CN112059372A - 薄壁空冷器基管与管板焊接工艺 - Google Patents

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石世信
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Abstract

本发明涉及一种薄壁空冷器基管与管板焊接工艺，采用脉冲TIG焊方法，焊接设备使用MESSER POLYSUODE焊机，AUTOTIG250 POLYSOUDE电源配置TS60机头，MCP150编程器进行编程；焊接参数设置如下：预送气时间3s，预热时间3s，预热电流70A，峰值电流150A，峰值时间120ms，基值电流67A，基值时间200s，焊接速度100.5mm/min，电流衰减时间3s，气流量8～10L/min；钨极采用直径为2.5mm的铈钨极，焊接时，基管与管板采用胀接的机械定位方式，并且采用工装，将管端与管孔贴合紧密，管端伸出管板的长度为1.5～2mm。其焊接试板、焊接接头表面光滑，焊缝均匀。

Description

薄壁空冷器基管与管板焊接工艺
【技术领域】
本发明涉及空冷器的生产技术领域，具体涉及一种薄壁空冷器基管与管板焊接工艺。
【背景技术】
在薄壁空冷器中，基管与管板之间的焊接连接，一直是生产企业所需解决的难题。基管与管板焊接接头在运行过程中发生泄漏是薄壁空冷器不能正常工作的主要原因。
基管与管板焊接接头要求焊缝成形均匀，根部熔合良好，焊缝厚度满足设计要求，焊后管孔的内缩量一般不超过管孔内径的10％。对于薄壁空冷器的基管与管板焊接接头，允许形成熔池的体积小，否则会导致管孔内缩量超标，影响进一步的胀管工序和工作时的换热效率。因此，在焊接时必须严格控制焊接热输入、熔池形状，使焊接接头处既形成完整的熔池又不使管口出现过大的内缩。
管壁厚度1mm以下的的基管与管板焊接接头，在焊接过程中管端容易向内翻边，无法将基管与管板焊接在一起。主要原因是基管与管板装配后总有一定的间隙，管板厚而基管薄，焊接时管板孔边缘还未熔化而基管已熔化，从而造成基管向内翻边，无法形成焊接熔池。由于奥氏体不锈钢的导热率仅为碳钢的1/2左右，更容易产生管端向内翻边现象。
【发明内容】
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种焊缝成形均匀，根部熔合良好，焊缝厚度满足设计要求的薄壁空冷器基管与管板焊接工艺。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：薄壁空冷器基管与管板焊接工艺，采用脉冲TIG焊方法，焊接设备使用MESSER POLYSUODE焊机，AUTOTIG250 POLYSOUDE电源配置TS60机头，MCP150编程器进行编程；焊接参数设置如下：预送气时间3s，预热时间3s，预热电流70A，峰值电流150A，峰值时间120ms，基值电流67A，基值时间200s，焊接速度100.5mm/min，电流衰减时间3s，气流量8～10L/min；钨极采用直径为2.5mm的铈钨极，焊接时，基管与管板采用胀接的机械定位方式，并且采用工装，将管端与管孔贴合紧密，管端伸出管板的长度为1.5～2mm。
本发明中的薄壁空冷器基管与管板焊接工艺进一步设置为：所述工装选用与基管硬度相当的不锈钢，加工成锥形扩口结构，将小头***基管的关口，适度锤击工装的大头侧，使基管的管口扩大，使管口壁与管板贴紧。
本发明中的薄壁空冷器基管与管板焊接工艺进一步设置为：所述焊接参数，钨极与管板的距离为1.5～2mm，钨极距管壁的距离为1.5～2mm，钨极与管轴线相平行，起弧位置为9点，焊缝搭接长度不小于5mm。
本发明中的薄壁空冷器基管与管板焊接工艺进一步设置为：所述钨极的尖端锥角为20～30°，钨极顶端的半径为0.3～0.5mm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：上述的薄壁空冷器基管与管板焊接工艺，其焊接试板、焊接接头表面光滑，焊缝均匀。剖开焊缝检查，焊缝根部熔合良好，焊缝尺寸满足要求。上述工艺用于产品焊接，取得了满意结果，经密封性检查和表面100％渗透检查，一次合格。安装后产品运行状况一直良好，未发生管端焊缝泄漏现象。
【具体实施方式】
下面通过具体实施例对本发明所述的薄壁空冷器基管与管板焊接工艺作进一步的详细描述。
薄壁空冷器基管与管板焊接工艺：
