換熱管與管板焊接工藝評定標準的討論

車顯俊

摘 要：在管殼式換熱器的制造過程中，換熱管與管板的焊接是一個重要步驟。本文將依據GB151-1999《管殼式換熱器》的要求，對換熱管與管板的焊接工藝評定標準進行探討。希望能通過分析得出幾點有用的結論，以供焊接工藝操作人員作為工作參考。

關鍵詞：換熱管；管板；焊接工藝；評定標準

換熱管與管板間的有效焊接，將為管殼式換熱器的質量提供有效保障。在管殼式換熱器的焊接過程中，接頭的焊接工藝并不僅限為強度焊和密封焊兩種。換熱管與管板間焊接工作質量是保障管殼換熱器的安全穩定運行的關鍵，所以要做到保證換兩者間的密封和絕對牢固。目前相關部門已經出臺了一系列政策條文，對焊接工藝進行了相關規定。為了更清晰的認識換熱管與管板焊接工藝的評定標準，本文將對現在執行的相關標準進行簡要分析。

1 現有的評定標準

由于焊接工作將直接影響管殼式熱水器的質量。所以世界各國都對其制定了相關規定。國內外相關標準對管子與管板的焊接工藝評定方法有：GB151-1999附錄B中的“模擬管子與管板試件進行焊接工藝評定”；NB/T47014-2011附錄D中的“先按正文進行工藝評定再進行管子與管板試件的附加工藝評定或兩者用同一試件合并評定”；ASME Ⅸ中的“模擬管子管板試件進行焊接工藝評定（QW-193.1）”或“按坡口焊縫或角焊縫進行評定（QW-202.2）”兩者取其一；ISO15614-8中的“模擬管子與管板試件進行焊接工藝評定”以上評定標準，除了NB/T47014-2011外，其余的對換熱管與管板焊接工藝的評定，均只需參考一種標準。根據ASME IX 2007的相關條款，我國制定了自己的焊接工藝評定標準。按照我國的評定標準，換熱管和管板在接受焊接工藝評定時可以不做力學測試。

NB/T47014-2011的應用范圍是強度焊接頭，根據編制說明，標準的立意是通過正文的焊接工藝評定來保證焊縫的力學性能，然后再通過附加評定來保證焊縫抗剪力要求，但在評定方法上又規定了可用管子與管板試件進行合并評定。GB151規定強度焊的管板接頭均開有坡口，而角焊縫評定僅適用于非承壓角焊縫，顯然合并評定是不能實現應檢測的力學性能要求的。另外，在焊接工藝方法上許多設備制造廠采用了管板在垂直位置的自動脈沖鎢極氬弧焊工藝。實際施工過程中，通常是為了確保換熱管與管板焊接后結合部位的穩固性，才進行焊接工藝的評定。結合部位的尺寸將直接影響其穩固程度。因此，施工過程中，通常通過對工程試件的焊縫做一定的測量，不需要進行焊接工藝評定及其附加評定標準的相關操作，就可以完成測驗。

2 關于焊縫尺寸

換熱管與管板間的焊縫，就是指經過焊接以后兩者間的結合部位。焊接工作的進行，要使焊縫的密閉性和抗拉脫能力得到保證。焊縫的有效尺寸，將會制約著焊縫的抗拉脫能力。而焊縫的抗拉脫能力，又將直接影響管殼式換熱器的質量。所以，所有國內外的焊接工藝評定標準都將焊縫尺寸的檢測結果作為工藝評定的一項重要指標。

從圖1可以看出，除NB/T47014-2011附錄D只檢驗角焊縫尺寸以外，其他標準對焊縫尺寸的測定均考慮了對接焊縫，都是從焊縫根部算起。NB/T47014-2011附錄D要求角焊縫厚度尺寸不小于2/3管子壁厚，那么評定試件管子的伸出長度必須不小于管子壁厚。在GB151強度焊的接頭形式中并沒有此規定。我國對于換熱管與管板焊接工藝的評定標準曾經做過先后共3次的修改，每次對于焊縫的檢驗尺寸都有所改動。通常情況下，我國對于焊縫尺寸的要求，均按照GB151《管殼式換熱器》的相關要求來確定。GB151中，換熱器焊縫的抗拉脫能力的計算，要遵循以下公式：q=σa/πdL，q≤[q]其中，L表示焊腳高度。顯然L包含了角焊縫焊腳長度和對接焊縫焊腳長度。所以要保證焊縫的抗拉脫能力，評定試件檢驗尺寸應是焊縫的焊腳高度L。因為具體施工過程中的L值通常不同，因此，試件評定的相關標準也應該就具體工作進行相應的改動。在施工過程中，應以滿足公式的L作為施工標準，在L不滿足公式是時，就應該對施工進行一定的改進。

