CN101670478A - 低压换热器低合金钢管板与不锈钢管子的封口焊工艺 - Google Patents

低压换热器低合金钢管板与不锈钢管子的封口焊工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压换热器低合金钢管板与不锈钢管子的封口焊工艺，包括以下步骤：将不锈钢管子装于低合金钢管板中的管孔中，管子超出管板的端部0－1.0毫米，管板不开坡口，对不锈钢管子和低合金钢管板进行手工氩弧焊或自动氩弧焊，进行氩弧焊时其工艺参数如下：电压10－16V，电流50－110A，焊接速度0.6－1.2毫米/秒；作为本发明的进一步改进，在氩弧焊时还使用含铬重量百分比≥19.5％和含镍重量百分比≥9％的焊丝，送丝速度为2.5－3.15毫米/秒。本发明具有工序少、加工简单、省时的优点，提高了生产效率，降低了生产成本，且焊缝无裂纹，完全能满足低压换热器长期稳定的运行。

Description

低压换热器低合金钢管板与不锈钢管子的封口焊工艺
技术领域
本发明涉及一种用于低压换热器低合金钢管板与不锈钢管子的封口焊工艺。
背景技术
目前针对低压换热器低合金钢管板与不锈钢管子的封口焊工艺，由于管板多为SA350LF2等低合金钢，管子为SA213TP304等奥氏体不锈钢，为使焊后二者结合的更好，如图1所示，普遍采用以下方法：1)管板5焊前预热；2)在管板5平面堆焊过渡层7和面层6，第一次堆焊的不锈钢材料为ER309L，第二次堆焊的不锈钢材料为ER347；3)管板焊后后热及热处理；4)两次立车(粗车和精车)，将堆焊层6车平；5)堆焊层6的100％UT+100％PT探伤，再精车堆焊层6至图纸尺寸；6)在堆焊层6及管板5钻若干管孔；7)将不锈钢管子4穿过低合金钢管板5和堆焊层6的管孔，对不锈钢管子4和堆焊层6进行手工氩弧焊或自动氩弧焊；通过此方法，可使管板5和管子4结合牢固，使用不易产生裂纹，但由于工序较多，加工繁琐、费时，生产效率低、成本高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种低压换热器低合金钢管板与不锈钢管子的封口焊工艺，它具有工序少、加工简单、省时的优点，提高了生产效率，降低了生产成本，且焊缝无裂纹，完全能满足低压换热器长期稳定的运行。
为达到上述目的，本发明的低压换热器低合金钢管板与不锈钢管子的封口焊工艺，其特征在于包括以下步骤：将不锈钢管子装于低合金钢管板中的管孔中，管子超出管板的端部0-1.0毫米，管板不开坡口，对不锈钢管子和低合金钢管板进行手工氩弧焊或自动氩弧焊，进行氩弧焊时其工艺参数如下：电压10-16V，电流50-110A，焊接速度0.6-1.2毫米/秒。
本发明将不锈钢管子和低合金钢管板直接焊接，通过控制焊接工艺参数，使用较小的电流和较快的焊接速度，可将焊缝中脆性较大的马氏体组织控制在较低的范围内，减少马氏体带的宽度，焊接接头的韧性较好；由于不开坡口，焊缝的拘束应力也较小，另一方面管板不开坡口比管板开坡口的熔合比小，更好的控制了焊缝金属的稀释，管板熔化后在焊缝金属中所占质量比要更小，即稀释度小，熔合比稳定，由焊缝材料来主控焊缝金属的成分和组织，焊缝得到抗裂性好的组织，使得焊缝无裂纹，完全能满足低压加热器实际工作温度低、管内外温差小、压力小的工况条件，使用时也无裂纹产生，但本工艺的工序大大减少，加工简单、省时，生产效率大为提高，大大降低了低压换热器的生产成本。
作为本发明的进一步改进，在氩弧焊时还使用含铬重量百分比≥19.5％和含镍重量百分比≥9％的焊丝，送丝速度为2.5-3.15毫米/秒；使用含铬和镍较高的焊丝，在焊缝中增加铬和镍的含量，可进一步降低焊缝中马氏体组织的含量，增加奥氏体和铁素体的含量，增加焊接接头的韧性，焊缝无裂纹；
综上所述，本发明具有工序少、加工简单、省时的优点，提高了生产效率，降低了生产成本，且焊缝无裂纹，完全能满足低压换热器长期稳定的运行。
附图说明
图1为现有低压换热器低合金钢管板与不锈钢管子焊后的局部结构图。
