冶金職稱論文換熱器管板焊接工藝

　　摘要：換熱器作為傳熱設備被廣泛用于各個領域，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量優劣和使用壽命。本文重點分析了換熱器管板焊接的質量通病、提出了焊接工藝的施工要點，并就焊接變形問題提出了應對措施。

　　關鍵詞：熱換器,焊接,冶金論文發表,焊接變形

　　一、換熱器管板焊接的質量通病

　　管板和換熱管焊接接頭受力情況復雜,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,容易產生缺陷,在次 數少的超壓檢驗難發現。由于焊接缺陷極易誘發擴展,故制造 過程中的焊接質量問題對于換熱器極為重要。常見的質量問題有以下幾類:

　　1、焊接長度不符合規定

　　制造時管板加工坡口常偏小,當壁厚增加還須適當增大,而 實際卻往往達不到。另外換熱管伸出長度也無法準確達到設計要求。實際制造過程中由于組裝、下料控制不好等因素,甚至有 些焊工焊接習慣原因,也經常達不到所要求尺寸。這樣焊接長度必然小于規定要求,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 后較長時間擱置導致生銹,從而導致焊縫中雜質增多,極大影響 了焊接質量。

　　3、焊接方法不當

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

　　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，應以防止鐵水流入筒體為原則。實施有效施焊措施：打底應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，應采用Φ3.2焊條手工電弧焊進行打底焊接，焊接電流不超過120A。

　　管板筒體組對有間隙(大于1mm)情況下應采用在組對前，在筒體內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行封底焊。筒體管板組合焊縫打底焊時，嚴禁采用Φ4.0mm以上直徑焊條，進行手工電弧焊或氣保焊進行焊接。因為電流大、電弧穿透力強，易焊穿。

　　打底焊后，其它各層焊接時應嚴格控制線能量，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;適當采用一些反變形措施，入焊前管板向內預壓縮.對于有色金屬板對接的焊接，應采用直線運槍方法，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，并用熱吹風機吹除清理，用丙酮對施焊部位進行仔細清洗。

　　管頭點焊必須在全保護下進行，以確保焊點為銀白色。點焊應從管外側進行，鎢極對向管板，由復合板復層承擔主要線能量。

　　(2)脹管平頭

　　換熱管頭連接要求一般采用先脹后焊，具體根據工藝要求確定。脹接應嚴格按脹接工藝進行。

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

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

　　平頭應保證管頭平齊，及必要的管頭伸出長度。

　　為防止管板孔內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)焊接前管頭焊接區應用丙酮擦洗，熱吹風機或火焰槍吹掃烘干，必要時可用高壓氬吹除管頭雜物，嚴禁用壓縮空氣對管頭進行吹掃。

　　(2)鋯、鈦等特材換熱管頭嚴禁使用鋼絲刷拋光輪清理。

　　(3)清理完后2小時內必須施焊，否則應重新進行清理。施焊前各個氣體管路和保護罩應預通氣一段時間，保證無殘留雜質和水氣。

　　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)管頭焊接必須嚴格按焊接工藝卡執行，在焊接過程中，應加強管頭高溫區的保護，應提前送氣，滯后停氣，管頭內放置銅芯。

　　(6)焊接電流的選擇應在保證工件焊透和熔合良好的情況下盡量采用小規范;

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

　　(8)在多層焊或連續位置管頭焊接時，焊接電流應≤120A(手工)，峰值電流應≤140A(脈沖焊)，同時嚴格控制層間溫度≤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與換熱管內孔徑相匹配，定位頭直徑不得小于管內孔徑Φ0.8mm以上。

　　三、換熱器管板焊接變形與控制

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

　　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(低碳鋼及合金鋼)。

　　管束焊接時采用的工藝參數(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,熱影響區小,導致變形的因素少。

　　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,也會影響焊接內應力的分布和大小,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、蓋面層都應對稱施焊、分段焊,盡量使熱量均勻輸入,使應力分散,變形減少。

　　(2)管束焊接時應遵循對稱施焊、分散焊的原則,清楚地劃分焊接區域。無論多少人焊接管束,都應嚴格按焊接順序進行。

　　結束語

　　管子與管板連接頭的連接是整個換熱器制造過程的關鍵工序，焊接質量差就會導致換熱器管子與管板的連接處出現滲漏，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

　　[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程[S].

 

　　更多理工職稱論文發表范文。