换热器管束管子—管板的焊接
工艺
钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程
与操作
高中科
（中油庆阳石化公司 保运车间 甘肃 庆阳 745115）
摘 要： 主要从管板（16MnR ）和换热管φ25×2.5无缝钢管（10#钢）焊接性能，焊接工艺着手，对12台浮头式管束焊接和10台浮头式管束补焊从焊材的选择、焊接工艺、焊接效果等方面进行分析总结。
关键词 ：16Mn 焊接
材料
关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料
焊接工艺 焊接顺序
本车间承担公司12台浮头式换热器管束制作和10台管束补焊工作，我们采用手工电弧焊和有效的焊接工艺，取得良好的效果。其壳程介质为油品和液化气，管程介质为水，管板材质为16MnR（锻件），属于低合金结构钢，换热管为φ25×2.5无缝钢管，牌号为10#钢，属于低碳钢，它们焊接属于异种钢材焊接，其化学成分见表：
表1 母材化学成分
名 称
材 质
C
Mn
Si
Cr
Ni
S
P
管 板
16MnR
0.12～0.2
1.2～1.6
0.2～0.6
≤0.025
≤0.025
≤0.035
≤0.035
换热管
10#
0.07～0.14
0.35～0.65
0.17～0.37
≤0.15
≤0.25
≤0.035
≤0.035
1. 16MnR 钢焊接性分析
16MnR中由于Mn含量较高及含有一定量的C元素，致使焊缝热影区具有淬硬倾向和焊接接头的裂缝倾向，16Mn钢过热区出现马氏体等淬硬组织，尤其工件厚度＞50mm以上形成淬火区硬度明显增加，塑性韧性下降。
2. 焊接工艺
2.1 坡口加工：
φ25×2.5换热管采用G72锯床或手工锯下料
管板孔坡口采用摇臂钻床加工。根据坡口
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
原则，尽量减少焊缝横截面积，在保证焊缝根部全部焊透的前提下尽量减少坡口张开角度，缩小坡口宽度，坡口形式见图1。
焊接前φ25×2.5换热管管端150mm以内及管板孔周围铁锈、油污等杂质彻底清除干净，露出金属光泽，将管口毛刺和管板孔毛刺用锉修磨干净。换热器与管板连接型式见图2。
60°
d
d=25.25
3
2×45°
管板坡口加工示意图
1.5
45°
管板焊接结构图
2.2 焊接
方法
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：
为了保证焊接质量，延长换热器的使用寿命，采用手工电弧焊角缝填充焊平焊的焊接方法，整根焊条焊完一道焊口，立即扔掉，中间不留任何接头。
2.3 焊接材料的选择
根据焊接材料的设计原则，在保证焊接接头与母材相同的高温蠕复强度和抗淬化性的前提下改善其焊接性，即提高其抗裂性，应使用与母材成份基本相同的同类焊材，而且异种钢的焊接一般选用与较低强度等级钢材相匹配的焊条，但是由于换热器管板厚度＞50mm，使用条件苛刻，焊接接头中因管子和管板间存在着一定间隙，易引起介质的浓缩，所以容易产生缝隙腐蚀。因此，我们造用了牌号为J506，规格为φ2.5mm低氢钾型碱性焊条。焊条熔敷金属化学成分见表2。焊前对焊条进行250℃～300℃烘烤以便彻底除去水份，减少扩散氢含量和降低延迟裂缝敏感性。
表2 J506焊条化学成份
焊条
C
Mn
P
S
Si
Mo
J506
0.12
0.9
0.035
0.035
0.6
0.4～0.65
2.4 焊前预热
为了降低焊接应力，防止出现淬硬组织，消除装配过程中产生的铁锈、油迹等杂物。焊前采用氧气乙炔火焰将焊缝两侧母材均匀加热100℃～150℃以上，加热区域采用硅酸盐板保温。
2.5 焊接工艺参数
焊接时应适当增大焊接电流，减慢焊条速度，已选用了抗裂性强的低氢性焊条，焊接过程中焊到点焊位置时，将焊点用磨砂轮磨光机清除干净。
焊接参数见表3.
表3 焊接工艺参数
焊接方法
焊接层数
电源极性
焊接电流（A）
电弧电压（V）
焊接速度（mm/min）
手工电弧焊
1
直流反接
100～130
20～25
60～100
2.6 焊接顺序
换热器穿管完毕定位点焊固定后，便可进行焊接，焊接顺序直接影响到管束的组装质量和管板的平整度，我们这次应用的焊接顺序是由内向外条形对称焊。焊接顺序示意图如图3。
⑶
⑸
Ⅳ
Ⅶ
⑼
Ⅲ
定位满焊
⑺
⑾
Ⅱ
Ⅵ
Ⅴ
⑴
⑵
Ⅰ
⑿
⑻
Ⅱ
Ⅴ
Ⅲ
Ⅵ
⑽
Ⅳ
Ⅶ
⑹
⑷
图3 由内向外条形对称焊法
如图3示，首先在水平位置时两端各设一名焊工，按①、②、③……的顺序对称满焊固定，这种焊接固定顺序有如下优点：
1 将管板外圆周通过两端焊牢，防止管板由于焊接收缩而引起向内凸变形。
2 防止焊后管束产生扭曲变形。
其中按图中所圆横线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、……Ⅶ由内向外连续焊或间隔一孔焊接。这种施焊顺序如下有如下优点：
⑴可同时设4名焊工同时焊接，提高工效；
⑵由内向外施焊顺序便于焊接应力由固定端向自由端释放；
⑶对称焊接顺序使变形应力互相抵消；
⑷间隔一孔焊接可使管板受热分散，减少管板变形。
3． 结束语
12台浮头式换热器管束焊接完成后进行水压试验，合格率达到100%以上，试压补焊合格后彻底清除壳程和管程内的水渍，并用干燥的氮气封存。这12台换热器于2005年5月投入运行至今未发现异常情况和设备故障，节省了设备的检修和维修费用，证明焊接工艺是成功。
参考文献：
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手册
华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载
（焊接方法及设备.材料的焊接）北京：机械工业出版社，1995。
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［3］萧 前.化工机械制造工艺学.北京：中国石化出版社，1991。
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作者简介：高中科，男,( 1974--- )助理工程师,从事设备管理技术工作.
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