图2为通过本发明得到的低压加热器低合金钢管板与不锈钢管子焊后的局部结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明的低压加热器低合金钢管板与不锈钢管子的封口焊工艺，由图2所示，包括以下步骤：将不锈钢管子1装于低合金钢管板2中的管孔中，管子1超出管板2的端部0-1.0毫米，管板2不开坡口，对不锈钢管子1和合金钢管板2进行手工氩弧焊或自动氩弧焊，进行氩弧焊时使用材质为ER309的焊丝(其所含铬重量百分比为23-25％、含镍重量百分比为12-14％)，其工艺参数如下：电压10-16V，电流50-110A，焊接速度0.6-1.2毫米/秒，送丝速度为2.5-3.15毫米/秒。
奥氏体不锈钢与低合金钢焊接时，由于母材金属对焊缝金属的稀释作用，在低合金钢一侧的碳通过焊缝边界向高合金焊缝中迁移扩散，分别在焊缝边界两侧形成脱碳层和增碳层，即在低合金钢母材侧形成脱碳层，在另一侧为增碳层，在焊缝中出现马氏体组织，使焊接接头的脆性增大，韧性降低；
而本发明在氩弧焊时使用含铬和镍的焊丝，通过控制焊接工艺参数，使用较小的电流和较快的焊接速度，可抑制低合金钢一侧的碳向高合金焊缝中迁移扩散，减小焊缝中马氏体组织的量；通过焊丝在焊缝中增加铬和镍的含量，可将焊缝中脆性较大的马氏体组织进一步控制在较低的范围内，增加了奥氏体和铁素体的含量，使得焊接接头的韧性好；焊缝中的平均拘束应力与焊接坡口角度有关，焊接坡口角度越大，其拘束应力越大，更容易使焊缝产生裂纹；本发明中由于管板2不开坡口，焊缝的拘束应力也较小，焊缝不易产生裂纹；另一方面管板2不开坡口比管板开坡口的熔合比小，更好的控制了焊缝金属的稀释，管板熔化后在焊缝金属中所占质量比要更小，即稀释度小，熔合比稳定，由焊缝材料来主控焊缝金属的成分和组织，焊缝得到抗裂性好的组织；
通过认真分析低压加热器(低压换热器的一种)与高压换热器的运行工况，以30万千瓦3#高压换热器、低压加热器为例，其水侧、汽侧的技术参数其如下表所示：
  名称   单位   3#高加   1#低加   2#低加   3#低加
  水侧工作压力   MPa   22.6   4   4   4
  汽侧工作压力   MPa   1.7   0.5   0.6   0.5
  水侧设计温度   ℃   215   110   165   130
  汽侧设计温度   ℃   470   150   285   220
从上表可看出低压加热器比高压加热器的压力、温度低很多，不锈钢与合金钢的线膨胀系数不一样，在高压加热器中产生较大的残余应力，不锈钢的异种钢接头在高温下长时间运行期间，熔合区将产生相当大的附加蠕变，线账系数差异产生最大的不利影响，更突出地表现在运行温度波动(特别是开、停车)时，焊接接头处于热疲劳状态；由于低压加热器实际工作温度低，管内外温差小，压力小，只要封口焊焊缝无裂纹，使用时也无裂纹产生，低压加热器完全能采用管板直接与不锈钢管子进行封口焊，保证低压加热器长期稳定的运行，但本工艺的工序大大减少，取消了预热、堆焊、热处理、立车、探伤、钻孔等工序，加工简单、省时，由于管板上的管子至少在一千根以上，使得低压加热器的生产效率大为提高，每块管板节约成本共6万元，大大降低了低压加热器的生产成本。

Claims (2)

1.一种低压换热器低合金钢管板与不锈钢管子的封口焊工艺，其特征在于包括以下步骤：将不锈钢管子装于低合金钢管板中的管孔中，管子超出管板的端部0-1.0毫米，管板不开坡口，对不锈钢管子和低合金钢管板进行手工氩弧焊或自动氩弧焊，进行氩弧焊时其工艺参数如下：电压10-16V，电流50-110A，焊接速度0.6-1.2毫米/秒。
2.如权利要求1所述的低压换热器低合金钢管板与不锈钢管子的封口焊工艺，其特征在于在氩弧焊时还使用含铬重量百分比≥19.5％和含镍重量百分比≥9％的焊丝，送丝速度为2.5-3.15毫米/秒。
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