钛复合板结构及应用其的高温矿浆预热器

508 编辑：中冶有色技术网来源：张家港市江南锅炉压力容器有限公司

2023-11-30 11:42:08

权利要求书： 1.一种钛复合板结构，包括基层、贴设于所述基层内表面的复层、位于所述基层上的焊缝、形成于所述复层上且宽度大于所述焊缝并与所述焊缝相对应延伸的剥离区、沿着所述剥离区的延伸方向设于所述剥离区中且与所述焊缝相贴合的垫条、沿着所述剥离区的延伸方向设置且分别与所述垫条和所述复层相贴合的贴条，所述焊缝包括纵焊缝和环焊缝，所述纵焊缝端部与所述环焊缝侧部相对接形成T型焊缝，其特征在于：所述垫条包括多段分别沿着所述纵焊缝和所述环焊缝的延伸方向间隔设置的垫条单体、形成于相邻的两段所述垫条单体之间的第一间隙，所述贴条包括多段分别沿着所述纵焊缝和所述环焊缝的延伸方向间隔设置的第一贴条单体、与所述T型焊缝的形状相对应匹配的第二贴条单体，相邻的两段所述第一贴条单体之间、所述第一贴条单体和所述第二贴条单体之间分别形成有第二间隙，所述第一间隙位于所述第二间隙中且所述第一间隙的宽度小于所述第二间隙的宽度，所述贴条还包括位于所述第二间隙中的第三贴条单体，所述第三贴条单体中部盖设于所述第一间隙上、两侧部与相邻的两段所述垫条单体相贴合，所述钛复合板结构还包括多个中部与所述第三贴条单体相贴合、两侧部与相邻的两段所述第一贴条单体或相邻的所述第一贴条单体和所述第二贴条单体相贴合的盖板。

2.根据权利要求1所述的一种钛复合板结构，其特征在于：所述钛复合板结构还包括多个开设于所述焊缝上的检测孔，所述的多段垫条单体分别盖设于所述的多个检测孔上。

3.一种高温矿浆预热器，包括筒体、开设于所述筒体上的蒸汽进口、蒸汽出口、矿浆进口和矿浆出口，其特征在于：所述筒体应用了如权利要求1或2所述的钛复合板结构。

4.根据权利要求3所述的一种高温矿浆预热器，其特征在于：所述高温矿浆预热器还包括连接于所述筒体内壁且位于所述矿浆进口下方的多块折流板、分别开设于每块所述折流板上的多个筛孔，所述的多个筛孔阵列排布于所述折流板上。

5.根据权利要求4所述的一种高温矿浆预热器，其特征在于：所述折流板一端连接于所述筒体内壁上、另一端沿着水平方向向下倾斜的设置，所述的多块折流板分别沿着竖直方向间隔排布于所述筒体径向的两侧。

6.根据权利要求5所述的一种高温矿浆预热器，其特征在于：位于所述筒体径向的两侧的多块所述折流板在竖直方向上交错排布且分别沿着相互靠近的方向延伸。

7.根据权利要求4所述的一种高温矿浆预热器，其特征在于：所述高温矿浆预热器还包括贴设于所述筒体内壁且位于所述的多块折流板下方的防冲板，所述防冲板包括多块阵列排布的板单体，每相邻的两块所述板单体之间分别具有第三间隙。

8.根据权利要求7所述的一种高温矿浆预热器，其特征在于：所述板单体为正多边形且所述的多块板单体成龟甲形阵列排布。

9.根据权利要求3所述的一种高温矿浆预热器，其特征在于：所述高温矿浆预热器还包括插设于所述筒体上且向着所述筒体内延伸的进气管，所述进气管沿着水平方向向下倾斜的设置，所述蒸汽进口形成于所述进气管端部。

10.根据权利要求3所述的一种高温矿浆预热器，其特征在于：所述高温矿浆预热器还包括两个分别设于所述筒体两端部的封头、两个套设于所述筒体上且分别一一对应的靠近所述的两个封头设置的第一加固环、两组分别对应的套设于所述的两个第一加固环上的第二加固环组，每组所述的第二加固环组均包括两个分别位于所述第一加固环轴心线方向的两侧的第二加固环。

