CN105710549B - 一种变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺，通过摒弃原有不锈钢管和管板孔采用胀接进行密封连接的方式，采用不熔化极气体保护焊的方法进行焊接，并在焊接过程中在焊接电流中添加低频脉冲，同时通过焊前表面处理、预热，保证焊接质量稳定。本发明通过采用焊接作为不锈钢冷却管和管板的密封连接方式，完全消除了采用胀接时若冷却管管数较多时胀接质量不稳定的缺陷，提高了密封连接的质量，大大节约了制造成本，保证在风冷却器长时间运行情况下不锈钢管和管板孔连接处不会由于出现裂纹而发生泄露，提高了管板与冷却管密封连接的生产效率，降低了人员的劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及变压器用冷却装置制作技术领域，具体是一种变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺。
背景技术
目前，变压器用户对变压器用强迫油循环风冷却器(以下简称风冷却器)冷却管的防腐蚀性能有了越来越高的要求，所以不锈钢冷却管已经开始应用于风冷却器的制造。由于不锈钢冷却管通过胀接与翅片发生过盈配合后，壁厚变的很薄(大多数壁厚在小于1mm)，所以目前的制造工艺均为采用再次胀接的方式使不锈钢管和管板上的孔(以下简称管板孔)达到密封效果，具体方式为在管板上圆孔内加工圆形槽，然后通过胀接技术使不锈钢管在直径方向发生变形，与管板孔内的圆形槽接触并产生过盈配合，同时冷却管发生变形填满管板孔内圆形槽，达到密封目的。
但是采用胀接技术进行管板孔和冷却管密封，存在以下缺点：
1)难以做到精确控制每一根冷却管于管板孔的过盈配合量(扩管率)，无法保证在冷却管管数较多时管板与孔过盈配合质量的稳定；
2)采用胀接技术进行密封时，对不锈钢管和管板孔的加工精度、表面粗糙度要求极高，制造成本大大增加；
3)由于风冷却器在运行时会发生振动，采用胀接技术进行密封，长时间运行经常造成过盈配合位置出现无法密封的情况，发生泄漏；
4)采用胀接技术生产效率低，人员劳动强度大；
所以，寻找到一种质量更稳定，更经济，更高效的不锈钢管和管板孔的连接方法对不锈钢管式风冷却器的制造意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、劳动强度小的变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺，具体步骤如下：
1)待焊接的管板和不锈钢冷却管采用点焊固定装配，然后按照以下步骤进行焊前处理：
A、脱脂：使用雾化喷枪向管板的表面喷涂稀释剂，使稀释剂完全润湿管板的表面和不锈钢冷却管的端面；
B、吹干：用压缩空气对管板的表面和不锈钢冷却管的端面进行吹风处理，使表面达到表干状态；
C、火焰脱脂：用氧-乙炔火焰对管板和不锈钢冷却管的端面进行处理，去除管板表面和管板与不锈钢冷却管之间残留的稀释剂；
D、火焰预热：用氧-乙炔火焰对管板的表面和不锈钢冷却管的端面进行预热，其中不锈钢冷却管的端面预热时间≤1s，管板表面预热时间≤20s，预热后管板表面和不锈钢冷却管端面温度为100-150℃；
E、砂轮清扫：用钢丝砂轮对管板表面和不锈钢冷却管端面进行打磨，去除表面不利于焊接的杂质；
F、再次吹风：打磨后再次使用压缩空气对管板表面和不锈钢冷却管端面进行吹风，去除打磨飞溅、碎屑；
2)采用不熔化极气体保护焊的方法进行焊接，以惰性气体作为焊接保护气体，采用不锈钢实芯焊丝；
3)焊接起弧位置位于管板孔和不锈钢冷却管的1点钟-2点钟位置，焊枪的位置距离管板孔为3-5mm，焊枪的旋转方向为顺时针旋转；
4)在熔池形成后按以下工艺参数进行焊接：
第一阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流135A，焊枪的回转速度v为1.45r/min，送丝速度1700mm/min；
第二阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
第三阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流125A，焊枪的回转速度v为1.65r/min，送丝速度1600mm/min；
第四阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
第五阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流135A，焊枪的回转速度v为1.45r/min，送丝速度1700mm/min；
第六阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
