寬通道焊接式板式換熱器修復(fù)工藝

賈本明

（中國(guó)鋁業(yè)山西分公司檢修分廠 山西 河津 043304）

0 前言

我公司80萬(wàn)噸氧化鋁種分槽寬通道焊接式板式換熱器系法國(guó)進(jìn)口設(shè)備。其作用為：

長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，個(gè)別換熱器板片磨損泄漏，一般在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行堵焊。但隨著泄漏板片的增多，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法修復(fù)，必須進(jìn)行大修。

此設(shè)備重15.35噸，板片材質(zhì)為316L奧氏體不銹鋼，結(jié)構(gòu)緊湊，制作工藝復(fù)雜，拆除大修技術(shù)難度大。如果由專業(yè)廠家修復(fù)，費(fèi)用至少需60萬(wàn)，為降本增效，我單位決定組成攻關(guān)組，自主修復(fù)。

1 修復(fù)工藝

1.1 試壓，檢查損壞板片

1.1.1 打開(kāi)板側(cè)兩端法蘭封蓋，用壓縮空氣將板片間積料、雜物等吹掃干凈。然后用高壓水槍對(duì)結(jié)疤進(jìn)行清理。

1.1.2 清理合格后，在管側(cè)法蘭處加盲板及打壓盲板，使用1.6MPa壓力表，加水試漏點(diǎn)。試驗(yàn)壓力為0.5MPa。

1.1.3 在板側(cè)觀察漏點(diǎn)，將泄漏板片做好標(biāo)記并記錄。

1.1.4 泄壓放水，準(zhǔn)備拆解。

1.2 拆解板片

1.2.1 拆除壓板連接螺絲，移除上壓板。

1.2.2 拆除管側(cè)封蓋，做好方向標(biāo)記。

1.2.3 在管側(cè)法蘭外畫切割線，切割線位置離換熱器本體應(yīng)保持20mm距離，防止割傷板片。

1.2.4 清理切割線附近雜物，并在管側(cè)法蘭上做位置標(biāo)記。1.2.5 用空氣等離子切割機(jī)割除管側(cè)法蘭及隔板，將法蘭吊放至指定位置存放。

1.2.6 在板側(cè)法蘭處，根據(jù)泄漏板片位置劃線切割，使法蘭與板片脫離。

1.2.7 用碳弧氣刨將法蘭切割后多余焊肉刨除，碳棒直徑Φ6mm、電流350～380A，氣刨時(shí)防止損傷板片。

1.2.8 用空氣等離子切割機(jī)將板片層間連接縫割開(kāi)，把需要修復(fù)的板片逐片拆解，吊放至指定位置，并用鋼字頭或樣沖打上順序及方向標(biāo)記。切割時(shí)保證割縫平直，必要時(shí)可使用輔助工具。

1.3 板片清理

1.3.1 用高壓水將板片內(nèi)外反復(fù)沖洗，必要時(shí)進(jìn)行酸洗，清除殘余料漿，并將板片側(cè)立晾干。

1.3.2 用電動(dòng)鋼絲刷將板片正反面全部打磨，徹底清除殘留物。

1.3.3 用角向磨光機(jī)磨去割縫切口處氧化渣，直至露出金屬光澤。

1.4 板片修復(fù)

1.4.1 檢查板片漏點(diǎn)及溝槽位置，做好標(biāo)記并記錄。

1.4.2 漏點(diǎn)位置焊補(bǔ)。根據(jù)缺陷位置尺寸，制備不銹鋼板一塊，覆蓋在漏點(diǎn)位置，材質(zhì)及厚度與母材相同，焊接將待焊部位打磨干凈。焊接方法采用手工鎢極氬弧焊，焊材：ER316L（00Cr19Ni12Mo2下同）氬弧焊絲，焊絲直徑：Φ2.5，焊接電流60～65A。焊接工藝要點(diǎn)：小電流、窄焊道、快焊速、避免局部高溫停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，盡量使用高頻引弧或用引弧板，不許在焊件上接觸引弧，防止污染焊縫。焊縫與母材呈園滑過(guò)渡，收弧時(shí)使用衰減滅弧并填滿弧坑。焊完后，將貼板邊緣打磨成斜坡?tīng)睿怪c板片成流線形。

1.4.3 溝槽位置補(bǔ)焊。板面溝槽深度超過(guò)母材1/3時(shí)，必須補(bǔ)焊。補(bǔ)焊方法：手工鎢板氬弧焊，焊材：ER316L，焊絲直徑：Φ1.2。補(bǔ)焊過(guò)程分打底和重熔兩步進(jìn)行：打底焊電流為30～32A，填滿溝槽，避免焊穿。重熔電流48～50A，確保填充金屬與母材熔合良好，余高0～0.5，超出部分打磨掉。

1.4.4 其它檢查補(bǔ)焊。檢查板片側(cè)及管側(cè)割縫處因切割或其它原因造成的缺損現(xiàn)象以及因修復(fù)需要拆除的支撐角鋼，需進(jìn)行恢復(fù)性補(bǔ)焊，焊接工藝遵照1.4.2。焊完后修磨焊點(diǎn)，支撐角鋼端部打平，并與板片焊接。

1.5 單片打壓

焊接修復(fù)完后，制作專用臨措，對(duì)每個(gè)單片進(jìn)行0.4MPa水壓試驗(yàn)，檢查板片有無(wú)漏點(diǎn)。合格后,將板片集中擺放,準(zhǔn)備組裝。

