换热器管板先胀后焊的焊接工艺

焊接 1 9 9 3 1 O 1 3 护焊进行焊接修复 其方案选择合理 工艺可 参考文献 靠 具 有成本低 生 产率高 质量好 的优点 1 钱聚璇 国内外窄间隙概况 国 外 金 属 加工 2 自制的NZM3 4 0 0 型钻铤 窄间隙熔 1 9 9 1 1 化极脉冲自动焊机能满足钻铤焊接需要 且工 2 艾盛等小直径超厚壁石油钻采铜管窄间隙P c 一 使 用 杰 喜 电 也 可 用 于 犯 l O m m l 下 各 种 管 道 容器的 焊接 茁 i 9 8 R r 3 自制的窄间隙焊抢具有气流保护效 4 陆依成等 微机控制窄间隙熔化极脉冲氲弧焊缝 果好 结构紧凑的特点 适用于小直径零件的 自 动跟踪系统 焊接学报 I 9 8 9 4 窄间隙焊 5 朱余荣等 结构新颖的窄间隙焊枪 焊 接 技术 4 钻铤 由于直 径小 管壁厚 工 艺上 9 9 2 有一定难度 但采取了相应措施后 其难点均 M a d t nn a w a A b a A an rc h e h l二 n 已圆满解决 钻铤的焊接 修复获得成功 给生 n 丑 m w舯 e s A 口 h y s i c s a n d w e l d p o o l 产单位 带来很大 的经 济效 益 一 I b e h a v i o u f L o n d o n 1 9 7 9 3 0 1 镛 扩碍 救 谬材 专匀 f z 一 f 换 热 器 管 板 先 胀 后 焊 的 焊 接 工艺 盈庆冷冻机 厂薤骧华 一 4 摘耍 介绍了采用氦一 氩混合气体髂护焊焊接i 专 锅制换热器管子与管 板先胀后焊的焊接工艺 并将焊接结果与氩孤焊作了 对 比 还分析了氪弧 焊 氩 一 氮 混 合 气 体 保 护焊 氨 一 氩 混 台 气 体 保 护焊成 败 的 原 园 T 辱 7 EXP ANDI NG W ELDI NG P R OC ES S 0F TUB E S HEET 0F HEAT EXCHANGER Z h u a ng I n r t hu a Ab s t r a c t Exp a n d i ng we l di n g p r oc e d u r e u s e d f o r t h e f a b r i c a t i o n of b r a s s t u be s h e e t f o r be a t e xc h a n g e r a d o p t i n g He Ar mi xe d s hi e l d i n g g a s we l d i n g p r oc e s s i s i n t r o d uc e d Th e c o mp a r i s o n i s ma d e f or t he r e s u l t s be t we e n He Ar mi x e d g a s a nd p ur e Ar g a s p r o c e s The na s s i s i n d i c a t e d f o r t t m j o i n t i l are a s u s i n g p u r e Ar a r i d Ar N mi x d g a s a s s h i e l d i ng f o r t he i xo c e ss 关健词氯一 氩混台气体保护 旱 管子与管扳黄铜 我厂承接一套特殊的船用食品冷藏装置的 生产任务 装置中有六台换热器 其换热管材 质为HA1 7 7 2 A铝 黄铜管 管板 由 HS n 6 2 1 锡 黄铜板与1 6 MA R钢板复合而 成 根 据台 同要 求 换 热管 与管 板的连接采用 先胀后焊工艺 日前 制冷行 业中船用按热器换热营 材露 为 紫铜或黄锕 与管 扳 材质 为蓝铡 u j 连 接一 直采用胀按工艺 为了解奂先胀后焊工艺中的 难题 结台 本厂实际情况 避行了试 验 并 成 功地 焊接 了产 品 1 换热器 结构 尺寸及主要技 术要 求 1 1 绪构尺 寸 按热嚣哲 扳 J 径为2 1 9 mm 浮 为 2 4 ram i 焊接 i 9 9 3 1 0 其基层厚2 l mm 复合层 车 加 工 后 的 厚度为 3 ra