5)所形成的管板和不锈钢冷却管的密封焊缝，耐压能力≥0.6MPa。
作为本发明进一步的方案：所述步骤1)中待焊接的管板和不锈钢冷却管采用点焊固定装配前，对管板进行喷丸处理，去除表面锈迹；对不锈钢冷却管进行焊前表面处理，去除表面锈迹，油污及其他焊接污染物。
作为本发明进一步的方案：所述管板的材质为Q235，管板的孔直径为22.5mm，所述不锈钢冷却管的材质为SUS304，不锈钢冷却管的壁厚≥1mm。
作为本发明进一步的方案：所述稀释剂为NY-200油漆稀释剂。
作为本发明进一步的方案：所述惰性气体为氩气，所述不锈钢实芯焊丝直径0.8mm。
作为本发明再进一步的方案：所述步骤3)中在焊接时，提前送气时间为2s，电流上升时间为2.8s，电流下降时间为3s，起始电流为40A，衰减电流为20A，停丝角度为364°，滞后送气时间为3s，焊接角度为374°，脉冲频率为4-5Hz，保护气体流量为20-25L/min，其中氩气纯度为99.99％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明通过采用焊接作为不锈钢冷却管和管板的密封连接方式，完全消除了采用胀接时若冷却管管数较多时胀接质量不稳定的缺陷，提高了密封连接的质量；
2)本发明降低了对管板孔的加工精度要求，大大节约了制造成本；
3)由于焊缝的连接强度要远远大于过盈配合的连接强度，可以保证在风冷却器长时间运行情况下，不锈钢管和管板孔连接处不会由于振动发生疲劳破坏而发生泄露；
4)本发明大幅度提高了生产效率，最大限度的降低了人员的劳动强度。
附图说明
图1为本发明的原理图。
图2为本发明的主视图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
请参阅图1-2，本发明实施例中，一种变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺，具体步骤如下：
1)先对管板1进行喷丸处理，去除表面锈迹；对不锈钢冷却管3进行焊前表面处理，去除表面锈迹，油污及其他焊接污染物，待焊接的管板1和不锈钢冷却管3采用点焊固定装配，所述管板1的材质为Q235，管板1的孔直径为22.5mm，所述不锈钢冷却管3的材质为SUS304，不锈钢冷却管3的壁厚≥1mm；然后按照以下步骤进行焊前处理：
A、脱脂：使用雾化喷枪向管板1的表面喷涂稀释剂，使稀释剂完全润湿管板1的表面和不锈钢冷却管3的端面；所述稀释剂为NY-200油漆稀释剂；
B、吹干：用压缩空气对管板1的表面和不锈钢冷却管3的端面进行吹风处理，使表面达到表干状态；
C、火焰脱脂：用氧-乙炔火焰对管板1和不锈钢冷却管3的端面进行处理，去除管板1表面和管板1与不锈钢冷却管3之间残留的稀释剂；
D、火焰预热：用氧-乙炔火焰对管板1的表面和不锈钢冷却管3的端面进行预热，其中不锈钢冷却管3的端面预热时间≤1s，管板1表面预热时间≤20s，预热后管板1表面和不锈钢冷却管3端面温度为100℃；
E、砂轮清扫：用钢丝砂轮对管板1表面和不锈钢冷却管3端面进行打磨，去除表面不利于焊接的杂质；
F、再次吹风：打磨后再次使用压缩空气对管板1表面和不锈钢冷却管3端面进行吹风，去除打磨飞溅、碎屑；
2)采用不熔化极气体保护焊的方法进行焊接，以惰性气体作为焊接保护气体，采用不锈钢实芯焊丝，所述不锈钢实芯焊丝的国标牌号H12Cr24Ni3Si(AWS牌号ER309)，所述惰性气体为氩气，所述不锈钢实芯焊丝直径0.8mm；
3)焊接起弧位置4位于管板孔和不锈钢冷却管的1点钟-2点钟位置，焊枪2的位置距离管板孔为3mm，不在焊道中心，焊枪2的旋转方向为顺时针旋转(面对管板1和不锈钢冷却管3的端面看)，提前送气时间为2s，电流上升时间为2.8s，电流下降时间为3s，起始电流为40A，衰减电流为20A，停丝角度为364°，滞后送气时间为3s，焊接角度为374°，脉冲频率为4Hz，保护气体流量为20L/min，其中氩气纯度为99.99％；
4)在熔池形成后按以下工艺参数进行焊接：
第一阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流135A，焊枪2的回转速度v为1.45r/min，送丝速度1700mm/min；
第二阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪2的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
第三阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流125A，焊枪2的回转速度v为1.65r/min，送丝速度1600mm/min；