说明书：一种钛复合板结构及应用其的高温矿浆预热器技术领域[0001] 本实用新型涉及高温矿浆预热器的制造领域，具体涉及一种钛复合板结构及应用其的高温矿浆预热器。

背景技术[0002] 钛复合板设备是一种利用耐蚀材料的钛层与其他金属层复合形成筒体的压力设备，其广泛运用于军工、海洋工程、有色矿业、PTA化工装备等精细化工领域，尤其能够适用

于耐酸耐碱抗氧化等工况，如应用于矿业领域的高温矿浆预热器。

[0003] 在高温矿浆预热器的制造过程中，其钛复合板结构的筒体的制造是重中之重。由于钛复合板的复层为耐蚀材料钛层，而基层为SA516?Gr70或Q345R材料，两种材料存在晶

格结构的差异，焊接后原子间的结合不好，导致焊接后有裂纹。因此，在焊接钛复合板时，通

常将基层焊缝处对应的复层剥离，以保证基层焊接的可靠性。但是如此一来，会导致焊接后

基层内部的焊缝裸露，无法起到隔离筒体内部腐蚀介质的作用，容易导致腐蚀介质外泄，安

全隐患极大。

[0004] 现有技术中一般通过在焊缝处增加垫条、贴条和盖板来隔离筒体内部的腐蚀介质，具体地，将多段垫条沿着焊缝的延伸方向焊在焊缝上，多段贴条对应的焊在多段垫条

上，多个盖板分别焊在多段贴条之间的间隙处，以实现密封隔离。但是，由于基层的焊缝包

括了纵焊缝和环焊缝，在纵焊缝和环焊缝相接处会形成T型焊缝，此处的两段贴条也会相接

形成T型接头，盖板与形成T型接头的两段贴条相焊接时，容易产生更大的焊接应力，更易产

生焊接裂纹，影响筒体的密封隔离效果。

实用新型内容

[0005] 本实用新型的一个目的是克服现有技术的不足，提供一种钛复合板结构。[0006] 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：[0007] 一种钛复合板结构，包括基层、贴设于所述基层内表面的复层、位于所述基层上的焊缝、形成于所述复层上且宽度大于所述焊缝并与所述焊缝相对应延伸的剥离区、沿着所

述剥离区的延伸方向设于所述剥离区中且与所述焊缝相贴合的垫条、沿着所述剥离区的延

伸方向设置且分别与所述垫条和所述复层相贴合的贴条，所述焊缝包括纵焊缝和环焊缝，

所述纵焊缝端部与所述环焊缝侧部相对接形成T型焊缝，

[0008] 所述垫条包括多段分别沿着所述纵焊缝和所述环焊缝的延伸方向间隔设置的垫条单体、形成于相邻的两段所述垫条单体之间的第一间隙，所述贴条包括多段分别沿着所

述纵焊缝和所述环焊缝的延伸方向间隔设置的第一贴条单体、与所述T型焊缝的形状相对

应匹配的第二贴条单体，相邻的两段所述第一贴条单体之间、所述第一贴条单体和所述第

二贴条单体之间分别形成有第二间隙，所述第一间隙位于所述第二间隙中且所述第一间隙

的宽度小于所述第二间隙的宽度，所述贴条还包括位于所述第二间隙中的第三贴条单体，

所述第三贴条单体中部盖设于所述第一间隙上、两侧部与相邻的两段所述垫条单体相贴

合，所述钛复合板结构还包括多个中部与所述第三贴条单体相贴合、两侧部与相邻的两段

所述第一贴条单体或相邻的所述第一贴条单体和所述第二贴条单体相贴合的盖板。

[0009] 优选地，所述钛复合板结构还包括多个开设于所述焊缝上的检测孔，所述的多段垫条单体分别盖设于所述的多个检测孔上。

[0010] 本实用新型的另一个目的是提供一种高温矿浆预热器。[0011] 为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：[0012] 一种高温矿浆预热器，包括筒体、开设于所述筒体上的蒸汽进口、蒸汽出口、矿浆进口和矿浆出口，所述筒体应用了如上所述的钛复合板结构。