m 每块管板上钻有 1 6 5 m m 3 4 个 孔间 距为2 3 mm 冷凝器规格 为 1 6 mm 2 5 mm 管表面轧丝 换热管两端与管板复合层焊接 换热管装配情 况见 图 1 图 l换热管装配 胀接前 示意图 1 2 主要技 术要 求 焊后换热管壳程需进行强度试验和气密性 试验 试验压力分别为3 2 MP a 和 2 2 MP a 试验合格后 进行抽真空试验 用真空泵将壳 体内抽 真空 至绝对压力为0 6 7 k Pa 保持2 4 h 不允许有压力上升 焊接接头应耐海水腐蚀 2焊 接试 验过程 1 采用 NS A一 3 0 0 1 1交直流两用钨极 氩 弧焊机在模拟试件上试焊 待焊缝成形基本满 足要 求后 直 接在产品上试焊 2 在氩弧焊试焊全部失败 后 考虑采 用混合气体保护焊 首先采用N 一 Ar 混合气体 保护焊 调整氮气与氩气的混合比例及其他焊 接 参数 3 照后 采用He Ar混 台 气 体保护 焊 经多次试焊 获得成功 3 焊接 工艺 3 1 清洗 将换热器垂直放置在盛有丙酮的盆内 将 准备施焊的一端放在丙酮内浸泡2 h 使胀接时 进入换热管 与管 板缝 隙中的油 污脱落下来 3 2 预热 用氧乙炔 中 性 焰 将 管 板 加 热 至 1 7 O 一 1 8 0 加热温度使用表面热 电循温度计控 制 3 3 焊接参数 焊 接参数为 钨极 直径 2 ram 钨极伸 出长 度 7 1 0 ram 焊接电流 l 1 0 l l S A 电弧 电压 2 4 V 氩气流量4 0 0 L h j氮气 流 量 2 0 0 L h 管子伸出长度O 5 ram 喷嘴直径 1 2 ra m 填充 金属QS I 3 1 mm 施焊时只在收弧处 添 加填充金属 直流正极性 施焊 4焊 接结果对 比 1 采用氮一 氩混合气体保护 焊 焊接 过程中锌蒸发 烧损少 见表 改善了接头 的性能 同时 焊接时产生的 白色烟雾状氧化 锌气体少 焊工操作条件好 由表 可 见 氮一 氩混合气体保护焊焊缝含z n 量和含 A1 量分别 比氩弧焊提高了3 4 和3 2 I 奠l 匕 学成分 2 采用氩弧焊 焊缝表面有气孔 将 焊缝表面铣成与管板齐平后 发现焊缝内部有 许多气孔 主要分布在换热管周围 补焊后 焊缝表面多处开裂 再扑焊 开裂得更严重 而采用氮一 氩混合气体保 护 焊 焊缝表面光滑 美观 无气孔 焊波均匀 图 2 同样 也 将焊缝铣成与管板齐平 在铣平后的焊缝上再 堆焊 又铣平 再堆焊 反复三次 扑焊处均 未发现裂纹 将冷凝器壳程经气压 3 2 MP a 强 度试验 焊缝无泄漏 再将壳程抽真空至绝对 压力为0 6 7 k P a 保持2 4 h 无压力回升现象 3 采用 氩 弧 焊 需 将 管 板 预 热到 3 0 0 才能进 行 正常焊接 焊接时 钨极和 喷嘴发红 而采用 氮一 氩 混合气体保护焊 预 热温度可降 低 至 1 7 O 一1 8 0 C 同时 焊接电 流可减小1 O 2 O A 且钨极和喷嘴不发红 4 采用氩弧焊所焊的两台产品的 4块 标准分享网 w w w b z f x w c o m 免费下载 w w w b z f x w c o m 焊接 1 9 9 3 1 0 管板中 有 3 块管板 的复 合 层 连 接 面 开 裂 而 采用 氦 一 氩混 合 气 体 保护焊 焊接 6台产 品 1 2 块管 板全部 完 好 图 2氦一 氩混 合气体 保护焊焊缝外观 s分 析与讨论 5 1 氩弧焊 采用手工钨极氩 弧焊 时 焊 接 结 果不 理 想 主要原因有以下三点 1 先胀后焊 的接 头 比 先 焊 后 胀的接 头 焊接难度大 因为胀接时 渗入换 热器 与 管 板缝隙中的油污 焊前无法 清 洗 干 净 另 外 胀缝及沟槽内的空气和水蒸汽受高温澎胀 而逸出c u 因此 氲弧焊时 焊缝中极易产生 气孔 据文献 2 介绍 在相同的清理条件 下 先胀后焊比先焊后胀出现气孔的几率要大 3 O 一 5 0 倍 手工钨极氩弧焊甚 至达 9 O 一 9 5 倍 2 氩弧焊时 舍金元素 主要是 Zn 烧损蒸发量大 引起焊缝性能下降 焊缝补焊 后出现裂纹 3 氩弧 焊时 若不预 热或 预热 温度偏 低 管子与管板之间不能很好地熔合 