第四阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪2的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
第五阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流135A，焊枪2的回转速度v为1.45r/min，送丝速度1700mm/min；
第六阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪2的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
5)所形成的管板1和不锈钢冷却管3的密封焊缝，耐压能力≥0.6MPa。
实施例2
请参阅图1-2，本发明实施例中，一种变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺，具体步骤如下：
1)先对管板1进行喷丸处理，去除表面锈迹；对不锈钢冷却管3进行焊前表面处理，去除表面锈迹，油污及其他焊接污染物，待焊接的管板1和不锈钢冷却管3采用点焊固定装配，所述管板1的材质为Q235，管板1的孔直径为22.5mm，所述不锈钢冷却管3的材质为SUS304，不锈钢冷却管3的壁厚≥1mm；然后按照以下步骤进行焊前处理：
A、脱脂：使用雾化喷枪向管板1的表面喷涂稀释剂，使稀释剂完全润湿管板1的表面和不锈钢冷却管3的端面；所述稀释剂为NY-200油漆稀释剂；
B、吹干：用压缩空气对管板1的表面和不锈钢冷却管3的端面进行吹风处理，使表面达到表干状态；
C、火焰脱脂：用氧-乙炔火焰对管板1和不锈钢冷却管3的端面进行处理，去除管板1表面和管板1与不锈钢冷却管3之间残留的稀释剂；
D、火焰预热：用氧-乙炔火焰对管板1的表面和不锈钢冷却管3的端面进行预热，其中不锈钢冷却管3的端面预热时间≤1s，管板1表面预热时间≤20s，预热后管板1表面和不锈钢冷却管3端面温度为120℃；
E、砂轮清扫：用钢丝砂轮对管板1表面和不锈钢冷却管3端面进行打磨，去除表面不利于焊接的杂质；
F、再次吹风：打磨后再次使用压缩空气对管板1表面和不锈钢冷却管3端面进行吹风，去除打磨飞溅、碎屑；
2)采用不熔化极气体保护焊的方法进行焊接，以惰性气体作为焊接保护气体，采用不锈钢实芯焊丝，所述不锈钢实芯焊丝的国标牌号H12Cr24Ni3Si(AWS牌号ER309)，所述惰性气体为氩气，所述不锈钢实芯焊丝直径0.8mm；
3)焊接起弧位置4位于管板孔和不锈钢冷却管的1点钟-2点钟位置，焊枪2的位置距离管板孔为4mm，不在焊道中心，焊枪2的旋转方向为顺时针旋转(面对管板1和不锈钢冷却管3的端面看)，提前送气时间为2s，电流上升时间为2.8s，电流下降时间为3s，起始电流为40A，衰减电流为20A，停丝角度为364°，滞后送气时间为3s，焊接角度为374°，脉冲频率为4.5Hz，保护气体流量为22L/min，其中氩气纯度为99.99％；
4)在熔池形成后按以下工艺参数进行焊接：
第一阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流135A，焊枪2的回转速度v为1.45r/min，送丝速度1700mm/min；
第二阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪2的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
第三阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流125A，焊枪2的回转速度v为1.65r/min，送丝速度1600mm/min；
第四阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪2的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
第五阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流135A，焊枪2的回转速度v为1.45r/min，送丝速度1700mm/min；
第六阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪2的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
5)所形成的管板1和不锈钢冷却管3的密封焊缝，耐压能力≥0.6MPa。
实施例3
请参阅图1-2，本发明实施例中，一种变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺，具体步骤如下：
