傳統(tǒng)的端面焊接技術(shù)在不銹鋼換熱管與管板的焊接接頭處耐應(yīng)力腐蝕和縫隙腐蝕能力較差。 內(nèi)孔焊接技術(shù)改變了這種狀況，提高了抗腐蝕能力。 本文以某公司為例，對內(nèi)孔焊的技術(shù)裝備、工藝、焊接工藝及注意事項進行說明。

換熱器廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，在醫(yī)藥、化工、石油等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。 換熱器的種類和結(jié)構(gòu)多種多樣，在上述工業(yè)領(lǐng)域中，管殼式換熱器較為常見。 在換熱器的設(shè)計和生產(chǎn)過程中，不銹鋼換熱管與管板焊接接頭的焊接質(zhì)量直接決定換熱器的整體質(zhì)量和使用壽命。 在目前不銹鋼換熱管與管板的連接技術(shù)中，膨脹節(jié)和焊接是常用的連接方式。 在一般的焊接方式下，不銹鋼換熱管與管板之間會存在縫隙，容易出現(xiàn)腐蝕和過熱問題； 焊接點會產(chǎn)生相應(yīng)的熱應(yīng)力，導(dǎo)致焊接接頭破裂。 膨脹節(jié)連接方式，如果膨脹節(jié)變形，會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，引起應(yīng)力腐蝕。 不銹鋼換熱管如果在比較高的溫度下使用，很容易導(dǎo)致材質(zhì)松動，造成膨脹節(jié)處開裂或斷裂，造成漏熱。 在上述連接技術(shù)背景下，解決不銹鋼換熱管與管板的連接問題一直是研究人員重點解決的課題。 本文將以某公司為例，探討不銹鋼換熱管與內(nèi)孔管板的焊接工藝。

1、內(nèi)孔焊接工藝

某公司承接了低壓反應(yīng)水凝汽器的生產(chǎn)。 管側(cè)為氮氧化物，危害性中等。 工作條件下的溫度在40°C和160°C之間； 在30℃～42℃的溫度下。 這種低壓反應(yīng)水冷凝器的基本功能是將氮氧化物（以氣體形式）從 160°C 還原到 40°C。 本設(shè)備換熱管和管程殼為不銹鋼材質(zhì)，管板為材質(zhì)，殼程殼體為Q345R材質(zhì)。 根據(jù)相關(guān)研究可知，低壓反應(yīng)水冷凝器腐蝕的原因有以下幾點：

首先，如果不銹鋼換熱管與管板采用焊接和擴管相結(jié)合的工藝，那么擴管后的管壁會相應(yīng)變薄，從而形成殘余應(yīng)力。 此時進氣口溫度可達160℃，而冷卻水溫度將低于30℃。 此時，如此巨大的溫差很可能導(dǎo)致混熱管相應(yīng)部位出現(xiàn)裂紋。

其次，氣體輸送到冷卻器后，會產(chǎn)生硝酸鹽。 含有硝酸鹽的氣體由于低壓反應(yīng)水冷凝器溫度高，會對不銹鋼換熱管與管板連接處造成嚴(yán)重腐蝕。 .

第三，由于氣體流速高，在高溫高熱的情況下，會直接沖擊不銹鋼換熱管，形成較大的腐蝕應(yīng)力。

四、由于管板與管束之間存在縫隙，冷卻水中含有大量的氯氣，氯氣會大量聚集在管板與管束之間的縫隙中，從而逐漸形成不銹鋼換熱管表面腐蝕或麻點。

一、采用內(nèi)孔焊接技術(shù)的原因

為防止不銹鋼換熱管和管板腐蝕，一般根據(jù)腐蝕原因采取相應(yīng)的對策。 例如，在氮氧化物氣體進口處設(shè)置防震擋板，或在不銹鋼換熱管與管板連接處采用強度焊接技術(shù)，或盡量減少冷卻水中的氯濃度，或更換不銹鋼換熱管的材料 鈦材料具有更好的耐腐蝕性。 由于上述方法存在一定的問題，在使用中也難以普及。 因此，可以從焊接工藝的角度考慮。 首先，應(yīng)有效降低不銹鋼換熱管與管板焊接界面的殘余應(yīng)力。 其次，應(yīng)減小不銹鋼換熱管與管板焊接界面處的間隙。 三、減少或避免腐蝕性物質(zhì)在上述縫隙中的滯留。 我國經(jīng)過多年的焊接實踐經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，內(nèi)孔焊接技術(shù)可以防止上述腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，有效提高不銹鋼換熱管的質(zhì)量，增加使用壽命。 為此，某公司對不銹鋼換熱管與低壓反應(yīng)水冷凝器管板的連接采用了內(nèi)孔焊接技術(shù)。