[0013] 优选地，所述高温矿浆预热器还包括连接于所述筒体内壁且位于所述矿浆进口下方的多块折流板、分别开设于每块所述折流板上的多个筛孔，所述的多个筛孔阵列排布于

所述折流板上。

[0014] 进一步优选地，所述折流板一端连接于所述筒体内壁上、另一端沿着水平方向向下倾斜的设置，所述的多块折流板分别沿着竖直方向间隔排布于所述筒体径向的两侧。

[0015] 更进一步优选地，位于所述筒体径向的两侧的多块所述折流板在竖直方向上交错排布且分别沿着相互靠近的方向延伸。

[0016] 进一步优选地，所述高温矿浆预热器还包括贴设于所述筒体内壁且位于所述的多块折流板下方的防冲板，所述防冲板包括多块阵列排布的板单体，每相邻的两块所述板单

体之间分别具有第三间隙。

[0017] 更进一步优选地，所述板单体为正多边形且所述的多块板单体成龟甲形阵列排布。

[0018] 优选地，所述高温矿浆预热器还包括插设于所述筒体上且向着所述筒体内延伸的进气管，所述进气管沿着水平方向向下倾斜的设置，所述蒸汽进口形成于所述进气管端部。

[0019] 优选地，所述高温矿浆预热器还包括两个分别设于所述筒体两端部的封头、两个套设于所述筒体上且分别一一对应的靠近所述的两个封头设置的第一加固环、两组分别对

应的套设于所述的两个第一加固环上的第二加固环组，每组所述的第二加固环组均包括两

个分别位于所述第一加固环轴心线方向的两侧的第二加固环。

[0020] 由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的钛复合板结构，通过设置与T型焊缝的形状相对应匹配的第二贴条单体，消除了纵焊缝

和环焊缝上的贴条对接形成的T型接头，使得盖板无需再焊接在T型接头上，而能够直接焊

接在第二贴条单体与第一贴条单体之间形成的一字型接头上，避免了盖板在T型接头处由

于过大的焊接应力而产生焊接裂纹，保证了筒体的密封性。

附图说明[0021] 附图1为本实用新型的具体实施例中的钛复合板结构的局部示意图；[0022] 附图2为本实用新型的具体实施例中的钛复合板结构在其厚度方向上的剖面图；[0023] 附图3为本实用新型的具体实施例中的高温矿浆预热器的结构示意图；[0024] 附图4为本实用新型的具体实施例中的折流板的表面结构示意图；[0025] 附图5为本实用新型的具体实施例中的防冲板的表面结构示意图；[0026] 附图6为本实用新型的具体实施例中的筒体在滚轮架上的结构示意图；[0027] 附图7为图6的A向示意图。[0028] 图中：1、基层；2、复层；3、焊缝；3a、纵焊缝；3b、环焊缝；4、剥离区；5、垫条；5a、垫条单体；5b、第一间隙；6、贴条；6a、第一贴条单体；6b、第二贴条单体；6c、第二间隙；6d、第三贴

条单体；7、盖板；8、检测孔；9、筒体；10、蒸汽进口；11、蒸汽出口；12、矿浆进口；13、矿浆出

口；14、折流板；15、筛孔；16、防冲板；16a、板单体；16b、第三间隙；17、进气管；18、封头；19、

第一加固环；20、第二加固环组；20a、第二加固环；

[0029] 30、滚轮架。具体实施方式[0030] 下面结合附图来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。[0031] 本实用新型涉及对钛复合板结构的改进，改进的钛复合板结构，通过设置与T型焊缝的形状相对应匹配的第二贴条单体6b，消除了纵焊缝3a和环焊缝3b上的贴条6对接形成

的T型接头，使得盖板7无需再焊接在T型接头上，而能够直接焊接在第二贴条单体6b与第

一贴条单体6a之间形成的一字型接头上，避免了盖板7在T型接头处由于过大的焊接应力

而产生焊接裂纹，保证了筒体9的密封性。

[0032] 参见图1?2所示，其中示出了一种钛复合板结构，包括基层1、贴设于基层1内表面的复层2、位于基层1上的焊缝3、形成于复层2上且宽度大于焊缝3并与焊缝3相对应延伸的