1)先对管板1进行喷丸处理，去除表面锈迹；对不锈钢冷却管3进行焊前表面处理，去除表面锈迹，油污及其他焊接污染物，待焊接的管板1和不锈钢冷却管3采用点焊固定装配，所述管板1的材质为Q235，管板1的孔直径为22.5mm，所述不锈钢冷却管3的材质为SUS304，不锈钢冷却管3的壁厚≥1mm；然后按照以下步骤进行焊前处理：
A、脱脂：使用雾化喷枪向管板1的表面喷涂稀释剂，使稀释剂完全润湿管板1的表面和不锈钢冷却管3的端面；所述稀释剂为NY-200油漆稀释剂；
B、吹干：用压缩空气对管板1的表面和不锈钢冷却管3的端面进行吹风处理，使表面达到表干状态；
C、火焰脱脂：用氧-乙炔火焰对管板1和不锈钢冷却管3的端面进行处理，去除管板1表面和管板1与不锈钢冷却管3之间残留的稀释剂；
D、火焰预热：用氧-乙炔火焰对管板1的表面和不锈钢冷却管3的端面进行预热，其中不锈钢冷却管3的端面预热时间≤1s，管板1表面预热时间≤20s，预热后管板1表面和不锈钢冷却管3端面温度为150℃；
E、砂轮清扫：用钢丝砂轮对管板1表面和不锈钢冷却管3端面进行打磨，去除表面不利于焊接的杂质；
F、再次吹风：打磨后再次使用压缩空气对管板1表面和不锈钢冷却管3端面进行吹风，去除打磨飞溅、碎屑；
2)采用不熔化极气体保护焊的方法进行焊接，以惰性气体作为焊接保护气体，采用不锈钢实芯焊丝，所述不锈钢实芯焊丝的国标牌号H12Cr24Ni3Si(AWS牌号ER309)，所述惰性气体为氩气，所述不锈钢实芯焊丝直径0.8mm；
3)焊接起弧位置4位于管板孔和不锈钢冷却管的1点钟-2点钟位置，焊枪2的位置距离管板孔为5mm，不在焊道中心，焊枪2的旋转方向为顺时针旋转(面对管板1和不锈钢冷却管3的端面看)，提前送气时间为2s，电流上升时间为2.8s，电流下降时间为3s，起始电流为40A，衰减电流为20A，停丝角度为364°，滞后送气时间为3s，焊接角度为374°，脉冲频率为5Hz，保护气体流量为25L/min，其中氩气纯度为99.99％；
4)在熔池形成后按以下工艺参数进行焊接：
第一阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流135A，焊枪2的回转速度v为1.45r/min，送丝速度1700mm/min；
第二阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪2的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
第三阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流125A，焊枪2的回转速度v为1.65r/min，送丝速度1600mm/min；
第四阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪2的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
第五阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流135A，焊枪2的回转速度v为1.45r/min，送丝速度1700mm/min；
第六阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪2的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
5)所形成的管板1和不锈钢冷却管3的密封焊缝，耐压能力≥0.6MPa。
实施例1-3中焊接前都对装配好的不锈钢冷却管3和管板1用压缩空气吹净不锈钢冷却管3与管板孔内的金属屑和油污等杂质，不锈钢冷却管3和管板1表面进行脱脂、烘烤预热、砂轮表面清扫，以避免出现焊接缺陷，然后再进行焊接。焊接时不从焊到中心位置起弧，而从管板1处起弧，随后工件不转动，焊枪2发生转动，焊接开始后先提前送出保护气，焊枪2起弧，同时焊枪2开始绕不锈钢冷却管3的管口旋转，当工件旋转到预设角度后停止转动，焊枪2收弧同时滞后停止保护气，保证起弧和收弧处焊缝搭接良好，完成焊接过程。在焊接时将整个焊接区域分为六个区域，不同的区域采用完全不同的焊接规范以保证焊枪2在平焊位置、仰焊位置和立焊位置的焊接质量稳定，进而保证整个焊缝的焊接质量，成型美观。
本发明通过采用焊接作为不锈钢冷却管3和管板1的密封连接方式，完全消除了采用胀接时若不锈钢冷却管3管数较多时胀接质量不稳定的缺陷，提高了密封连接的质量，大大节约了制造成本，保证在风冷却器长时间运行情况下不锈钢冷却管3和管板孔连接处不会由于出现裂纹而发生泄露，提高了管板1与不锈钢冷却管3密封连接的生产效率，降低了人员的劳动强度。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺，其特征在于，具体步骤如下：