3 評定標準

如通過編制一個預焊接工藝規程，用管子與管板的接頭試件，進行焊接工藝評定試驗，焊接評定標準應參照ASME Ⅸ將母材和焊材類別、預熱和層間溫度和焊后熱處理作為評定規則內容給予具體規定。此外，由于管子與管板接頭的結構形式、坡口角度和深度的改變對是否產生未焊透、未熔合等缺陷有影響，所以也應作為重新評定的因素。

4 重新評定的標準

由于換熱管與管板的焊接十分重要，所以如果焊接工藝的評定出現問題，某些情況下，是需要重新評定的。目前我國的換熱器加工制造過程中，通常采用強度焊加貼帳的方法。這種方法具有耐熱、防腐、牢固性強等特點。根據GB151-1999《管殼式換熱器》的要求，換熱管與管板之間的強度焊接頭應按其附錄B《換熱管與管板接頭的焊接工藝評定》進行焊接工藝評定。其中附錄B《換熱管與管板接頭的焊接工藝評定》中規定，實際焊接過程中，只要存在以下問題之一，就需要對焊接工藝進行重新的評定。

（1）換熱管或管板的的材料編號發生變化時。（2）當換熱管壁厚不超過2.5mm，且其直徑或壁厚與已評定管的差值大于15%時。（3）焊接方法改變時。（4）焊絲或附加的填充金屬公稱截面積的變化超過10%。（5）填絲改為不填絲或相反時。（6）除橫焊、立焊或仰焊位置的評定適用于平焊位置外，改變評定合格的焊接位置。（7）多道焊改為單道焊或相反時。（8）變更保護氣體種類或混合氣體配比時。（9）取消保護氣體或保護氣體流量比評定范圍的下限值降低10%以上時。

在以上9種需要對焊接工藝進行重新評定的情況中，有些是容易被人接受的，如材料編號發生變化和焊接方法發生改變，但也有些情況是不容易被理解的，下面將針對（2）、（4）幾種情況，進行簡要說明。

a.換熱管管徑對焊接工藝評定的影響。換熱管壁厚不超過2.5mm，且其直徑與已評定管的差值大于15%時需要重新評定。在這里還有一個限制性條件。即在附錄B的B2.3.1中要求當換熱管壁厚不超過2.5mm時！評定用管與換熱管的直徑相差應不超過15%；當換熱管壁厚大于2.5mm時，評定用管的壁厚應大于2.5mm。按照此規定，我們可以看出，既需要制作焊接工藝評定時所用的評定用管與所制作的產品的換熱管的直徑（對于壁厚不超過2.5mm來說）差值小于15%，又需要所制作的換熱器的換熱管與評定用管的直徑（對于壁厚超過2.5mm來說）差值小于15%。b.換熱管壁厚對焊接工藝評定的影響。換熱管壁厚不超過2.5mm且其壁厚與已評定管的差值大于15%時需要重新評定，在這里還有一個限制性條件，即在附錄B中的B2.3.1中要求當換熱管壁厚超過2.5mm時，評定用管與換熱管的壁厚相差應不超過15%；當換熱管壁厚大于15%時，評定用管的壁厚應不超過15%。按照此規定，我們可以看，既需要制作焊接工藝評定時所用的評定用管與所制作的產品的換熱管的壁厚差值小于15%，又需要所制作的換熱器的換熱管與評定用管的壁厚差值小于15%。

結束語

由以上討論可知，換熱管與管板焊接工藝的評定，需要嚴格按照相關的標準。在焊接過程中，施工人員必須遵守相關規定，才能確保管殼式換熱器的質量。

參考文獻

[1]楊建平.電站焊接中的工藝評定[J].電力建設，1999（01）.

[2]王國良，于邦會.焊接結構的工藝評定程序[J].焊接，2005（02）.