2、內(nèi)孔焊接結(jié)構(gòu)及其特點

管殼式換熱器將不銹鋼換熱管與管板焊接的接頭形式有4種，一種是懸垂角焊，一種是縮角焊，第三種是平端焊，還有四是無縫焊接連接器。 內(nèi)孔焊接工藝結(jié)構(gòu)屬于無縫接頭結(jié)構(gòu)。 其原理是將管板一側(cè)的管孔邊緣加工成一定的形狀，使管孔與管端相通。 這時，采用內(nèi)孔焊，將焊縫抓在接口處進行焊接。

(1)內(nèi)孔焊接技術(shù)的優(yōu)勢

第一，采用內(nèi)孔焊接工藝，可以使焊接接頭的穩(wěn)定性和可靠性更好，不銹鋼換熱管與管板的連接強度更高； 第二，采用內(nèi)孔焊接技術(shù)不銹鋼內(nèi)波和螺紋換熱管，可以使焊接間隙處的溫度與管殼介質(zhì)的溫度相近； 三是可以實現(xiàn)不銹鋼換熱管與控制的無縫連接，避免腐蝕。 四是內(nèi)孔焊接技術(shù)的焊接接頭采用對接技術(shù)，大大提高了承載能力。 第五，采用內(nèi)孔焊接技術(shù)，不會產(chǎn)生膨脹管的殘余應(yīng)力。 六、采用內(nèi)孔焊接技術(shù)，不會在焊接接頭根部產(chǎn)生更多的應(yīng)力集中，保證不銹鋼換熱管在運行過程中不開裂； 第七，相對容易進行射線探傷，從而更好地保證焊接質(zhì)量。

(2)內(nèi)孔焊接技術(shù)的缺點

第一不銹鋼內(nèi)波和螺紋換熱管，管板的加工和裝配精度要求非常高，很難達到這個精度； 其次，要使用優(yōu)質(zhì)的焊接設(shè)備； 三、焊接工藝的工藝要求非常嚴(yán)格，需要熟練的技術(shù)，只有合格的專業(yè)人員才能操作； 第四，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，維修難度大，焊縫檢查也困難； 第五，生產(chǎn)周期過長。 總之，上述缺點的存在，使得內(nèi)孔焊接技術(shù)仍然難以采用。

內(nèi)孔焊接結(jié)構(gòu)具有多樣化的特點。 不銹鋼換熱管及管程殼為材質(zhì)，管板為III級材質(zhì)，殼程殼為Q345R材質(zhì)，規(guī)格為Φ25×2mm，共1268件。 不銹鋼換熱管和管板都是用不銹鋼制作的，管板的厚度比較厚，不銹鋼換熱管的數(shù)量也比較多。 因此，采用內(nèi)孔焊接技術(shù)的工作量非常大。 由于不銹鋼材料受熱容易膨脹，焊接處容易因焊后溫度升高而變形，又由于厚板焊接接頭的殘余應(yīng)力比較大，導(dǎo)熱系數(shù)比較低，且熱量蓄積后不易散失，造成溫度過高。 集中。 因此焊接接頭處的腐蝕較低。 為解決上述焊縫殘余應(yīng)力問題，可采用機械加工，在每個焊縫處加工圓形缺口，以釋放焊縫殘余應(yīng)力，加速熱量散失。

3、內(nèi)孔焊接工藝及設(shè)備

內(nèi)孔焊接工藝采用全位置數(shù)控脈沖自動氬弧焊設(shè)備，采用內(nèi)孔焊頭。 焊接時，頭部深入管孔內(nèi)部。 由于采用自動化技術(shù)，在計算機上進行一定的編程設(shè)定，設(shè)定一定的焊接參數(shù)，如脈沖電流、頻率等。 采用這種內(nèi)孔焊接工藝和設(shè)備，使焊接處于高度自動化狀態(tài)。 因此，該焊接工藝避免了人為的不穩(wěn)定操作因素，使焊接質(zhì)量較高。 某公司使用WZM1-400管板全位置數(shù)控脈沖自動氬弧焊機。 該設(shè)備由內(nèi)孔焊頭、可編程控制箱、遙控器、焊接電源和冷卻系統(tǒng)組成。

(1) 內(nèi)孔焊頭

送絲器、吊架、中心桿、定位環(huán)、調(diào)整盤和進氣管共同構(gòu)成內(nèi)孔焊頭。 內(nèi)孔焊頭的工作原理是：首先，焊接深度由調(diào)節(jié)盤控制； 做好焊接工藝參數(shù)，六是進行全位置自動焊接成型。