若预热温 度合适 管板的复合层连接面就很容易开裂 5 2 氲一 氮混合气体保护焊 氩中加入 氮后 电弧的温度比 纯 Ar高 熔化极氩一 氮混合气体主要用 于 铜及铜合金焊 接 我们将氩一 氨混合气体用 于 钨 极 气体 保护焊 试焊结果 焊缝粗 糙 表 面 气孔密 集 成形极差 管子与管板不能很好地熔合 焊接时 烟雾严重 焊 接过 程不 能很 好地建立 起 来 过 去认为 氮 对 铜 不 产 生化学作用 在1 4 0 0 以下时 氮 不溶 于铜 但据文献 5 介绍 在弧柱下面极斑处 的 熔 池处于高温 部分氨可溶入谈处 故增大电弧气氛中氮的分 压 溶入熔池的氮会相应增加 而 使氮气孔数量 增加 同肘 飞溅严重 焊 接质 量极差 不能 满足要求 5 3 氦一 氩混 合气体保 护焊 氩气中加入一定比饲的氦气后 有显著的 效果 1 氦气显著地增加电弧 电压数值 同 时使电弧收缩 电弧能在焊接电流不大 焊接 速度较高 的情况下 获得较高的能量 据文献 3 介绍 钨极氦弧焊的焊接速度 几乎是两 倍于钨极氩弧焊 因此 焊接时 减少 了合金 元 素的烧损和蒸发 使产 品焊缝经多次补焊 电不开 裂 2 加氦后 熔池的流动性较好 并 较 清洁 混入氧化物的危险明显减少 使气孔减 少到最小程度 同时 氦能改善焊缝金属的润 湿性 使焊缝表面光滑 均匀 3 加氮后 预热温度大大降低 防止 复合层连接 面开裂 5 4 预热 在该产品焊接时 增大氦气比 例 不进行 预热 同样可以取得理想的效果 考虑到预热不 但能减少氯气用量 而且还可以去除一些缝隙 中的油污 因此 我们 采用较低 温度 的预热 6 结 论 1 黄铜制换热 器管 子与管板 先胀后焊 的焊接工艺 在接头清洁度不高 管板复合层 连接面易开裂的情况下 采 用氦一 氩混合气体 保护焊能获得优质接头 氦气价格 虽然昂贵 但使用该方法焊接后 还是取 得较 好的经济效 益 2 在满 足产 品技 术要 求的情况下 应 进 行焊 接试 验 尽量 降低 氦 气用量 以降低生 产成本 下转第2 1 页 w w w b z f x w c o m 焊接1 9 9 3 1 0 2 1 气 气压为0 5 MP a 压力传给琴键压板 两 侧压板在长度方向上的压力 备 约 2 7 MP a 这 压力足 以使筒体接缝 区发生弹性变形紧贴于钢 垫上 该焊接 夹具 与M Z i 0 0 0 型 直 流埋弧 焊 机配套 具有 装夹迅速 效 率高 压力均 匀 可靠等优 点 单面焊双面成形采具示意厨 i 弹簧 2 螺性 3 上粱 4 气带 5 琴键压 板 6 水冷铜垫 7 下粱 8 筒体 9 锁紧装置 2 挥 按工艺 简体用剪球下料 不开坡 口 装配时不 留 间隙 要求O O 8 ram 焊前焊 丝 焊件按 工艺要求清理 铜垫成形槽尺寸6 m m l mm圆 弧 气带压力0 5 MP a 焊荆粒度 6 O 一1 4 目 主要焊接参数见袭 1 寝 1 焊接参数 上接第l 5 贾 参考文献 3 掉缝质量 上述工艺 已用 于生产 以抽 验 批 1 2 0 个 简体为倒 检验结果如下 1 外观检验 焊缝尺寸见表 2 焊缝 表面无气孔 咬边 焊缝与母材圆滑过渡 焊 缝根部垒焊透 外观检验合格 2 X射线检验 按 GB 3 3 2 3 8 7标 准 抽验1 2 0 个筒体 1个不合格 缺陷是焊道清理 不净所致 的气孔 焊缝 一次拍片合格 率达9 9 3 1 2 0 个筒体试板的力学性 能 试 验结 果见表 2 裹 2挂 验 访 果 竖堡塞重且立 型 壹 缝鲜 正面 背面 冷弯角抗拉强度斯口位置 蔫5 塑12 13 1 一5 08 一 l 1 0 5 5 6 马 釜 母 材 4 结 论 我厂气罐纵缝焊接改用单面焊工艺后 省 去封底焊工序 提高生产效率 一 倍 节 省电 能 提高焊缝质量 气罐质量符合压力容器标 准要求 焊缝一次拍片合格率平均达9 5 该 工艺操作简便 劳动条件获得改善 该工艺适 用于小直径薄壁筒体纵缝的焊接 3 姜映中 焊接方法及设备 第一分册 电弧焊 北 京 机械工业出版社 1 9 8 1 一 皇 里 罂 皇 塞 践 是 中 国 焊 接 学 会 第 1 委 员 会 组 织 编 著 的 一 本 专 著 主 编 徐 松 英 等 全