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      哈雷釬焊板式換熱器
      專業生產:換熱器;分水器;過水熱;冷卻器
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      換熱器不銹鋼管板全位置脈沖GTAW焊

      點擊:1849 日期:[ 2014-04-26 21:13:57 ]
                        換熱器不銹鋼管板全位置脈沖GTAW焊                         趙巧良,陶文勇     (浙江工業職業技術學院機電工程學院,浙江紹興312000)     摘要:針對不銹鋼管板式換熱器管板角焊縫的焊接質量問題,采用深熔透全位置脈沖GTAW多層焊技術,并采用小工藝參數、窄焊道快速焊,合理控制焊接順序和焊接方向,實現焊接與貼脹并舉等措施,調控了焊接熱輸入及焊縫高溫停留時間,提高了接頭耐腐蝕性能,很好解決管板角焊縫的焊接質量問題,延長了換熱器的使用壽命。     關鍵詞:固定管板式換熱器;不銹鋼;管板;角焊縫;貼脹;脈沖GTAW焊     中圖分類號:TG444.74文獻標志碼:B     文章編號:1002-025X(2012)04-0062-03     0·前言     管殼式換熱器作為一種最常見的換熱設備,最是早也是最普遍的換熱器。換熱器質量的好壞、使用壽命的長短,在很大程度上取決于換熱器中管板與換熱管之間的角接接頭焊縫質量[1]。固定管板式換熱器是管殼式換熱器(下方提到的換熱器都是指固定管板式換熱器)中一種,管板角接接頭長期承受壓差對管子產生的軸向負荷、反復加熱、冷卻、高壓和介質腐蝕的作用,而管板上密集排列的填角焊縫,嚴重的應力集中進一步沖擊管板焊縫質量。為此,不銹鋼管板采用深熔透脈沖GTAW多層焊技術,可以調節焊接熱輸入及焊縫的高溫停留時間,提高接頭耐腐蝕性能,況且脈沖氬弧焊對工藝參數的波動不敏感,適宜全位置的焊接,焊縫成形美觀,質量穩定,焊接接頭力學性能均高于普通鎢極氬弧焊[2]。     1·焊前準備     (1)焊機逆變直流脈沖氬弧焊機WSM-315ST4臺,直流正接。     (2)管束和管板準備材質為00Cr19Ni10換熱管按圖樣要求截取,兩端打磨毛刺及卷邊,要求用壓縮空氣吹掃。管板上的管束排列如圖1所示。換熱管板孔的外倒角為2 mm×45°,內倒角為1 mm×30°,如圖2所示,著色檢驗無缺陷。換熱管檢驗執行GB/T14976—2002標準,其外徑允許偏差為±0.2 mm,其壁厚偏差為-10%~+12%。                  (3)焊接材料準備準2.4 mm ER308L焊絲作為蓋面層填充金屬,φ(Ar)99.99%的氬氣作為保護氣體,準2.0 mm和準3.0 mm鈰鎢極分別是打底層及蓋面層的GTAW焊極棒。     (4)清理用丙酮或四氯化碳將焊絲表面及坡口兩側各20 mm范圍內的垢銹、油污等清除干凈。清理后,應迅速進行焊接,否則須蓋住接頭。     (5)環境要求焊接區域需采取一定防風措施,防止風力過大破壞氬氣對焊縫的保護。陰雨天氣空氣相對濕度較大時,或冬季施工環境溫度低于16℃時,焊前需對待焊區域進行火焰加熱或進行拋光處理,以防止水氣與焊縫金屬反應,產生氣孔和裂紋。     2·焊接     (1)組裝及定位穿管前仔細檢查管板上換熱管孔倒角及加工深度,換熱管打磨管頭后需立即組裝、定位。用上管板密封面與殼體垂直偏差不超過1 mm,氬弧焊點固;下管板密封面與殼體垂直,按圖樣要求組裝、點固,并檢查換熱管伸出長度,氬弧焊一點定位,定位焊焊縫長為15~25 mm,余高為1~1.5 mm。完成定位焊縫后進行著色檢查,如有缺陷必須清除。用割管機修正下管板換熱管的伸出長度為3 mm,并保持待焊管板上的管的中心線與水平面有15°~20°傾斜角度(圖2)。     (2)吹洗用純氬氣吹洗坡口面根部。     (3)打底層焊接為了保證根部焊接質量,打底層采用不填絲法(又稱自熔法)的深熔透GTAW焊技術。操作時鎢極應始終保持與熔池垂直,電弧偏向管板一側,焊接電流不宜過大,焊速要快。由于是全位置焊,應隨時變換焊槍、焊絲的相對位置。打底層焊縫經檢驗合格后,應及時進行蓋面層焊接。若發現有超標缺陷時,應徹底鏟除、修復,不允許采用重復熔化的方法來消除缺陷。焊接工藝參數見表1。                  (4)蓋面層焊接全位置管板蓋面層分左右2個半圈焊接,仰焊時,在6點鐘左側5~10 mm處引弧,弧長3 mm,握焊槍手的小手指支撐在管板上,以保持電弧穩定,焊槍緩慢作月牙或鋸齒形小幅擺動,捻動送絲,采用二點法焊接,經立焊位的3點鐘和9點鐘,在平焊12點鐘處相接。打底、蓋面層的焊縫分布如圖3所示。                   (5)確定焊接工藝參數盡量采用小參數,窄道焊,快速焊,以減小熱輸入。脈沖電流值應該是穩恒電流的1.5~2倍,基值電流大約為脈沖電流值的25%,脈沖持續時間一般在0.2~1 s。脈沖時間越長熔深越深??刂频篱g溫度不高于150℃,焊后采取強制冷卻手段,用銅墊或水散熱,以縮短不銹鋼在敏感溫度的停留時間。     (6)焊接順序和方向每層每道焊縫焊接方向如圖4所示,相鄰層次的焊縫接頭應錯開120°。在管束焊接時應堅持從內向外呈輻射狀,由4名焊工反方向對稱施焊,如圖5所示。管束-管板多層角焊縫應遵循先完成上管板換熱管總數25%的一半管板填充角焊縫,然后焊接該25%換熱管另一端下管板全部管板角焊縫,最后焊接上管板另一半余下角焊縫。當然,焊接下管板角焊縫之前,首先完成管板與筒體連接角焊縫的氬弧焊打底,保持冷凝器整體尺寸相對穩定。依次類推,完成管板角焊縫打底、蓋面層的焊接,保持角焊縫外觀形狀內凹。                               (7)脹管管束焊后脹管處理見圖3。     (8)輔助措施①焊接缺陷特別是裂紋和未焊透容易產生在引弧和熄弧處,要求引弧時少加或不加焊絲,放緩焊接速度,保證起焊點熔池有足夠高的溫度;不要突然熄弧,熄弧前焊絲連續向熔池送兩滴鐵液,填滿熔池弧坑后,再將電弧引至坡口一側熄弧,待焊縫金屬完全冷卻后再移開焊槍。②焊接時若發現電弧呈藍色或熔池有發泡現象,說明已產生氣孔,應立即停止焊接,修磨、清除,然后繼續焊接。③管束-管板角焊縫外觀形狀應內凹(不準外凸),避免嚴重應力集中。     3·焊后處理     焊后不銹鋼管板進行酸洗、鈍化處理。管板角焊縫應進行表面無損檢測,執行JB 4730—2005標準,Ⅰ級合格。按GB 151—1999標準,打底層焊后進行水壓試驗,水壓試驗的壓力應不低于換熱器設計壓力的1.125倍,然后進行蓋面層及換熱器整體焊接加工,緩慢升壓,達到規定壓力后保壓時間不短于30min,然后將試驗壓力降至規定試驗壓力的80%,并保持該壓力,檢查所有管板接頭。若發現滲漏或其它異?,F象,做出明顯標記,缷壓放水后進行返修和焊補。修復后重新進行水壓試驗。水壓試驗合格后再檢驗焊縫的氣密性,試驗的壓力應不低于換熱器設計壓力的1.15倍。     殼程試壓成功后,檢查各管路接頭,管程進行分區脹接,最后對管程進行壓力為0.625 MPa的水壓試驗,試壓用水的氯離子含量不應超過25 mg/L,試驗合格后及時擦干水漬。     4·結語     管板填角焊縫采用全位置脈沖GTAW深熔透多層焊的新工藝和新技術,不僅可避免了壓力容器生產廠家場地、空間及起吊設備能力的制約,而且確保了角焊縫質量及冷凝器整體結構穩定,很好地抵制了冷凝器頻繁快熱急冷的熱沖擊,能長期承受高溫、高壓和介質腐蝕作用誘發的疲勞失效,該管板的平均壽命能提高30%左右。 參考文獻: [1]汪東明,高增福,譚笠,等.國內外換熱器管子管板焊接技術綜述[J].壓力容器,1995,12(2):138-143. [2]于啟湛,丁成鋼,史春元.不銹鋼的焊接[M].北京:機械工業出版社,2009.
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