1)待焊接的管板(1)和不锈钢冷却管(3)采用点焊固定装配，然后按照以下步骤进行焊前处理：
A、脱脂：使用雾化喷枪向管板(1)的表面喷涂稀释剂，使稀释剂完全润湿管板(1)的表面和不锈钢冷却管(3)的端面；
B、吹干：用压缩空气对管板(1)的表面和不锈钢冷却管(3)的端面进行吹风处理，使表面达到表干状态；
C、火焰脱脂：用氧-乙炔火焰对管板(1)和不锈钢冷却管(3)的端面进行处理，去除管板(1)表面和管板(1)与不锈钢冷却管(3)之间残留的稀释剂；
D、火焰预热：用氧-乙炔火焰对管板(1)的表面和不锈钢冷却管(3)的端面进行预热，其中不锈钢冷却管(3)的端面预热时间≤1s，管板(1)表面预热时间≤20s，预热后管板(1)表面和不锈钢冷却管(3)端面温度为100-150℃；
E、砂轮清扫：用钢丝砂轮对管板(1)表面和不锈钢冷却管(3)端面进行打磨，去除表面不利于焊接的杂质；
F、再次吹风：打磨后再次使用压缩空气对管板(1)表面和不锈钢冷却管(3)端面进行吹风，去除打磨飞溅、碎屑；
2)采用不熔化极气体保护焊的方法进行焊接，以惰性气体作为焊接保护气体，采用不锈钢实芯焊丝；
3)焊接起弧位置(4)位于管板孔和不锈钢冷却管的1点钟-2点钟位置，焊枪(2)的位置距离管板孔为3-5mm，焊枪(2)的旋转方向为顺时针旋转；
4)在熔池形成后按以下工艺参数进行焊接：
第一阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流135A，焊枪(2)的回转速度v为1.45r/min，送丝速度1700mm/min；
第二阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪(2)的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
第三阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流125A，焊枪(2)的回转速度v为1.65r/min，送丝速度1600mm/min；
第四阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪(2)的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
第五阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流135A，焊枪(2)的回转速度v为1.45r/min，送丝速度1700mm/min；
第六阶段：焊接电流I为40A，脉冲电流130A，焊枪(2)的回转速度v为1.55r/min，送丝速度1650mm/min；
5)所形成的管板(1)和不锈钢冷却管(3)的密封焊缝，耐压能力≥0.6MPa。
2.根据权利要求1所述的变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺，其特征在于，所述步骤1)中待焊接的管板(1)和不锈钢冷却管(3)采用点焊固定装配前，对管板(1)进行喷丸处理，去除表面锈迹；对不锈钢冷却管(3)进行焊前表面处理，去除表面锈迹，油污及其他焊接污染物。
3.根据权利要求1所述的变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺，其特征在于，所述管板(1)的材质为Q235，管板(1)的孔直径为22.5mm，所述不锈钢冷却管(3)的材质为SUS304，不锈钢冷却管(3)的壁厚≥1mm。
4.根据权利要求1所述的变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺，其特征在于，所述稀释剂为NY-200油漆稀释剂。
5.根据权利要求1所述的变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺，其特征在于，所述惰性气体为氩气，所述不锈钢实芯焊丝直径0.8mm。
6.根据权利要求1所述的变压器用风冷却器不锈钢冷却管和管板焊接工艺，其特征在于，所述步骤3)中在焊接时，提前送气时间为2s，电流上升时间为2.8s，电流下降时间为3s，起始电流为40A，衰减电流为20A，停丝角度为364°，滞后送气时间为3s，焊接角度为374°，脉冲频率为4-5Hz，保护气体流量为20-25L/min，其中氩气纯度为99.99％。
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