冶金職稱論文換熱器管板焊接工藝

　　摘要：換熱器作為傳熱設(shè)備被廣泛用于各個領(lǐng)域，換熱管與管板的連接方式有脹接、焊接、脹焊并用等型式，其中焊接是最常用的連接方式，而焊接工藝的好壞，往往決定了換熱器的質(zhì)量優(yōu)劣和使用壽命。本文重點分析了換熱器管板焊接的質(zhì)量通病、提出了焊接工藝的施工要點，并就焊接變形問題提出了應(yīng)對措施。

　　關(guān)鍵詞：熱換器,焊接,冶金論文發(fā)表,焊接變形

　　一、換熱器管板焊接的質(zhì)量通病

　　管板和換熱管焊接接頭受力情況復(fù)雜,并且換熱器本身在 制造中工序多,要求高,有些方面常被忽視,容易產(chǎn)生缺陷,在次 數(shù)少的超壓檢驗難發(fā)現(xiàn)。由于焊接缺陷極易誘發(fā)擴(kuò)展,故制造 過程中的焊接質(zhì)量問題對于換熱器極為重要。常見的質(zhì)量問題有以下幾類:

　　1、焊接長度不符合規(guī)定

　　制造時管板加工坡口常偏小,當(dāng)壁厚增加還須適當(dāng)增大,而 實際卻往往達(dá)不到。另外換熱管伸出長度也無法準(zhǔn)確達(dá)到設(shè)計要求。實際制造過程中由于組裝、下料控制不好等因素,甚至有 些焊工焊接習(xí)慣原因,也經(jīng)常達(dá)不到所要求尺寸。這樣焊接長度必然小于規(guī)定要求,其承載能力下降。

　　2、焊接前處理方法不好

　　在制造過程中常見碳鋼換熱管管端清理不徹底或管頭清理 后較長時間擱置導(dǎo)致生銹,從而導(dǎo)致焊縫中雜質(zhì)增多,極大影響 了焊接質(zhì)量。

　　3、焊接方法不當(dāng)

　　采用手工電弧焊時,引弧和熄弧直接發(fā)生在角焊縫上,或者 在管板垂直位置焊接使焊縫一次成形,都會直接導(dǎo)致夾渣和氣 孔缺陷的產(chǎn)生。

　　二、換熱器管板焊接工藝施工要點

　　1、 管板與筒體組合焊縫焊接

　　(1)在施焊筒體管板組合接頭打底焊時，應(yīng)以防止鐵水流入筒體為原則。實施有效施焊措施：打底應(yīng)選用電弧穿透力弱的焊接方法和操作方式：

　　管板筒體組對無間隙的情況下，應(yīng)采用Φ3.2焊條手工電弧焊進(jìn)行打底焊接，焊接電流不超過120A。

　　管板筒體組對有間隙(大于1mm)情況下應(yīng)采用在組對前，在筒體內(nèi)部墊板后采用手工電弧焊或采用氬弧焊打底，以防鐵水流入傷及換熱管，打底電流不超過120A。

　　對于間隙在1mm以內(nèi)的管板，筒體接頭可采用手工電弧焊立焊操作或采用氬弧焊打底進(jìn)行封底焊。筒體管板組合焊縫打底焊時，嚴(yán)禁采用Φ4.0mm以上直徑焊條，進(jìn)行手工電弧焊或氣保焊進(jìn)行焊接。因為電流大、電弧穿透力強(qiáng)，易焊穿。

　　打底焊后，其它各層焊接時應(yīng)嚴(yán)格控制線能量，減少焊接熱輸入，以減少管板變形，造成管子長度不足，管板密封面變形，與管箱組對密封不良。

　　(2)焊接順序采用對稱均勻施焊;適當(dāng)采用一些反變形措施，入焊前管板向內(nèi)預(yù)壓縮.對于有色金屬板對接的焊接，應(yīng)采用直線運槍方法，不得橫向擺動。

　　2、管頭焊接

　　(1)清理和點焊

　　火焰槍烘烤，去除管板面水分、油污及殘留于換熱管與管孔間有害物質(zhì)，并用熱吹風(fēng)機(jī)吹除清理，用丙酮對施焊部位進(jìn)行仔細(xì)清洗。

　　管頭點焊必須在全保護(hù)下進(jìn)行，以確保焊點為銀白色。點焊應(yīng)從管外側(cè)進(jìn)行，鎢極對向管板，由復(fù)合板復(fù)層承擔(dān)主要線能量。

　　(2)脹管平頭

　　換熱管頭連接要求一般采用先脹后焊，具體根據(jù)工藝要求確定。脹接應(yīng)嚴(yán)格按脹接工藝進(jìn)行。

　　脹接連接時，其脹接長度，不應(yīng)伸出管板背面(殼程側(cè))，脹接部分與非脹接部分應(yīng)圓滑過渡，脹接操作時要特別注意管頭焊接區(qū)域的防污染;

