CN107999933A - 喷泉式布管内孔焊接结构及焊接方法 - Google Patents
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Abstract
喷泉式布管内孔焊接结构及焊接方法。由于换热管弯曲半径和长度几乎各不相同,穿管、装配难度大;换热管之间相互干涉,焊错不同规格的换热管或者漏焊某一根换热管均无法返修;布管顺序与方向没有规律,操作空间狭窄,难度大。本发明组成包括:管板(1)和换热管(3),所述的管板与所述的换热管连接处设置台阶(2),所述的管板与所述的换热管焊接处(4)采用全位置焊。本发明用于喷泉式布管内孔焊接结构及焊接方法。
Description
技术领域:
本发明涉及一种喷泉式布管内孔焊接结构及焊接方法,属于内孔焊技术领域。
背景技术:
常规焊接结构管子与管板孔之间存在间隙,易产生间隙腐蚀、过热等问题;焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀和破裂,胀接结构形式,由于胀接变形存在较大的参与应力,易产生应力腐蚀,而且在使用温度较高时,由于材料的蠕变使胀接残余应力松弛,引起接头松动或脱落,造成泄漏。
内孔焊结构可避免管子-管板之间的缝隙存在于工况中,防止腐蚀介质聚积,有效减少间隙腐蚀、应力腐蚀、疲劳破裂等问题。内孔焊是重要换热器管子-管板结构的一项重大改革,广泛应用于重要设备。
内孔焊存在以下技术难点:(1)对管板的孔径尺寸、位置精度、凸台尺寸精度以及换热管端部垂直度等要求很高;(2)对管板与换热管的装配要求严,要确保换热管与管孔的错边量、间隙等;(3)由于无法观察熔池形状并实时调整焊接参数,需确保焊接的稳定再现性;(4)返修困难,实际产品可能根本无法返修;(5)受管板孔径尺寸限制,大部分内孔焊难以实现填丝焊,容易造成焊缝减薄、极易产生气孔等缺陷;(6)无论是全位置焊还是横焊,均会在管孔内部形成下塌,影响管孔内部尺寸。
而废热锅炉等换热产品在采用内孔焊的同时还采用了喷泉式布管,将管板沿径向分为中心管区和***管区,中心管区为管程介质进口,***管区为管程介质出口,在管箱内部还设有介质分隔箱,以确保介质沿中心管区进入换热管再由***管区流出。这种布管方式给内孔焊带来了极大的焊接难度,由于换热管弯曲半径和长度几乎各不相同,穿管、装配难度大;换热管之间相互干涉,焊错不同规格的换热管或者漏焊某一根换热管均无法返修;布管顺序与方向没有规律,操作空间狭窄,难度大,焊接缺陷难以返修;焊接一定数量换热管后,中心管区没有操作空间和可视条件,带来了以下问题:a. 穿管引导头无法取出;b.待焊接区域无法清理;c. 无法调整焊枪钨极至合适的位置;d. 背面氩气保护罩无法安装;e. 焊接质量无法目视检测;f. 焊接缺陷无法返修。
发明内容:
本发明的目的是克服现有内孔焊以及喷泉式布管焊接所存在的问题,提供一种保证焊接质量,保证足够的操作空间的喷泉式布管内孔焊接结构及焊接方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现:
一种喷泉式布管内孔焊接结构,其组成包括:管板和换热管,所述的管板与所述的换热管连接处设置台阶,所述的管板与所述的换热管焊接处采用全位置焊;所述的全位置焊按照顺时针排列分为起弧区及收弧区、上坡焊、上-仰混合区、仰焊区、下-仰混合区和向下立焊区。
所述的喷泉式布管内孔焊接结构,所述的管板与所述的换热管连接处的台阶的长度为10mm,高度为0.5-1mm,厚度为0.6mm。
所述的喷泉式布管内孔焊接结构,所述的起弧区及收弧区和所述的上坡焊和所述的上-仰混合区和所述的仰焊区和所述的下-仰混合区和所述的向下立焊区的角度范围都为30°。
一种喷泉式布管内孔焊接结构的焊接方法,该方法包括如下步骤:
(1)采用可调式顶紧工装,将换热管调平、顶紧;
(2)利用三维软件模拟穿管过程,留出操作空间,给定穿管顺序,按顺序逐根穿管、逐根焊接;
(3)焊前采用清理工具,配合使用无水酒精或丙酮,去除待焊区及周围的油污影响焊接质量的杂质;
(4)使用引导定位工装,引导换热管进行装配;
(5)焊前使用内窥镜配合反射镜进行装配质量检查,在管板凸台与换热管装配无间隙后方可焊接;
(6)使用比对工具根据管板的深度来调整***的钨极位置;
(7)焊接产品前,先焊接按例比缩小的模拟件,焊接完成后进行检测,再检测合格后设定内孔焊焊缝尺寸,采用钨极氩弧自熔焊对喷泉式布管焊接;
(8)用内窥镜检测喷泉式布管内孔焊的内部成形。