剥离区4、沿着剥离区4的延伸方向设于剥离区4中且与焊缝3相贴合的垫条5、沿着剥离区4

的延伸方向设置且分别与垫条5和复层2相贴合的贴条6，焊缝3包括纵焊缝3a和环焊缝3b，

纵焊缝3a端部与环焊缝3b侧部相对接形成T型焊缝。这里，纵焊缝3a为基层1卷制成筒体9时

形成的竖向焊缝，环焊缝3b为多个成筒的基层1端部对接时形成的环向焊缝。

[0033] 垫条5包括多段分别沿着纵焊缝3a和环焊缝3b的延伸方向间隔设置的垫条单体5a、形成于相邻的两段垫条单体5a之间的第一间隙5b，贴条6包括多段分别沿着纵焊缝3a

和环焊缝3b的延伸方向间隔设置的第一贴条单体6a、与T型焊缝3的形状相对应匹配的第二

贴条单体6b，相邻的两段第一贴条单体6a之间、第一贴条单体6a和第二贴条单体6b之间分

别形成有第二间隙6c，第一间隙5b位于第二间隙6c中且第一间隙5b的宽度小于第二间隙6c

的宽度，贴条6还包括位于第二间隙6c中的第三贴条单体6d，第三贴条单体6d中部盖设于

第一间隙5b上、两侧部与相邻的两段垫条单体5a相贴合，钛复合板结构还包括多个中部与

第三贴条单体6d相贴合、两侧部与相邻的两段第一贴条单体6a或相邻的第一贴条单体6a和

第二贴条单体6b相贴合的盖板7。

[0034] 如此，在进行垫条5、贴条6和盖板7的焊接时，只需将分段的多段垫条单体5a沿着纵焊缝3a和环焊缝3b的延伸方向间隔焊接，垫条5与两侧的复层2之间的焊接采用钛焊丝进

行焊接，垫条5和基层1的焊接为利用银焊丝进行银钎焊；

[0035] 随后将分段的多段第一贴条单体6a对应的焊接在多段垫条单体5a上，将T型的第二贴条单体6b焊接在对接成T型的两段垫条单体5a上，将第三贴条单体6d焊接在第二间隙

6c中且盖住第一间隙5b，将盖板7焊接在第三贴条单体6d上即可。由于盖板7覆盖焊接处均

为一字型结构，不仅便于焊接，而且避免了焊接后产生裂纹。

[0036] 作为优选地方案，钛复合板结构还包括多个开设于焊缝3上的检测孔8，多段垫条单体5a分别盖设于多个检测孔8上。通过检测孔8与分段的贴条6和垫条5的配合，能够实现

对焊缝3的分段检测，能够更准确的找到泄漏点，方便检核焊缝3泄漏。在检测孔8外侧增设

喷嘴，用于对泄漏的检查。

[0037] 参见图3?5所示，其中示出了一种高温矿浆预热器，其包括应用了上述的钛复合板结构的筒体9、开设于筒体9上的蒸汽进口10、蒸汽出口11、矿浆进口12和矿浆出口13，其中，

蒸汽进口10位于矿浆进口12的下方，矿浆自筒体9上部进入后向下运动，并与自筒体9下部

进入的蒸汽进行换热。

[0038] 结合图3?4所示，该高温矿浆预热器还包括连接于筒体9内壁且位于矿浆进口12下方的多块折流板14、分别开设于每块折流板14上的多个筛孔15，多个筛孔15阵列排布于折

流板14上。如此，通过在折流板14上设置筛孔15，使得矿浆自矿浆进口12进入并冲刷在折流

板14上时，一部分矿浆继续沿着折流板14的延伸方向运动并在多块折流板14之间折流，另

一部分矿浆能够自多个筛孔15中直接向下流动并漏成线状，形成从上往下的矿浆雨帘，并

与自下往上运动的高温蒸汽进行传质传热，增加了矿浆和蒸汽的接触面，提高了换热的均

匀性，提升了换热效果。

[0039] 本例中，筛孔15的布置方式为三角形阵列或矩形阵列布置。具体开孔的数量和疏密程度取决于矿浆液体的粘度、运动粘度系数。

[0040] 进一步地，折流板14一端连接于筒体9内壁上、另一端沿着水平方向向下倾斜的设置，多块折流板14分别沿着竖直方向间隔排布于筒体9径向的两侧，位于筒体9径向的两侧

