解决方案

换热器管子内缩管板封口焊概述

发布时间：

2015-03-04 00:00

来源：

摘自中国暖通制冷网

　　换热器管子内缩管板封口焊概述度以避免接头高温持久强度下降避免低碳钢熔合区形成高随着电力工业的飞速发展，换热器的应用越来约广泛。而在整个换热器的制造过程中，管子与管板封口焊的工作量大焊接位置苛刻，且焊后残余应力分布复杂。接头在现场运行中长期承受管程与壳程的压差产生的轴向负荷高温介质的冲刷腐蚀复杂的热循环等恶劣工况条件。因此，对管子管板封口焊焊接质量要求极高。

　　如果焊缝中存在根部未熔合气孔等细小缺陷，在运行中的交变应力和高温介质的冲刷作用下，易导致缺陷扩展直至泄漏，从而直接影响设备的换热效率和使用寿命。对管子与管板的连接我们常用的是管子外伸管板的型式，随着现在高参数机组在电厂使用越来越多，换热器管子管板的接头型式也就越来越多的采用管子内缩管板的型式。为提高管子管板焊接质量和可靠性，使之具有良好的致密性，我们就管子内缩管板接头型式进行了一系列工艺试验，以得出适宜的焊接参数，确保良好的焊接接头。

　　焊接工艺和焊接设备的选择我公司为某电厂制造的高压加热器，由于其参数较高，管子管板的连接采用了管子内缩管板管板开坡口的连接型式见图管板为不锈钢堆焊层，换热管为碳钢，规格小因低碳钢和不锈钢的导热系数线胀系数和化学成分有较大差异见表所以对焊接工艺和焊接材料的选择应考虑到应严格控制熔合比，避免在焊接硬度的马氏体脆性层。

　　由于碳钢换热管的基体是珠光体，其合金元素相对较少，焊接时冲淡了焊缝的合金成分，使得焊缝中奥氏体形成元素不足，在靠近珠光体母材换热管一侧的熔合线的焊缝中，易形成高硬度马氏体脆性层。

　　同时，焊接时碳元素从珠光体母材一侧通过熔合区向奥氏体焊缝迁移，结果，靠近熔合线的碳钢母材侧出现脱碳层而软化，在奥氏体焊缝侧出现增碳层而硬化，随着线能量的增加，增碳层和脱碳层的宽度也在增加综上所述，为了获得高质量的焊接接头，我们选择高铬镍的一直径焊接材料化学成分同时选择了线能量小热输人集中的全位置自动脉冲钨极氢弧焊方法，有效的防止碳迁移及脆性层的产生，并得到具有较高抗裂性能的奥氏体加铁素体双相组织的焊缝。

　　自动脉冲钨极氢弧焊是通过基值电流控制对母材的线能量输人，通过脉冲电流保证接头根部熔深，快速的脉冲得到窄而深的鱼鳞纹焊波，与焊条电弧焊手工氨弧焊等焊接方法相比产生更小的稀释率，焊接质量稳定可靠，而且外观成形美观。因此，我们选用国外进口的焊机，实现全位置自动氢弧焊封口焊的焊接。此焊接设备由机头焊接电源和遥控板组成，包括可记录焊接程序和焊接循环的打印机。

　　其中焊接机头所特有的气动定位装置，更好的保证了机头定位的稳定可靠同时高精度的弧长自动跟踪功能，使焊接第二层时同样能保持钨极与工件的距离，维持电压稳定，并避免产生夹钨。

　　由于稀释作用而在焊缝中出现马氏体组织，从而使焊接接头脆性增大，容易产生裂纹减小脱碳层和渗碳层的宽钢号导热系数线胀系数一不锈钢低碳钢管子表化学成分焊接机头技术参数序号参数技术参数最小管子内径最大管子外径印最大焊接电流焊炬冷却方式水冷弧长控制精度士送丝机内置一体式焊丝规格或在管板上定位方式芯棒士气动定位机械三巫定位对全位置自动钨极氢弧焊，影响焊接接头质量的因素很多。对焊接参数而言，最主要就是针对材料的特性选择和合理匹配参数，如基本电流及时间脉冲电流及时间旋转速度送丝速度的选择和匹配。

