管板自動焊在加熱室中的應用

徐衛(wèi)中 謝國棟（浙江新安化工集團股份有限公司，浙江建德311600）

管板自動焊在加熱室中的應用

徐衛(wèi)中 謝國棟（浙江新安化工集團股份有限公司，浙江建德311600）

加熱室是某化工廠母液濃縮配置的主要設備，由于焊縫內部氣孔等缺陷存在易導致腐蝕。本文分析了在設備制造過程中氣孔產生的原因，決定采用管板全位置脈沖數控鎢極氬弧焊（以下簡稱：管板自動焊）的焊接方法來提高換熱器的制作質量。經實驗結果表明，此種方法能有效提高加熱室使用壽命，產生可觀的經濟效益。

管板自動焊；加熱室；試驗應用

一、現狀調查

經調查發(fā)現，設備使用15天至一月就要返修，返修后使用壽命為九個月至一年。而使用后舊設備管板腐蝕呈塊狀彌散不規(guī)則分布，局部腐蝕深度達2-4mm。腐蝕部位多分布于管板與換熱管連接焊縫上，上管板缺陷25處，下管板8處，大部分為穿透性圓形缺陷，其特點是上管板焊縫漏點多于下管板。

二、焊縫中產生氣孔缺陷的主要原因及管板自動焊的應用

1.經試驗分析得出焊縫中產生氣孔缺陷的三個主要因素：1）手工操作（法）。焊條電弧焊屬手工操作，受焊工的焊接技能、體力狀況、高空作業(yè)等人為因素及焊接環(huán)境隨機因素影響大；2）焊渣保護（法）。焊條電弧焊采用焊條焊接，靠焊縫表面的焊渣保護焊縫金屬，產生氣孔、點狀夾渣等缺陷在焊接中不易觀察；3）焊接時間長影響焊接質量（法）。加熱室換熱管與管板連接焊縫1206條，采用焊條電弧焊接，焊工連續(xù)作業(yè)時間長，焊接質量受焊工的體力狀況等人為因素影響大。這三種因素決定了焊接缺陷產生的隨機性和必然性。

2.目前專業(yè)生產換熱器廠家的管板焊接均采用管板自動焊。兩種焊接方法影響焊縫質量因素及焊接特點對比：1）管板自動焊特點：自動化程度高，全位置焊接，成形美觀，人為因素影響小。焊接金屬保護方式：氬氣保護，明弧焊接，焊工容易觀察缺陷產生情況。焊接時間：焊工連續(xù)作業(yè)時，焊接質量受焊工的體力狀況等人為因素影響小。2）焊條電弧焊特點：手工操作，平角焊，焊縫成形取決焊工技能，人為因素影響大。焊縫金屬保護方式：焊渣保護焊縫金屬，產生氣孔、點狀夾渣等缺陷在焊接中不易觀察。焊接時間：焊工連續(xù)作業(yè)時，焊接質量受焊工的體力狀況等人為因素影響大。經改進焊接工藝，提高焊縫內部質量，以管板自動焊代替焊條電弧焊，能有效提高加熱室使用壽命。

三、管板自動焊的試驗及焊接參數調整

1.管板自動焊焊機機頭定位棒進行改裝

因我廠管板自動焊使用的焊接換熱管徑和加熱室管徑參數不常用，無焊機定位棒，故據現場情況，對焊機定位棒改裝如圖1。

2.焊前準備

（1）熱管切割及清潔：下料時要單獨一根切割，保證端面垂直，長短齊平。料下好后將換熱管兩端各30毫米內用小的砂輪機打磨至金屬光澤，管板、管孔用蒸氣清洗皂化液及鐵屑，油污等臟物，合格后方可組裝。

（2）板的金加工質量要好：孔鉆的不宜太大，否則易使板一邊寬一邊窄，影響焊縫美觀。

圖1

（3）極的更換：管子較粗，選用電流較大，鎢極極易燒損，因將鎢極夾用φ3.0的鉆頭鉆孔，將φ2.4鎢極換成φ3.0的鎢極。

（4）管子對齊及清潔：將管子與管子敲齊，管子比管端長出6—7毫米，然后用丙酮將整個端面刷洗干凈，以清除穿管子時遺留下的銹和污物。

（5）接材料的選用：熱室的材料牌號管板是16MnR，換熱管為20號鋼，φ57×3.5 A、選用焊絲為ER50—6，規(guī)格φ1.0。

（6）氬氣的使用和要求：氬氣是一種比較理想的保護氣體，比空氣密度大25%，在平焊時能保護焊接電弧；它也是一種化學性質不活潑的氣體，在高溫下也不和金屬發(fā)生化學反應，避免了合金元素氧化燒損；氬氣還不溶于液態(tài)的金屬，不會引起氣孔。焊接時氬氣的含量要達到99.99%，

3.按GB151附錄對焊接接頭試驗，調試焊接參數。

為給加熱室管板焊接提供試驗依據，對焊接二層、三層、四層（道）的幾次不同工藝參數操作進行比較，考慮到效率及試驗試樣具備焊縫外觀無缺陷焊縫成形美觀和試樣焊縫剖面無缺陷焊角高度達到1.4倍的換熱管壁厚的兩大優(yōu)點，決定采用二層（道）焊縫焊接。

二層焊接的管板自動焊工藝參數，已達到GB151的要求，可用于加熱室實踐生產。

四、加熱室焊接效果驗證

加熱室焊接完成后，管板焊縫經外觀及著色檢驗沒有缺陷，設備壓力試驗沒有泄漏，投入使用狀況良好，從而延長了加熱室壽命，減少了返修次數，降低了因設備故障造成停產的經濟損失和返修過程中設備拆卸、修理、安裝的維修費用。

五、結語

管板自動焊的推廣使用及對管徑較大的換熱管焊接進行的有益試驗和探索，為后續(xù)換熱器的焊接積累了經驗。

［1］《焊接設備方法與設備》機械工業(yè)出版社揚陽主編.

［2］GB151-1999《管殼式換熱器》.