隨著現(xiàn)代能源工業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，換熱器技術(shù)在石油、動能、化工等部門逐漸取得了廣泛的進(jìn)步，而換熱器內(nèi)凹式列管與管板的焊接技術(shù)是近些年一個新興的研究課題，本文就在換熱器結(jié)構(gòu)及相關(guān)部件的焊接特點的基礎(chǔ)上來對其焊接方案、焊接工藝進(jìn)行簡單分析。
    換熱器在化工、原子能、石油等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，根據(jù)其用途的不同，其各種類型的結(jié)構(gòu)也具有一定的差別，為了保證其使用質(zhì)量，在換熱器的制造過程中，選擇合適的焊接方案及焊接工藝是非常重要的，本文就對換熱器內(nèi)凹式列管與管板的焊接進(jìn)行分析。
    換熱器內(nèi)凹式列管與管板焊接的結(jié)構(gòu)分析
    換熱器的列管與管板的內(nèi)凹式焊接，主要的焊接內(nèi)容就是將換熱器的換熱管臥于管板的坡口中1毫米的地方進(jìn)行焊接，在其焊接要求中，要求要將根部焊透，其中熔深要能夠達(dá)到管壁厚度的百分之90以上，第二層的焊縫在對第一層的焊縫進(jìn)行壓蓋時，一定要保持圓滑，以上的幾點焊接要求中，本次研究的難點是要能達(dá)到設(shè)計所要求的熔深。
    換熱器內(nèi)凹式列管與管板的焊接性能分析
    本次研究中的管板的材質(zhì)是316L不銹鋼，具有很好的焊接性能，但是其具有較小的熱導(dǎo)率，線脹系數(shù)較大，在焊接的過程中，焊接接頭的加熱到冷卻過程中，會產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，這種拉應(yīng)力的存在，很容易導(dǎo)致焊接過程中產(chǎn)生熱裂紋，而本次研究中的列管選用的是00Cr17Ni14Mo2（GB/T24511：022Cr17Ni12Mo2），這種材質(zhì)很容易形成具有較強(qiáng)方向性的柱狀晶焊縫組織，這種焊縫組織的存在對于雜質(zhì)的偏析是非常有利的，這樣性質(zhì)的存在有利于晶間液態(tài)夾層的存在，尤其是在P、S的含量較高的情況下，低熔點的共晶夾層很容易產(chǎn)生，它們的存在很容易加大焊縫的熱裂紋傾向。
    換熱器內(nèi)凹式列管與管板焊接材料的選擇
    正因為換熱器的列管與管板具有以上的焊接特性，為了滿足設(shè)計要求，在進(jìn)行焊接材料的選擇時，尤其要注意其焊接性能，本次研究中選擇的焊接材料需要具有提高焊縫的金屬抗裂性的性能，通過對各種焊接材料的性能進(jìn)行分析，最終選擇00Cr19Ni12Mo2（YB/T5092: H03Cr19Ni12Mo2Si)作為本次焊接中的焊絲，與列管與管板的相關(guān)焊接性能相比，該種材質(zhì)的焊絲中的Cr含量有所升高，而Ni的含量有所降低，這種焊接特性能夠有效的控制雜質(zhì)的含量，并且該焊絲中的Mo、Si等元素，這能夠使焊縫中形成少量鐵素體與奧氏體共同組成的雙相組織，對于焊縫中的裂紋的減少具有積極的促進(jìn)作用，00Cr19Ni12Mo2（H03Cr19Ni12Mo2Si）焊絲的主要組成部分如表1所示。
    表1 00Cr19Ni12Mo2（H03Cr19Ni12Mo2Si）的主要化學(xué)成分
 

    換熱器內(nèi)凹式列管與管板焊接工藝選擇
    本次研究中，各主要焊接部件的規(guī)格及坡口形式為：（1）焊絲的材質(zhì)是00Cr19Ni12Mo2（H03Cr19Ni12Mo2Si），直徑為1.6毫米；（2）列管的材質(zhì)為00Cr17Ni14Mo2（022Cr17Ni12Mo2），管徑規(guī)格為14毫米×2毫米；（3）管板的材質(zhì)是316L，管橋?qū)挾葹?毫米，厚度為35毫米，孔徑為14.2毫米。焊接的坡口形式與分布圖如圖1所示。
    本次研究中，焊接采用的主要焊接方法是手工鎢極氬弧焊，本次焊接中對氬氣的純度具有較高的要求，本次試驗中采用的氬氣的純度達(dá)到了99.9%，純度非常的高，焊接過程中的電流極性采用的是直流正接的形式，焊接過程中的電流保持在60到70安培之間，焊接電壓保持在14到16伏之間，在焊接的過程中，各層之間的溫度要小于60攝氏度，焊接過程中的焊接位置是保持水平固定的。本次研究中的主要焊接工藝參數(shù)如表2所示。
    表2 焊接工藝參數(shù)
 

    在焊接的過程中，要保證良好的焊接質(zhì)量，需要根據(jù)一定的焊接次序來進(jìn)行焊接，需要在坡口的外部進(jìn)行引弧，在進(jìn)行熄弧操作時，也應(yīng)該將弧坑引到坡口的外部，在進(jìn)行焊接時，首先要在不加焊絲的情況下進(jìn)行自熔，自熔結(jié)束后要將焊接試件旋轉(zhuǎn)九十度之后再進(jìn)行蓋面焊工作。
    焊接工作完成之后，要對焊接質(zhì)量進(jìn)行檢查，首先要根據(jù)SPEC焊接標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接外觀的檢查，檢查焊縫表面有無超標(biāo)的缺陷；其次需要對焊接部位進(jìn)行g(shù)射線的檢查，最后還要按照SPEC標(biāo)準(zhǔn)放大十倍進(jìn)行宏觀的金相檢驗，如果以上的檢驗都沒有出現(xiàn)缺陷，則說明焊接質(zhì)量合格。
    換熱器內(nèi)凹式列管與管板焊接，焊接現(xiàn)場的相關(guān)技術(shù)要求
    根據(jù)相關(guān)的設(shè)計要求及焊接工藝要求，對換熱器內(nèi)凹式列管與管板的焊接提出以下要求：（1）在焊接之前必須將管板清理 干凈，可以使用四氯化碳等進(jìn)行清理；（2）在進(jìn)行定位焊時，要在焊縫的三點鐘及九點鐘處進(jìn)行點焊，為了保證整體的焊接質(zhì)量，不能進(jìn)行隨意的點焊，點焊過程中的焊接工藝必須與最終的焊接參數(shù)保持一致；（3）在進(jìn)行第一根管頭的焊接時，必須要在坡口外進(jìn)行引弧；（4）在保證焊接的根部能夠焊透的情況下，可以采用較小的電流，從而使焊道較窄，有助于第二遍的焊接；（5）焊接過程中選用的焊接人員，必須具有較強(qiáng)的焊接技術(shù)，只有焊接人員熟練掌握了內(nèi)凹式焊接工藝，才能進(jìn)行內(nèi)凹式焊接工作。

    換水器內(nèi)凹式列管與管板的焊接時目前比較新型的一種焊接技術(shù)，本文就在對其焊接結(jié)構(gòu)、焊接材料、焊接特性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了一種換水器內(nèi)凹式列管與管板的焊接方案，經(jīng)過實踐檢驗證明這種焊接方案是切實可行的，并且具有較高的焊接質(zhì)量，對于換水器內(nèi)凹式列管與管板的焊接具有一定的參考作用。