的多块折流板14在竖直方向上交错排布且分别沿着相互靠近的方向延伸。如此，能够使得

矿浆顺利的在多块折流板14上流动。

[0041] 结合图3和图5所示，高温矿浆预热器还包括贴设于筒体9内壁且位于多块折流板14下方的防冲板16，防冲板16包括多块阵列排布的板单体16a，每相邻的两块板单体16a之

间分别具有第三间隙16b。矿浆和蒸汽冲刷在防冲板16上，相邻的板单体16a之间的第三间

隙16b能够使矿浆和蒸汽的热量直接传导至防冲板16背部的复层2和基层1，避免了防冲板

16为整体时由于防冲板16的遮挡而导致防冲板16背部的复层2和基层1与防冲板16周侧的

复层2和基层1之间产生温差，从而避免了复层2和基层1因温差原因而发生脱层，也避免了

防冲板16和复层2之间的焊缝3发生开裂。

[0042] 进一步地，板单体16a为正多边形且多块板单体16a成龟甲形阵列排布。本例中，板单体16a为正六边形，焊接时，只需将多块板单体16a依次焊接在复层2上并排布形成龟甲形

即可。板单体16a的边长可根据蒸汽的温度和复层2的厚度灵活决定，第三间隙16b为10～

35mm。

[0043] 作为优选地方案，高温矿浆预热器还包括插设于筒体9上且向着筒体9内延伸的进气管17，进气管17沿着水平方向向下倾斜的设置，蒸汽进口10形成于进气管17端部。通过将

进气管17倾斜的设置，不仅避免了蒸汽直接冲刷至筒体9内壁造成筒体9损坏，而且也避免

了蒸汽因冲刷在筒体9内壁而导致的热量损失。

[0044] 进一步优选地，结合图6?7所示，高温矿浆预热器还包括两个分别设于筒体9两端部的封头18、两个套设于筒体9上且分别一一对应的靠近两个封头18设置的第一加固环19、

两组分别对应的套设于两个第一加固环19上的第二加固环组20，每组第二加固环组20均包

括两个分别位于第一加固环19轴心线方向的两侧的第二加固环20a。

[0045] 本例中，筒体9需要在滚轮架30上进行纵环缝的焊接，由于设备的吨位较大，筒体9在滚轮架30上滚动焊接时，其与滚轮架30接触位置会发生椭圆变形，这种变形虽然不会影

响纵环缝的焊接，但是会影响后续对贴条6的焊接，使焊接后的贴条6出现焊缝泄漏问题。因

此，本实用新型还创新的在筒体9两端部设置了第一加固环19和第二加固环组20，其厚度与

筒体9相近，用于在焊接纵环缝时垫在滚轮架30上，增加筒体9在于滚轮架30接触位置的刚

度，消除筒体9与滚轮架30的接触位置的变形，使泄漏点减少85％，其中第一加固环19套在

筒体上，两个第二加固环20a分别套在第一加固环19两侧，两者的组合刚度更优；而将第一

加固环19和第二加固环组20设置于靠近封头18位置，具体位置为两个封头18之间长度的

0.21倍处，如此，能够借用封头18的刚性，将第一加固环19和第二加固环组20对筒体9的加

固与封头18对筒体9的加固结合起来，进一步提高了加固效果。

[0046] 该高温预热器设备经过技术创新改造后，结构更加合理，传热效率提高50％，改善了钛复合板内部贴条6的结构，简化了内衬的焊接结构，优化了盖板7、垫条5、贴条6的受力

状态，减少了焊缝3的内应力，使贴条6的密封性能提高10?15％，大大降低了泄漏的风险，龟

甲形的防冲板16从传热的机理上解决了脱层问题。

[0047] 上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。

凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之

内。