CN107999933A - 喷泉式布管内孔焊接结构及焊接方法 - Google Patents

Abstract

喷泉式布管内孔焊接结构及焊接方法。由于换热管弯曲半径和长度几乎各不相同，穿管、装配难度大；换热管之间相互干涉，焊错不同规格的换热管或者漏焊某一根换热管均无法返修；布管顺序与方向没有规律，操作空间狭窄，难度大。本发明组成包括：管板（1）和换热管（3），所述的管板与所述的换热管连接处设置台阶（2），所述的管板与所述的换热管焊接处（4）采用全位置焊。本发明用于喷泉式布管内孔焊接结构及焊接方法。

Description

喷泉式布管内孔焊接结构及焊接方法

技术领域：

本发明涉及一种喷泉式布管内孔焊接结构及焊接方法，属于内孔焊技术领域。

背景技术：

常规焊接结构管子与管板孔之间存在间隙，易产生间隙腐蚀、过热等问题；焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀和破裂，胀接结构形式，由于胀接变形存在较大的参与应力，易产生应力腐蚀，而且在使用温度较高时，由于材料的蠕变使胀接残余应力松弛，引起接头松动或脱落，造成泄漏。

内孔焊结构可避免管子-管板之间的缝隙存在于工况中，防止腐蚀介质聚积，有效减少间隙腐蚀、应力腐蚀、疲劳破裂等问题。内孔焊是重要换热器管子-管板结构的一项重大改革，广泛应用于重要设备。

内孔焊存在以下技术难点：（1）对管板的孔径尺寸、位置精度、凸台尺寸精度以及换热管端部垂直度等要求很高；（2）对管板与换热管的装配要求严，要确保换热管与管孔的错边量、间隙等；（3）由于无法观察熔池形状并实时调整焊接参数，需确保焊接的稳定再现性；（4）返修困难，实际产品可能根本无法返修；（5）受管板孔径尺寸限制，大部分内孔焊难以实现填丝焊，容易造成焊缝减薄、极易产生气孔等缺陷；（6）无论是全位置焊还是横焊，均会在管孔内部形成下塌，影响管孔内部尺寸。

而废热锅炉等换热产品在采用内孔焊的同时还采用了喷泉式布管，将管板沿径向分为中心管区和外围管区，中心管区为管程介质进口，外围管区为管程介质出口，在管箱内部还设有介质分隔箱，以确保介质沿中心管区进入换热管再由外围管区流出。这种布管方式给内孔焊带来了极大的焊接难度，由于换热管弯曲半径和长度几乎各不相同，穿管、装配难度大；换热管之间相互干涉，焊错不同规格的换热管或者漏焊某一根换热管均无法返修；布管顺序与方向没有规律，操作空间狭窄，难度大，焊接缺陷难以返修；焊接一定数量换热管后，中心管区没有操作空间和可视条件，带来了以下问题：a. 穿管引导头无法取出；b.待焊接区域无法清理；c. 无法调整焊枪钨极至合适的位置；d. 背面氩气保护罩无法安装；e. 焊接质量无法目视检测；f. 焊接缺陷无法返修。

发明内容：

本发明的目的是克服现有内孔焊以及喷泉式布管焊接所存在的问题，提供一种保证焊接质量，保证足够的操作空间的喷泉式布管内孔焊接结构及焊接方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种喷泉式布管内孔焊接结构，其组成包括：管板和换热管，所述的管板与所述的换热管连接处设置台阶，所述的管板与所述的换热管焊接处采用全位置焊；所述的全位置焊按照顺时针排列分为起弧区及收弧区、上坡焊、上-仰混合区、仰焊区、下-仰混合区和向下立焊区。

所述的喷泉式布管内孔焊接结构，所述的管板与所述的换热管连接处的台阶的长度为10mm，高度为0.5-1mm，厚度为0.6mm。

所述的喷泉式布管内孔焊接结构，所述的起弧区及收弧区和所述的上坡焊和所述的上-仰混合区和所述的仰焊区和所述的下-仰混合区和所述的向下立焊区的角度范围都为30°。

一种喷泉式布管内孔焊接结构的焊接方法，该方法包括如下步骤：

（1）采用可调式顶紧工装，将换热管调平、顶紧；

（2）利用三维软件模拟穿管过程，留出操作空间，给定穿管顺序，按顺序逐根穿管、逐根焊接；

（3）焊前采用清理工具，配合使用无水酒精或丙酮，去除待焊区及周围的油污影响焊接质量的杂质；

（4）使用引导定位工装，引导换热管进行装配；

（5）焊前使用内窥镜配合反射镜进行装配质量检查，在管板凸台与换热管装配无间隙后方可焊接；

（6）使用比对工具根据管板的深度来调整插入的钨极位置；

（7）焊接产品前，先焊接按例比缩小的模拟件，焊接完成后进行检测，再检测合格后设定内孔焊焊缝尺寸，采用钨极氩弧自熔焊对喷泉式布管焊接；

（8）用内窥镜检测喷泉式布管内孔焊的内部成形。

有益效果：

1.本发明通过采用钨极氩弧自熔焊进行焊接之后100%RT和100%PT合格，拉脱力F≥72199N，屈服强度YS450℃≥181MPa，宏、微观及金相组织，耐压性检验，水压和氦检漏检验合格。

