期太长、 成本太高， 很不利于生产组织开展。 0005 为更好地模拟产品实际胀接情况， 可采用双筒模型， 在多孔状态下进行力学分析 计算。 由于多孔状态下不便夹持， 需要设计一种拉脱力试验装置， 改变试验方式逐根进行拉 脱力试验并记录拉脱力的方式。 发明内容 0006 本发明所要解决的技术问题是提供一种胀接拉脱力试验装置，。

12、 能够模拟多孔状态 下相邻管孔胀接的相互影响， 能够适用于多种规格、 不同胀接长度的换热管与多孔管板的 胀接拉脱力试验， 且仅需一次装夹就能快速完成一副试件的拉脱力试验。 0007 本发明所采用的技术方案是： 用于胀接拉脱力试验的试件， 所述试件包括管板， 管 板上胀接有两个及两个以上换热管， 换热管的端部设置有堵头， 堵头中间钻有通孔。 0008 还提供了用于上述试件胀接拉脱力试验的装置， 包括 0009 施力机构， 用于对拉脱装置垂直施加压力； 0010 拉脱装置， 配合施力机构将管件从管板中推出； 0011 还包括用于夹持试件的底座， 该底座包括底座上滑板、 底座中滑块， 底座下定块， 。

13、底座下定块固定在施力机构的工作台上， 底座中滑块能够相对底座上滑板横向滑动， 底座 中滑块能够相对底座下定块纵向滑动， 通过底座中滑块的纵向和横向滑动， 使夹持在底座 说明书 1/5 页 4 CN 109855853 A 4 上滑板上的试件能够相对施力机构纵向和横向移动， 能够为模拟多孔状态下相邻产品多孔 状态下相邻管孔胀接的相互影响提供有利条件， 且只需一次装夹。 0012 进一步地， 所述施力机构为拉伸试验机。 0013 进一步地， 底座上滑板上连接有管板垫块， 试件固定在管板垫块上， 还包括连接在 底座上滑板上的升降台， 升降台顶端设置管板压块， 管板压块通过升降台相对管板垫块纵 向移动。

14、。 0014 进一步地， 底座中滑块上设置有横向丝杆， 还设置有垂直于横向丝杆的横向滑动 螺座， 底座下定块上设置有纵向丝杆， 还设置有垂直于纵向丝杆的纵向滑动螺座， 横向滑动 螺座用于连接底座上滑板， 配合横向丝杆实现底座中滑块相对底座上滑板横向滑动， 纵向 滑动螺座用于连接底座中滑块， 配合纵向丝杆实现底座中滑块相对底座下定块纵向滑动。 0015 进一步地， 所述试件包括管板， 管板上胀接有两个及两个以上换热管， 换热管的端 部设置有堵头， 以便后续开展拉脱力试验， 堵头中间钻有通孔， 通孔孔径3mm， 确保液压胀 接时能保住压。 0016 进一步地， 所述拉脱装置为与待试验的换热管间隙配。

15、合的顶杆， 顶杆穿入换热管 并能够将换热管顶出管板。 0017 进一步地， 纵向丝杆的端部连接有加长杆， 加长杆的端部设置有摇把。 0018 还提供了上述胀接拉脱力试验装置的使用方法， 包括以下步骤： 0019 S1:根据换热管的尺寸及试验需求， 将试件管板设计、 制作成具有两个及两个以上 的换热管胀接穿孔的管板， 并在待试验的换热管的一端焊接堵头， 并将换热管与管板胀接， 胀接后， 焊接堵头的一端伸出管板胀接穿孔外； 0020 S2:底座安装： 将底座上滑板、 底座中滑块、 底座下定块、 纵向丝杆、 横向丝杆、 加长 杆、 摇把按要求装配， 装配后， 要求底座上滑板左右移动顺畅， 底座中滑块。

16、前后移动顺畅； 0021 S3:将装配好的底座送至施力机构的工作平台上， 调整底座位置使其位于施力机 构拉伸横梁正下方； 0022 S4:安装试件： 在底座上滑板上安装管板垫块， 在管板垫块上安装试件并对试件的 换热管管口进行编号， 调整试件在底座上的位置使其处于要求的位置， 然后用管板压块、 升 降台将胀接试件固定； 0023 S5:根据胀接试件换热管的规格及胀接长度， 挑选1根合适规格的顶杆并按试验顺 序依次穿入待试验的第1个管口； 0024 S6:手摇摇把， 调整底座上滑板及胀接试件的位置， 使待试验的换热管管口位于拉 伸横梁中心正下方； 0025 S7:启动施力机构对顶杆施力， 顶杆将。