　　在焊接过程中，基值电流不仅维持电弧稳定燃烧，还要与脉冲电流相配合，控制焊缝的形成和凝固，并对后面焊接起到一定的预热作用，确保熔池缓慢冷却从而易排出气孔，防止缺陷的产生脉冲电流的大小和频率对焊缝的尺寸，特别是熔深起到主导作用通过试验证明，高的脉冲电流和低的基值电流匹配合适，而且焊接速度送丝速度应与脉冲电流和脉冲频率成正比才能获得足够的熔深和成型良好的焊缝。

　　对于第一层根部的焊接，为保证根部焊缝有足够的熔敷金属，而且熔合良好，送丝速度与焊接电流时间和脉冲频率的匹配尤为重要，一定要保证较高的送丝速度和脉冲频率。其关键点是不仅要通过合理的焊接参数保证接头的焊接质量，而且还要保证焊后管口的缩口量小于满足管子管板液压胀接的要求。管口缩口量的控制，也是内缩式封口焊焊接的一大难点。

　　通过试验发现，除了与母材匹配的焊接材料合理的焊接参数外，选择合理的枪头角度钨极定位的稳定可靠性钨极与管板管壁及焊丝的几何尺寸也有很重要的作用见表一的枪头角度，更好的使钨极对准管子与管板的交界处，焊接时形成的熔池更好的保证焊缝根部熔透。焊接时钨极的对中应稍偏向管板侧，以减少熔池凝固时焊缝金属流向管子内壁而增加管口缩口量。匹配得当的几何尺寸不仅能保证焊缝根部熔合良好，而且焊缝成形美观，管口焊后缩口量也能满足液压胀管的要求。

　　金相检查由于焊接参数选择合理，经过对焊缝和热影响区的宏观和微观检查，均未发现缺陷，组织为奥氏体加铁素体。产品焊接为确保换热管缩进管板的准确定位，设计了定位工装。

　　为验证扩口对封口焊焊缝质量是否有影响，我们特意焊接了三个缩口量较大其平均缩口量为的封口焊焊缝，经过扩口后解剖了三根管子，对解剖面进行了金相检查其焊缝及热影响区的宏微观均未发现裂纹等缺陷。说明对管孔的扩口对封口焊焊缝没有带来不利影响。

　　管子管板封口焊焊接前，在管子的点钟位置采用与通信在闪光焊参数设定上的应用手工钨极氨弧焊进行点焊，焊丝牌号与规格与产品焊接时所用的焊丝相同。在碳钢换热管和不锈钢堆焊层管板的点焊时必须送丝，如果空熔就会在点焊处产生马氏体组织，容易开裂。在产品点焊时就有少数焊点因为不加焊丝空熔而裂开，这时完全磨去开裂处，并填焊丝进行点焊，解决了这一问题。

　　对管子管板封口焊的焊接，除了严格执行焊接工艺，调整好钨极焊丝的几何尺寸外，管孔及管子的清洁度要求也很重要。如果管孔和管子内外壁没有清理干净，不可避免的会在焊接过程中由于气体来不及逸出而在焊缝中产生气孔，从而影响焊接质量。对产品上的管口，严格按照调试好的程序进行全位置焊接，焊接后进行了抽样检查，缩口量大都控制在以下，满足液压胀接的要求，而且其氦检漏和水压试验一次合格。这都证明我们采用的焊接材料焊接方法和工艺参数是可行的。

　　采用自动脉冲钨极氢弧焊方法及一的高铬镍焊材，可以有效的控制焊缝的稀释率，避免熔合区马氏体组织的产生，并得到具有较高抗裂性能的奥氏体加铁素体双相组织的焊缝。换热管内缩管板的连接型式，采用一枪头及我们选定的钨极与管板换热管管端及焊丝的几何尺寸，能更好的保证焊缝根部熔透，并且满足液压胀对管口缩口量的要求。对管子管板封口焊的焊接，应保证待焊区域的清洁度，避免焊缝中出现气孔等细小缺陷。

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