有益效果:
1.本发明通过采用钨极氩弧自熔焊进行焊接之后100%RT和100%PT合格,拉脱力F≥72199N,屈服强度YS450℃≥181MPa,宏、微观及金相组织,耐压性检验,水压和氦检漏检验合格。
本发明采用可调式顶紧工装,将换热管调平、顶紧,保证了换热管的装配精度和稳定性。
本发明使用引导定位工装,引导换热管装配、防止换热管凸台损伤。
本发明可以随时观察熔池形状并实时调整焊接参数,需确保焊接的稳定性,避免了焊接过程中不同焊接区域的下塌现象。
本发明焊前采用清理工具,配合使用无水酒精或丙酮,去除了待焊区及周围的油污影响焊接质量的杂质;
6.本发明使用比对工具根据管板的深度来调整***的钨极位置,保证了钨极位置的准确性。
本发明将采用全位置焊,并且分为了起弧区、上坡焊、仰焊区、下-仰混合区、向下立焊区和收弧区,可以根据每个焊接区域来调整焊接参数,保证焊接质量,提高焊接效率。
附图说明:
附图1是本发明的结构示意图;
附图2是本发明全位置焊的分区示意图;
图中:1、管板;2、台阶;3、换热管;4、焊接处;5、起弧区;6、上坡焊;7、上-仰混合区;8、仰焊区;9、下-仰混合区;10、向下立焊区;11、收弧区。
具体实施方式:
实施例1:
一种喷泉式布管内孔焊接结构,其组成包括:管板1和换热管3,所述的管板与所述的换热管连接处设置台阶2,所述的管板与所述的换热管焊接处4采用全位置焊;所述的全位置焊按照顺时针排列分为起弧区5及收弧区11、上坡焊6、上-仰混合区7、仰焊区8、下-仰混合区9和向下立焊区10。
实施例2:
根据实施例1所述的喷泉式布管内孔焊接结构,所述的管板与所述的换热管连接处的台阶的长度为10mm,高度为0.5-1mm,厚度为0.6mm。
实施例3:
根据实施例1所述的喷泉式布管内孔焊接结构,所述的起弧区及收弧区和所述的上坡焊和所述的上-仰混合区和所述的仰焊区和所述的下-仰混合区和所述的向下立焊区的角度范围都为30°;每个焊区的钨极氩弧自熔焊的参数如下表所示:
实施例4:
一种喷泉式布管内孔焊接结构的焊接方法,该方法包括如下步骤:
(1)采用可调式顶紧工装,将换热管调平、顶紧;
(2)利用三维软件模拟穿管过程,留出操作空间,给定穿管顺序,按顺序逐根穿管、逐根焊接;
(3)焊前采用清理工具,配合使用无水酒精或丙酮,去除待焊区及周围的油污影响焊接质量的杂质;
(4)使用引导定位工装,引导换热管进行装配;
(5)焊前使用内窥镜配合反射镜进行装配质量检查,在管板凸台与换热管装配无间隙后方可焊接;
(6)使用比对工具根据管板的深度来调整***的钨极位置;
(7)焊接产品前,先焊接按例比缩小的模拟件,焊接完成后进行检测,再检测合格后设定内孔焊焊缝尺寸,采用钨极氩弧自熔焊对喷泉式布管焊接;
(8)用内窥镜检测喷泉式布管内孔焊的内部成形。
Claims (4)
1.一种喷泉式布管内孔焊接结构,其组成包括:管板和换热管,其特征是:所述的管板与所述的换热管连接处设置台阶,所述的管板与所述的换热管焊接处采用全位置焊;所述的全位置焊按照顺时针排列分为起弧区及收弧区、上坡焊、上-仰混合区、仰焊区、下-仰混合区和向下立焊区。
2.根据权利要求1所述的喷泉式布管内孔焊接结构,其特征是:所述的管板与所述的换热管连接处的台阶的长度为10mm,高度为0.5-1mm,厚度为0.6mm。
3.根据权利要求1或2所述的喷泉式布管内孔焊接结构,其特征是:所述的起弧区及收弧区和所述的上坡焊和所述的上-仰混合区和所述的仰焊区和所述的下-仰混合区和所述的向下立焊区的角度范围都为30°。
4.一种权利要求1-3之一所述的喷泉式布管内孔焊接结构的焊接方法,其特征是:该方法包括如下步骤:
(1)采用可调式顶紧工装,将换热管调平、顶紧;
(2)利用三维软件模拟穿管过程,留出操作空间,给定穿管顺序,按顺序逐根穿管、逐根焊接;
(3)焊前采用清理工具,配合使用无水酒精或丙酮,去除待焊区及周围的油污影响焊接质量的杂质;
(4)使用引导定位工装,引导换热管进行装配;
(5)焊前使用内窥镜配合反射镜进行装配质量检查,在管板凸台与换热管装配无间隙后方可焊接;
(6)使用比对工具根据管板的深度来调整***的钨极位置;
(7)焊接产品前,先焊接按例比缩小的模拟件,焊接完成后进行检测,再检测合格后设定内孔焊焊缝尺寸,采用钨极氩弧自熔焊对喷泉式布管焊接;
(8)用内窥镜检测喷泉式布管内孔焊的内部成形。
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