　　對于換熱管壁厚≤1.5mm的薄壁鈦換熱器要求必須進(jìn)行貼脹。(可選用機(jī)械脹以保證管頭焊接端全貼合，以減少焊接收弧時的氣孔。)

　　平頭應(yīng)保證管頭平齊，及必要的管頭伸出長度。

　　為防止管板孔內(nèi)多潮生銹及清理后的有色金屬表面再次氧化，換熱管組裝完后應(yīng)盡快安排焊工檢查清理后施焊。

　　3、焊接

　　(1)焊接前管頭焊接區(qū)應(yīng)用丙酮擦洗，熱吹風(fēng)機(jī)或火焰槍吹掃烘干，必要時可用高壓氬吹除管頭雜物，嚴(yán)禁用壓縮空氣對管頭進(jìn)行吹掃。

　　(2)鋯、鈦等特材換熱管頭嚴(yán)禁使用鋼絲刷拋光輪清理。

　　(3)清理完后2小時內(nèi)必須施焊，否則應(yīng)重新進(jìn)行清理。施焊前各個氣體管路和保護(hù)罩應(yīng)預(yù)通氣一段時間，保證無殘留雜質(zhì)和水氣。

　　注：在焊接換熱管之前必須完成殼體與管板的焊接。

　　(4)焊絲必須在焊前清理干凈，焊絲頭的氧化段必須去除;

　　(5)管頭焊接必須嚴(yán)格按焊接工藝卡執(zhí)行，在焊接過程中，應(yīng)加強(qiáng)管頭高溫區(qū)的保護(hù)，應(yīng)提前送氣，滯后停氣，管頭內(nèi)放置銅芯。

　　(6)焊接電流的選擇應(yīng)在保證工件焊透和熔合良好的情況下盡量采用小規(guī)范;

　　(7)整個管板接頭的焊接順序應(yīng)在0°、90°、180°、270°和中間部位對稱錯開施焊.

　　(8)在多層焊或連續(xù)位置管頭焊接時，焊接電流應(yīng)≤120A(手工)，峰值電流應(yīng)≤140A(脈沖焊)，同時嚴(yán)格控制層間溫度≤60℃;

　　(9)手工焊接時，每個管頭的焊接方向必須采用上坡焊，嚴(yán)禁采用下坡焊接方向，且接頭段必須熔合搭接;

　　(10) 自動焊時，銅棒定位頭的尺寸應(yīng)與換熱管內(nèi)孔徑相匹配，定位頭直徑不得小于管內(nèi)孔徑Φ0.8mm以上。

　　三、換熱器管板焊接變形與控制

　　焊接變形的產(chǎn)生,其根本原因是在構(gòu)件的焊接過程中,溫度分布極不均勻,高溫區(qū)域(焊縫處及焊縫的焊接側(cè))冷卻后產(chǎn)生的收縮量大,低溫區(qū)域收縮量小,這種不平衡的收縮導(dǎo)致了構(gòu)件形狀的改變。對于某種具體結(jié)構(gòu),其最終的變形與焊縫的位置及焊縫本身的收縮量有關(guān)。

　　變形控制要點

　　1、減小坡口角度,減少熔敷金屬量管板焊接時,在保證焊透及強(qiáng)度要求情況下,盡可能減小坡口角度,減少熔敷金屬量,限制熱量輸入。

　　2、采用較小的焊接線能量,降低熱輸入工藝上盡量采用小的焊接線能量,降低熱輸入,這樣可有效減小變形。管板與殼體焊接時采用的工藝參數(shù)(低碳鋼及合金鋼)。

　　管束焊接時采用的工藝參數(shù)(低碳鋼手工電弧焊)。

　　在有條件的情況下,管束可采用氬弧焊接,因其能量集中,熱輸入少,熱影響區(qū)小,導(dǎo)致變形的因素少。

　　3、采用合理的焊接順序

　　同一條焊縫,若焊接順序和焊接方向不同,也會影響焊接內(nèi)應(yīng)力的分布和大小,從而影響變形。

　　(1)殼體與管板焊接時,無論是打底層還是填充層、蓋面層都應(yīng)對稱施焊、分段焊,盡量使熱量均勻輸入,使應(yīng)力分散,變形減少。

　　(2)管束焊接時應(yīng)遵循對稱施焊、分散焊的原則,清楚地劃分焊接區(qū)域。無論多少人焊接管束,都應(yīng)嚴(yán)格按焊接順序進(jìn)行。

　　結(jié)束語

　　管子與管板連接頭的連接是整個換熱器制造過程的關(guān)鍵工序，焊接質(zhì)量差就會導(dǎo)致?lián)Q熱器管子與管板的連接處出現(xiàn)滲漏，直接影響到熱交換器的使用性能及壽命。因此一定要不斷提高換熱器管板焊接施工工藝，減少焊接變形，保證換熱器的正常運行。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]GB151-1999,管殼式換熱器[S].

　　[2]JB4708,鋼制壓力容器焊接工藝評定[S].

　　[3]JB/T4709,鋼制壓力容器焊接規(guī)程[S].

 

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