17、换热管与管板推脱， 记录拉脱力试验数据， 然后将换热管彻底推出管板； 0026 S8:手摇摇把， 按顺序调整胀接试件换热管管口位置， 依次重复步骤S6、 S7， 直至完 成一副试件全部换热管管口的拉脱力试验， 拉脱力试验完成后， 将胀接试件取下并将换热 管拔出管板。 0027 进一步地， 步骤S3中， 必要时在施力机构的拉伸横梁上安装压杆。 0028 进一步地， 步骤S4中， 视胀接试件尺寸， 必要时在管板垫块上增加垫高块。 0029 本发明的有益效果是： 说明书 2/5 页 5 CN 109855853 A 5 0030 (1)将管板的结构由单个体变为具有多个胀接孔的管板， 在多孔状态下进行。

18、胀接 拉脱力试验， 能够更好地模拟产品实际情况。 0031 (2)设计了与上述结构的试件配套的试验装置， 仅需一次装夹并通过摇把式丝杆 机构实现多孔胀接试件的前后左右调整， 快速完成一副试件的拉脱力试验， 省时又省力。 0032 (3)由于管板结构的改变， 本发明的试验装置， 能够适用于多种规格、 不同胀接长 度的换热管与多孔管板胀接拉脱力试验， 通用性、 安全性和经济适用性强。 附图说明 0033 图1是本发明胀接拉脱力试验装置的主视图。 0034 图2是本发明胀接拉脱力试验装置的侧视图。 0035 图3是本发明用于胀接拉脱力试验的试件的结构图。 0036 图4是本发明底座上滑板的结构图。 。

19、0037 图5是本发明底座下定块的结构图。 0038 图中标记为： 1-压杆， 2-顶杆， 3-管板压块， 4-管板垫块， 5-底座上滑板， 6-底座中 滑块， 7-底座下定块， 8-加长杆， 9-摇把， 10-升降台， 11-堵头， 12-换热管， 13-管板， 14-纵向 丝杆， 15-横向丝杆， 16-拉伸横梁， 17-横向滑动螺座， 18-纵向滑动螺座， 19-胀接穿孔， 20- 通孔。 具体实施方式 0039 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 0040 用于胀接拉脱力试验的试件， 所述试件包括管板， 为了实现多孔状态下相邻管孔 的相互影响， 如图3所示， 将管板13设计成其上。

20、具有两个及两个以上的胀接穿孔19， 胀接穿 孔19的数量可以根据实际需要变化， 胀接穿孔19内胀接有换热管12， 为了以便后续开展拉 脱力试验， 确保液压胀接时能保住压， 在换热管12的端部设置有堵头11， 堵头11中间钻有通 孔20， 通孔20孔径3mm。 0041 还设计了与上述试件配合使用的胀接拉脱力试验装置， 如图1、 2所示， 该装置包括 施力机构， 用于对拉脱装置垂直施加压力； 拉脱装置， 配合施力机构将管件从管板13中推 出； 还包括用于夹持试件的底座， 该底座包括底座上滑板5、 底座中滑块6， 底座下定块7， 底 座下定块7固定在施力机构的工作台上， 底座中滑块6能够相对底座上。

21、滑板5横向滑动， 底座 中滑块6能够相对底座下定块7纵向滑动， 通过底座中滑块6的纵向和横向滑动， 使夹持在底 座上滑板5上的试件能够相对施力机构纵向和横向移动， 能够为模拟多孔状态下相邻产品 多孔状态下相邻管孔胀接的相互影响提供有利条件， 且只需一次装夹。 0042 进一步地， 所述施力机构为拉伸试验机， 拉伸试验机上设置有压杆1， 位于横梁中 心， 压杆1用于对顶杆2施力。 0043 进一步地， 由于胀接试件换热管12的长度比管板13厚度大， 因此在底座上滑板5上 连接有管板垫块4， 试件固定在管板垫块4上， 还包括连接在底座上滑板5上的升降台10， 升 降台10的上端穿过管板压块3， 中。

22、间部分可根据胀接试件管板13厚度进行升降调整， 升降台 10顶端设置管板压块3， 管板压块3通过升降台10相对管板垫块4纵向移动， 管板压块3用于 固定胀接试件， 防止试验过程中试件整体失稳。 说明书 3/5 页 6 CN 109855853 A 6 0044 进一步地， 所述拉脱装置为与待试验的换热管12间隙配合的顶杆2， 顶杆2穿入换 热管12并能够将换热管12顶出管板13。 顶杆2的规格根据换热管12规格及胀接长度确定， 为 防止换热管12推脱时顶杆2失稳， 其外径应比换热管12的内径小0.4-0.5mm， 长度确保其穿 入换热管12后伸出换热管12管口至少8mm。 0045 进一步地，。