1.6 組裝

板片組裝前應(yīng)再一次進(jìn)行清理，為保證焊縫質(zhì)量，割縫處內(nèi)外兩面都應(yīng)仔細(xì)打磨，并做好防護(hù)措施，避免焊縫二次污染。組裝時(shí)，根據(jù)板片編號(hào)順序逐片組裝，全部組裝完成后整體焊接。組裝采用點(diǎn)固焊，坡口型式為Ι型，組對(duì)間隙2.0～2.5mm，焊點(diǎn)長(zhǎng)度25～30mm，采用鎢極氬弧焊焊接，高頻無(wú)接觸引弧，電流70～72A，氬氣流量8～10L/min，焊接速度85～105mm/min焊絲直徑Φ2.5mm焊材ER316L。焊接過(guò)程嚴(yán)格遵守1.4.2不銹鋼焊接工藝要點(diǎn)。

1.7 板片焊接

焊接順序整體上采用自下而上逐層焊接，盡量使焊縫能夠自由收縮，減少焊接變形，單層焊接采用逐步退焊法，可有效減少變形。每段焊接長(zhǎng)度為350～400mm，最好有兩名焊工在雙側(cè)對(duì)稱焊接，避免兩邊收縮不勻。

焊接方法采用手工鎢極氬弧焊，焊接過(guò)程中保持氬氣對(duì)熔池良好保護(hù)。送絲要平穩(wěn)，避免焊絲隨意脫離保護(hù)區(qū)，防止氧化。嚴(yán)格遵守奧氏體不銹鋼焊接規(guī)范，采用小電流，快焊速，焊接工藝參數(shù)見(jiàn)下表1。

表1 板片焊接工藝參數(shù)

1.8 法蘭焊接

換熱片全部焊完檢查合格后，進(jìn)行法蘭恢復(fù)。因?yàn)楣軅?cè)法蘭恢復(fù)后會(huì)影響板側(cè)法蘭焊接。所以必須先恢復(fù)板側(cè)法蘭，板側(cè)法蘭焊完后再恢復(fù)管側(cè)法蘭。具體步驟如下：

1.8.1 板側(cè)法蘭恢復(fù)。板側(cè)法蘭屬于局部恢復(fù),所以法蘭與板片連接處采用貼補(bǔ)方法，貼補(bǔ)材料與母材相同，為316L。貼補(bǔ)前,先將待焊處用角向磨光機(jī)徹底打磨直至露出金屬光澤,低凹處預(yù)先補(bǔ)焊，然后磨平。貼板規(guī)格視法蘭與板片縫隙大小而定，可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)修整，以保證貼合嚴(yán)密。焊接工藝采用焊條電弧焊，焊材為奧氏體不銹鋼焊條，型號(hào)A022，直徑Φ3.2，電流90～110A。采用快焊速，不擺動(dòng)，多層多道焊。立焊時(shí)焊條擺動(dòng)幅度不超過(guò)焊條直徑的3倍，里外滿焊。全部焊完后進(jìn)行外觀檢查，焊縫表面不得有夾渣、裂紋、氣孔、未熔合等明顯缺陷。如有，應(yīng)及時(shí)焊補(bǔ)處理。焊接完畢后，對(duì)板側(cè)通道進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)合格才可恢復(fù)管側(cè)法蘭。水壓試驗(yàn)應(yīng)遵照(八.1項(xiàng))進(jìn)行。

1.8.2 管側(cè)法蘭恢復(fù)。管側(cè)法蘭恢復(fù)前同樣先打磨干凈，補(bǔ)焊、磨平。裝配時(shí)保證法蘭的平整度以垂直度，以及法蘭、板片底座與壓板之間的尺寸精度，誤差不超過(guò)0.5mm。焊接工藝及要求同（六.1項(xiàng)）。焊接完畢并檢查合格后進(jìn)行水壓試驗(yàn).

1.9 水壓試驗(yàn)

按照設(shè)備設(shè)計(jì)要求,設(shè)備最大工作壓力為0.8MPa，試驗(yàn)壓力為1.04MPa。根據(jù)施工需要，水壓試驗(yàn)分兩步進(jìn)行：

1.9.1 板側(cè)法蘭焊完后應(yīng)先進(jìn)行一次水壓試驗(yàn)。檢驗(yàn)板片及法蘭焊縫致密性。試驗(yàn)壓力為1.04MPa，用1.6MPa壓力表，水溫保持5度以上。升壓過(guò)程中，應(yīng)先開(kāi)至0.4MPa檢查一次，沒(méi)有漏點(diǎn)后再升至試驗(yàn)壓力，保持五分鐘后降至0.8MPa，然后進(jìn)行全面檢查。如有漏點(diǎn)，標(biāo)出記號(hào)并記錄，然后泄壓排水進(jìn)行補(bǔ)焊處理，嚴(yán)禁帶壓補(bǔ)焊。補(bǔ)焊完成后，加水再次試壓。確認(rèn)板側(cè)水壓試驗(yàn)合格后，泄壓放水，組對(duì)管側(cè)法蘭。焊完后再進(jìn)行整體壓力試驗(yàn)。

1.9.2 整體水壓試驗(yàn)前，將法蘭蓋和壓板全部緊固。先對(duì)板側(cè)進(jìn)行水壓試驗(yàn)，后對(duì)管側(cè)水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程及方法同上。

2 修復(fù)效果

本次換熱器大修，共成功修復(fù)板片17層，完成氬弧焊縫145m，整體焊接變形控制在5mm范圍內(nèi)。水壓試驗(yàn)一次成功，自2010年2月投入生產(chǎn)運(yùn)行至今6個(gè)月無(wú)泄露，完全能夠達(dá)到新設(shè)備設(shè)計(jì)的換熱效率，滿足生產(chǎn)需求。花費(fèi)成本10萬(wàn)元，節(jié)約維修費(fèi)用50萬(wàn)元。