采用脉冲TIG焊方法，焊接过程脉冲式加热，熔池金属高温停留时间短，金属冷却快，并且电弧挺度好，能量集中，适用于全位置焊接头，有利于调整焊接能量和控制熔池形状，使焊缝一周的成型均匀，焊接过程稳定，是最为理想的焊接薄壁基管与管板接头的工艺方法。
焊接设备使用MESSER POLYSUODE焊机，AUTOTIG250POLYSOUDE电源配置TS60机头，MCP150编程器进行编程；该设备能够对提前送气、滞后停气、预热及脉冲参数等全位置基管—管板自动焊所必须的参数进行编程，满足焊接过程对程序参数的要求和参数的精确执行。焊接参数设置如下：预送气时间3s，预热时间3s，预热电流70A，峰值电流150A，峰值时间120ms，基值电流67A，基值时间200s，焊接速度100.5mm/min，电流衰减时间3s，气流量8～10L/min。焊接参数是否适当直接影响焊接质量，焊接参数的调整是制定焊接工艺的重要依据。对于基管—管板的焊接，焊接参数对接头内在质量和外观成形均有影响。
钨极采用直径为2.5mm的铈钨极，所述钨极的尖端锥角为20～30°，钨极顶端的半径为0.3～0.5mm。钨极与管板的距离为1.5～2mm，钨极距管壁的距离为1.5～2mm，钨极与管轴线相平行，起弧位置为9点，焊缝搭接长度不小于5mm。钨极的规格和端部形状影响许用电流、引弧、稳弧以及焊缝熔深、熔宽。本试验要求焊缝具有较大的熔深、较小的熔宽，因此，使用尖端锥角较小的钨极。
焊接时，钨极距管板的距离小，点焊定位，焊点处易短路造成断弧，焊点两侧熔合不好，因此，基管与管板采用胀接的机械定位方式，机械胀定位后，管端与管板间仍然存在间隙，为防止管端向内翻边，采用工装，将管端与管孔贴合紧密，使焊接过程中管端与管孔温度保持一致，同时熔化，形成共同的焊接熔池而达到焊接的目的。所述工装选用与基管硬度相当的不锈钢，加工成锥形扩口结构，将小头***基管的关口，适度锤击工装的大头侧，使基管的管口扩大，使管口壁与管板贴紧。按设计要求的有效焊缝厚度应不小于1倍的管壁厚度即大于等于0.8mm。为此，按上述要求，管板不需要倒角。因管壁较薄，焊后无法保留管端，管端伸出管板的长度为1.5～2mm。
上述薄壁空冷器基管与管板焊接工艺经实施表明：
(1)脉冲TIG焊接方法可精确地控制焊接热输入和熔池尺寸，是焊接不锈钢薄壁空冷器基管与管板接头的最佳焊接工艺；
(2)焊接参数，钨极位置、钨极形状对基管—管板接头质量有重要影响；
(3)适当的管端伸出尺寸是得到良好的焊缝成形和符合要求焊缝尺寸的重要条件；
(4)薄壁管与管板相焊时，采用适当的工装使管口贴紧管板孔也是保证焊接质量的重要环节。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：上述的薄壁空冷器基管与管板焊接工艺，其焊接试板、焊接接头表面光滑，焊缝均匀。剖开焊缝检查，焊缝根部熔合良好，焊缝尺寸满足要求。上述工艺用于产品焊接，取得了满意结果，经密封性检查和表面100％渗透检查，一次合格。安装后产品运行状况一直良好，未发生管端焊缝泄漏现象。
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.薄壁空冷器基管与管板焊接工艺，其特征在于：采用脉冲TIG焊方法，焊接设备使用MESSER POLYSUODE焊机，AUTOTIG250 POLYSOUDE电源配置TS60机头，MCP150编程器进行编程；焊接参数设置如下：预送气时间3s，预热时间3s，预热电流70A，峰值电流150A，峰值时间120ms，基值电流67A，基值时间200s，焊接速度100.5mm/min，电流衰减时间3s，气流量8～10L/min；钨极采用直径为2.5mm的铈钨极，焊接时，基管与管板采用胀接的机械定位方式，并且采用工装，将管端与管孔贴合紧密，管端伸出管板的长度为1.5～2mm。
2.如权利要求1所述的薄壁空冷器基管与管板焊接工艺，其特征在于：所述工装选用与基管硬度相当的不锈钢，加工成锥形扩口结构，将小头***基管的关口，适度锤击工装的大头侧，使基管的管口扩大，使管口壁与管板贴紧。
3.如权利要求1或2所述的薄壁空冷器基管与管板焊接工艺，其特征在于：所述焊接参数，钨极与管板的距离为1.5～2mm，钨极距管壁的距离为1.5～2mm，钨极与管轴线相平行，起弧位置为9点，焊缝搭接长度不小于5mm。
4.如权利要求1或2所述的薄壁空冷器基管与管板焊接工艺，其特征在于：所述钨极的尖端锥角为20～30°，钨极顶端的半径为0.3～0.5mm。
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