23、 纵向丝杆14的端部连接有加长杆8， 加长杆8的端部设置有摇把9， 方便 转动丝杆。 0046 进一步地， 如图4、 5所示， 底座中滑块6上设置有横向丝杆15， 还设置有垂直于横向 丝杆15的横向滑动螺座17， 底座下定块7上设置有纵向丝杆14， 还设置有垂直于纵向丝杆14 的纵向滑动螺座18， 横向滑动螺座17用于连接底座上滑板5， 纵向滑动螺座18用于连接底座 中滑块6。 底座上滑板5用于支撑管板垫块4以及管板压块3升降台10， 摇动横向丝杆15时能 使其左右移动， 底座上滑板5上设置有T形槽以配合升降台10的移动； 底座中滑块6主要起过 渡作用， 摇动纵向丝杆14时能使其前后移动。 0。

24、047 实施例1： 0048 以某百万千瓦级压水堆核电机组核岛辅助系统核2、 3级管壳式换热器采购包为 例， 来说明一种胀接拉脱力试验装置及其使用方法的应用情况： 0049 该项目核2、 3级管壳式换热器尺寸大小不一、 结构种类多， 特别是换热管及管板规 格繁多。 其换热管外径从10.2-50.8mm， 管板厚度从 30- 220mm， 胀接长度范围从15- 185mm。 为探索合适的胀接压力以获得产品希望得到的换热管与管板残余接触压力和拉脱 力， 需对各规格换热管与管板逐一开展胀接工艺试验。 为此， 设计了本发明的胀接拉脱力试 验装置。 0050 具体的， 使用本发明的胀接拉脱力试验装置时，。

25、 包括以下步骤： 0051 S1:根据换热管12的尺寸及试验需求， 将试件管板13设计、 制作成具有两个及两个 以上的换热管12胀接穿孔19的管板13， 并在待试验的换热管12的一端焊接堵头11， 并将换 热管12与管板13胀接， 胀接后， 焊接堵头11的一端伸出管板13胀接穿孔19外； 0052 S2:底座安装： 将底座上滑板5、 底座中滑块6、 底座下定块7、 纵向丝杆14、 横向丝杆 15、 加长杆8、 摇把9按要求装配， 装配后， 要求底座上滑板5左右移动顺畅， 底座中滑块6前后 移动顺畅； 0053 S3:将装配好的底座送至施力机构的工作平台上， 调整底座位置使其位于施力机 构拉伸横。

26、梁16正下方,根据试验机结构特点， 必要时在其拉伸横梁上安装压杆； 0054 S4:安装试件： 在底座上滑板5上安装管板垫块4， 在管板垫块4上安装胀接试件并 对试件的换热管12管口进行编号， 调整试件与底座的位置使试件处于正确的拉脱试验位 置， 视胀接试件尺寸， 必要时在管板垫块上增加垫高块， 用管板压块3、 升降台10将胀接试件 固定； 0055 S5:根据胀接试件换热管12的规格及胀接长度， 挑选1根合适规格的顶杆2并按试 验顺序依次穿入待试验的第1个管口； 0056 S6:手摇摇把9， 调整底座上滑板5及胀接试件的位置， 使待试验的换热管12管口位 于拉伸横梁16中心正下方； 0057。

27、 S7:启动施力机构， 施力机构的压杆1对顶杆2施力， 顶杆2将换热管12与管板13推 脱， 记录拉脱力试验数据， 然后将换热管12彻底推出管板13； 说明书 4/5 页 7 CN 109855853 A 7 0058 S8:手摇摇把9， 按顺序调整胀接试件换热管12管口位置， 依次重复步骤S6、 S7， 直 至完成一副试件全部换热管管口的拉脱力试验， 拉脱力试验完成后， 将胀接试件取下并将 换热管12拔出管板13。 0059 由于拔出换热管的管板仍处于完整状态， 可视胀接试验结果进行二次利用， 或用 作产品换热管与管板封口焊试机板。 说明书 5/5 页 8 CN 109855853 A 8 图1 说明书附图 1/4 页 9 CN 109855853 A 9 图2 说明书附图 2/4 页 10 CN 109855853 A 10 图3 图4 说明书附图 3/4 页 11 CN 109855853 A 11 图5 说明书附图 4/4 页 12 CN 109855853 A 12 。