本发明采用可调式顶紧工装，将换热管调平、顶紧，保证了换热管的装配精度和稳定性。

本发明使用引导定位工装，引导换热管装配、防止换热管凸台损伤。

本发明可以随时观察熔池形状并实时调整焊接参数，需确保焊接的稳定性，避免了焊接过程中不同焊接区域的下塌现象。

本发明焊前采用清理工具，配合使用无水酒精或丙酮，去除了待焊区及周围的油污影响焊接质量的杂质；

6.本发明使用比对工具根据管板的深度来调整插入的钨极位置，保证了钨极位置的准确性。

本发明将采用全位置焊，并且分为了起弧区、上坡焊、仰焊区、下-仰混合区、向下立焊区和收弧区，可以根据每个焊接区域来调整焊接参数，保证焊接质量，提高焊接效率。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明全位置焊的分区示意图；

图中：1、管板；2、台阶；3、换热管；4、焊接处；5、起弧区；6、上坡焊；7、上-仰混合区；8、仰焊区；9、下-仰混合区；10、向下立焊区；11、收弧区。

具体实施方式：

实施例1：

一种喷泉式布管内孔焊接结构，其组成包括：管板1和换热管3，所述的管板与所述的换热管连接处设置台阶2，所述的管板与所述的换热管焊接处4采用全位置焊；所述的全位置焊按照顺时针排列分为起弧区5及收弧区11、上坡焊6、上-仰混合区7、仰焊区8、下-仰混合区9和向下立焊区10。

实施例2：

根据实施例1所述的喷泉式布管内孔焊接结构，所述的管板与所述的换热管连接处的台阶的长度为10mm，高度为0.5-1mm，厚度为0.6mm。

实施例3：

根据实施例1所述的喷泉式布管内孔焊接结构，所述的起弧区及收弧区和所述的上坡焊和所述的上-仰混合区和所述的仰焊区和所述的下-仰混合区和所述的向下立焊区的角度范围都为30°；每个焊区的钨极氩弧自熔焊的参数如下表所示：

实施例4：

一种喷泉式布管内孔焊接结构的焊接方法，该方法包括如下步骤：

（1）采用可调式顶紧工装，将换热管调平、顶紧；

（2）利用三维软件模拟穿管过程，留出操作空间，给定穿管顺序，按顺序逐根穿管、逐根焊接；

（3）焊前采用清理工具，配合使用无水酒精或丙酮，去除待焊区及周围的油污影响焊接质量的杂质；

（4）使用引导定位工装，引导换热管进行装配；

（5）焊前使用内窥镜配合反射镜进行装配质量检查，在管板凸台与换热管装配无间隙后方可焊接；

（6）使用比对工具根据管板的深度来调整插入的钨极位置；

（7）焊接产品前，先焊接按例比缩小的模拟件，焊接完成后进行检测，再检测合格后设定内孔焊焊缝尺寸，采用钨极氩弧自熔焊对喷泉式布管焊接；

（8）用内窥镜检测喷泉式布管内孔焊的内部成形。

Claims (4)

1.一种喷泉式布管内孔焊接结构，其组成包括：管板和换热管，其特征是：所述的管板与所述的换热管连接处设置台阶，所述的管板与所述的换热管焊接处采用全位置焊；所述的全位置焊按照顺时针排列分为起弧区及收弧区、上坡焊、上-仰混合区、仰焊区、下-仰混合区和向下立焊区。

2.根据权利要求1所述的喷泉式布管内孔焊接结构，其特征是：所述的管板与所述的换热管连接处的台阶的长度为10mm，高度为0.5-1mm，厚度为0.6mm。

3.根据权利要求1或2所述的喷泉式布管内孔焊接结构，其特征是：所述的起弧区及收弧区和所述的上坡焊和所述的上-仰混合区和所述的仰焊区和所述的下-仰混合区和所述的向下立焊区的角度范围都为30°。

4.一种权利要求1-3之一所述的喷泉式布管内孔焊接结构的焊接方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

（1）采用可调式顶紧工装，将换热管调平、顶紧；

（2）利用三维软件模拟穿管过程，留出操作空间，给定穿管顺序，按顺序逐根穿管、逐根焊接；

（3）焊前采用清理工具，配合使用无水酒精或丙酮，去除待焊区及周围的油污影响焊接质量的杂质；

（4）使用引导定位工装，引导换热管进行装配；

（5）焊前使用内窥镜配合反射镜进行装配质量检查，在管板凸台与换热管装配无间隙后方可焊接；

（6）使用比对工具根据管板的深度来调整插入的钨极位置；

（7）焊接产品前，先焊接按例比缩小的模拟件，焊接完成后进行检测，再检测合格后设定内孔焊焊缝尺寸，采用钨极氩弧自熔焊对喷泉式布管焊接；

（8）用内窥镜检测喷泉式布管内孔焊的内部成形。