(2) 遙控器

遙控器主要控制焊接的啟停、氬氣輸送的啟停、焊頭的調(diào)節(jié)，確保焊接過程的方便性和準(zhǔn)確性。

(3) 可編程控制箱

可編程控制箱采用先進的西門子CPU，彩色屏幕，可觸摸操作，全數(shù)字顯示，滿足內(nèi)孔焊接工藝的所有參數(shù)設(shè)置要求。

(4)焊接電源

焊接電源采用先進的YC-400TX電源，質(zhì)量安全可靠。

(5) 冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)的作用是冷卻焊接設(shè)備。 冷卻系統(tǒng)可直接對焊嘴進行冷卻，延長焊嘴的使用壽命。

由于某公司的不銹鋼換熱管、管板采用不銹鋼材質(zhì)，為保證不銹鋼換熱管、管板背面在內(nèi)孔焊時不被氧化，采用氬氣保護。是在焊接時專門設(shè)置的。 具體操作是：先不焊接管板和殼程筒體，焊接時要留有足夠的空間用氬氣保護。

4、內(nèi)孔焊焊接工藝試驗

在內(nèi)孔焊接前，可以進行焊接工藝試驗，獲取必要的焊接參數(shù)，從而在產(chǎn)品生產(chǎn)中積累足夠的參數(shù)信息，減少產(chǎn)品焊接不合格的發(fā)生，通過大量的焊接試驗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)，提高了焊接質(zhì)量。

(1)模擬試品的結(jié)構(gòu)及尺寸

模擬試驗產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)與待生產(chǎn)產(chǎn)品相似或相同。

(2) 獲取焊接過程的實驗參數(shù)

不同型號的不銹鋼換熱管有不同的焊接位置和相應(yīng)的焊接參數(shù)。 內(nèi)孔焊焊接工藝的一般程序是：首先，按下遙控器的啟動按鈕，發(fā)射氬氣； 二是高頻起弧，起弧后在起弧點停留片刻。 第三，利用電弧預(yù)熱焊接區(qū)，建立標(biāo)準(zhǔn)熔池； 然后，按遙控器上相應(yīng)的按鈕，發(fā)出脈沖電流，同時讓機頭轉(zhuǎn)動，在焊接處周圍焊接完成后，脈沖電流開始減弱； 最后，經(jīng)過一段時間后，焊頭停止轉(zhuǎn)動，送氣延遲。 經(jīng)過反復(fù)試驗驗證，獲得了足夠的焊接參數(shù)。

5、內(nèi)孔焊接技術(shù)的具體應(yīng)用

以某公司生產(chǎn)低壓反應(yīng)水凝汽器工藝為例，說明內(nèi)孔焊接工藝的焊接工藝及要求：

(1)清理管板口及外表面的污垢、鐵銹等雜質(zhì)，殘留的雜質(zhì)直接影響焊接質(zhì)量。

(2)設(shè)置得到的焊接工藝試驗參數(shù)，并根據(jù)具體生產(chǎn)要求調(diào)整參數(shù)。

(3)檢查管路(水、氣)是否通暢。

(4)固定好管板，防止焊接時變形。

(5)用水平量尺測量管板是否垂直，并根據(jù)管板水平調(diào)整焊接接頭。

(6)不銹鋼換熱管、管板裝配時，嚴(yán)禁全部裝配完畢后再進行焊接，應(yīng)逐一裝配焊接。

2.結(jié)論

首先，從內(nèi)孔焊接技術(shù)的結(jié)構(gòu)特點和形式可以發(fā)現(xiàn)，內(nèi)孔焊接技術(shù)可以有效降低不銹鋼換熱管與管板焊接形成的殘余應(yīng)力，有效避免不銹鋼換熱管及管板。 管板之間有縫隙，使腐蝕性物質(zhì)無處積聚，焊接接頭根部切口處不會產(chǎn)生應(yīng)力集中，使產(chǎn)品在運行中不易開裂。

二、某公司使用WZM1-400管板全位置數(shù)控脈沖自動氬弧焊機。 該設(shè)備由內(nèi)孔焊頭、可編程控制箱、遙控器、焊接電源和冷卻系統(tǒng)組成。 通過本設(shè)備的焊接工藝試驗，可以獲得產(chǎn)品生產(chǎn)所必需的焊接參數(shù)，使產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的焊接接頭工藝符合相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

三、內(nèi)孔焊接技術(shù)在某公司低壓反應(yīng)水冷凝器生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，為內(nèi)孔焊接技術(shù)積累了相當(dāng)?shù)募夹g(shù)參數(shù)和經(jīng)驗，為今后產(chǎn)品生產(chǎn)中內(nèi)孔焊接技術(shù)的應(yīng)用提供了指導(dǎo).