换热器内凹式列管与管板的焊接.doc

换热器内凹式列管与管板的焊接

随着现代能源工业的发展进步，换热器技术在石油、动能、化工等部门逐渐取得了广泛的进步，而换热器内凹式列管与管板的焊接技术是近些年一个新兴的研究课题，本文就在换热器结构及相关部件的焊接特点的基础上来对其焊接方案、焊接工艺进行简单分析。
换热器在化工、原子能、石油等领域具有广泛的应用，依据其用途的不同，其各种类型的结构也具有一定的差别，为了保证其使用质量，在换热器的制造过程中，选择合适的焊接方案及焊接工艺是非常重要的，本文就对换热器内凹式列管与管板的焊接进行分析。
换热器内凹式列管与管板焊接的结构分析
换热器的列管与管板的内凹式焊接，主要的焊接内容就是将换热器的换热管卧于管板的坡口中1毫米的地方进行焊接，在其焊接要求中，要求要将根部焊透，其中熔深要能够达到管壁厚度的百分之90以上，第二层的焊缝在对第一层的焊缝进行压盖时，一定要坚持圆滑，以上的几点焊接要求中，本次研究的难点是要能达到制定所要求的熔深。
换热器内凹式列管与管板的焊接性能分析
本次研究中的管板的材质是316L不锈钢，具有很好的焊接性能，但是其具有较小的热导率，线胀系数较大，在焊接的过程中，焊接接头的加热到冷却过程中，会产生较大的拉应力，这种拉应力的存在，很容易导致焊接过程中产生热裂痕，而本次研究中的列管选用的是00Cr17Ni14Mo2〔GB/T24511：022Cr17Ni12Mo2〕，这种材质很容易形成具有较强方向性的柱状晶焊缝组织，这种焊缝组织的存在关于杂质的偏析是非常有利的，这样性质的存在有利于晶间液态夹层的存在，尤其是在P、S的含量较高的状况下，低熔点的共晶夹层很容易产生，它们的存在很容易加大焊缝的热裂痕倾向。
换热器内凹式列管与管板焊接材料的选择
正因为换热器的列管与管板具有以上的焊接特性，为了满足制定要求，在进行焊接材料的选择时，尤其要注意其焊接性能，本次研究中选择的焊接材料需要具有提升焊缝的金属抗裂性的性能，通过对各种焊接材料的性能进行分析，最终选择00Cr19Ni12Mo2〔YB/T5092:H03Cr19Ni12Mo2Si)作为本次焊接中的焊丝，与列管与管板的相关焊接性能相比，该种材质的焊丝中的Cr含量有所升高，而Ni的含量有所降低，这种焊接特性能够有效的控制杂质的含量，并且该焊丝中的Mo、Si等元素，这能够使焊缝中形成少量铁素体与奥氏体共同组成的双相组织，关于焊缝中的裂痕的减少具有积极的促进作用，00Cr19Ni12Mo2〔H03Cr19Ni12Mo2Si〕焊丝的主要组成部分如表1所示。
表100Cr19Ni12Mo2〔H03Cr19Ni12Mo2Si〕的主要化学成分
CSiMnPSCrNiMo标准值0.030.3~0.651.0~2.50.030.0318~2021~142.0~3.0实测值0.0210.321.60.0110.0041910.542.19换热器内凹式列管与管板焊接工艺选择
本次研究中，各主要焊接部件的规格及坡口形式为：〔1〕焊丝的材质是00Cr19Ni12Mo2〔H03Cr19Ni12Mo2Si〕，直径为1.6毫米；〔2〕列管的材质为00Cr17Ni14Mo2〔022Cr17Ni12Mo2〕，管径规格为14毫米2毫米；〔3〕管板的材质是316L，管桥宽度为6毫米，厚度为35毫米，孔径为14.2毫米。焊接的坡口形式与分布图如图1所示。
本次研究中，焊接采纳的主要焊接方法是手工钨极氩弧焊，本次焊接中对氩气的纯度具有较高的要求，本次试验中采纳的氩气的纯度达到了99.9%，纯度非常的高，焊接过程中的电流极性采纳的是直流正接的形式，焊接过程中的电流坚持在60到70安培之间，焊接电压坚持在14到16伏之间，在焊接的过程中，各层之间的温度要小于60摄氏度，焊接过程中的焊接位置是坚持水平固定的。本次研究中的主要焊接工艺参数如表2所示。
表2焊接工艺参数
焊接层次焊接方法填充金属焊接
电流电弧
电压焊接
速度种类直径/mm点固焊GTAW60~7015~161GTAW70~7515~16150~1602GTAWH03Cr19Ni12Mo2Si1.660~6514~1570~80
在焊接的过程中，要保证优良的焊接质量，需要依据一定的焊接次序来进行焊接，需要在坡口的外部进行引弧，在进行熄弧操作时，也应该将弧坑引到坡口的外部，在进行焊接时，首先要在不加焊丝的状况下进行自熔，自熔结束后要将焊接试件旋转九十度之后再进行盖面焊工作。
焊接工作完成之后，要对焊接质量进行检查，首先要依据SPEC焊接标准进行焊接外观的检查，检查焊缝表面有无超标的缺陷；其次需要对焊接部位进行g射线的检查，最后还要按照SPEC标准扩大十倍进行宏观的金相检验，如果以上的检验都没有出现缺陷，则说明焊接质量合格。
换热器内凹式列管与管板焊接，焊接现场的相关技术要