不锈钢内波和螺纹换热管,不锈钢换热管与管板内孔焊技术

传统的端面焊接技术在不锈钢换热管与管板的焊接接头处耐应力腐蚀和缝隙腐蚀能力较差。 内孔焊接技术改变了这种状况，提高了抗腐蚀能力。 本文以某公司为例，对内孔焊的技术装备、工艺、焊接工艺及注意事项进行说明。

换热器广泛应用于工业领域，在医药、化工、石油等领域发挥着重要作用。 换热器的种类和结构多种多样，在上述工业领域中，管壳式换热器较为常见。 在换热器的设计和生产过程中，不锈钢换热管与管板焊接接头的焊接质量直接决定换热器的整体质量和使用寿命。 在目前不锈钢换热管与管板的连接技术中，膨胀节和焊接是常用的连接方式。 在一般的焊接方式下，不锈钢换热管与管板之间会存在缝隙，容易出现腐蚀和过热问题； 焊接点会产生相应的热应力，导致焊接接头破裂。 膨胀节连接方式，如果膨胀节变形，会产生残余应力，引起应力腐蚀。 不锈钢换热管如果在比较高的温度下使用，很容易导致材质松动，造成膨胀节处开裂或断裂，造成漏热。 在上述连接技术背景下，解决不锈钢换热管与管板的连接问题一直是研究人员重点解决的课题。 本文将以某公司为例，探讨不锈钢换热管与内孔管板的焊接工艺。

1、内孔焊接工艺

某公司承接了低压反应水凝汽器的生产。 管侧为氮氧化物，危害性中等。 工作条件下的温度在40°C和160°C之间； 在30℃～42℃的温度下。 这种低压反应水冷凝器的基本功能是将氮氧化物（以气体形式）从 160°C 还原到 40°C。 本设备换热管和管程壳为不锈钢材质，管板为材质，壳程壳体为Q345R材质。 根据相关研究可知，低压反应水冷凝器腐蚀的原因有以下几点：

首先，如果不锈钢换热管与管板采用焊接和扩管相结合的工艺，那么扩管后的管壁会相应变薄，从而形成残余应力。 此时进气口温度可达160℃，而冷却水温度将低于30℃。 此时，如此巨大的温差很可能导致混热管相应部位出现裂纹。

其次，气体输送到冷却器后，会产生硝酸盐。 含有硝酸盐的气体由于低压反应水冷凝器温度高，会对不锈钢换热管与管板连接处造成严重腐蚀。 .

第三，由于气体流速高，在高温高热的情况下，会直接冲击不锈钢换热管，形成较大的腐蚀应力。

四、由于管板与管束之间存在缝隙，冷却水中含有大量的氯气，氯气会大量聚集在管板与管束之间的缝隙中，从而逐渐形成不锈钢换热管表面腐蚀或麻点。

一、采用内孔焊接技术的原因

为防止不锈钢换热管和管板腐蚀，一般根据腐蚀原因采取相应的对策。 例如，在氮氧化物气体进口处设置防震挡板，或在不锈钢换热管与管板连接处采用强度焊接技术，或尽量减少冷却水中的氯浓度，或更换不锈钢换热管的材料 钛材料具有更好的耐腐蚀性。 由于上述方法存在一定的问题，在使用中也难以普及。 因此，可以从焊接工艺的角度考虑。 首先，应有效降低不锈钢换热管与管板焊接界面的残余应力。 其次，应减小不锈钢换热管与管板焊接界面处的间隙。 三、减少或避免腐蚀性物质在上述缝隙中的滞留。 我国经过多年的焊接实践经验发现，内孔焊接技术可以防止上述腐蚀现象的发生，有效提高不锈钢换热管的质量，增加使用寿命。 为此，某公司对不锈钢换热管与低压反应水冷凝器管板的连接采用了内孔焊接技术。

2、内孔焊接结构及其特点

管壳式换热器将不锈钢换热管与管板焊接的接头形式有4种，一种是悬垂角焊，一种是缩角焊，第三种是平端焊，还有四是无缝焊接连接器。 内孔焊接工艺结构属于无缝接头结构。 其原理是将管板一侧的管孔边缘加工成一定的形状，使管孔与管端相通。 这时，采用内孔焊，将焊缝抓在接口处进行焊接。

(1)内孔焊接技术的优势

第一，采用内孔焊接工艺，可以使焊接接头的稳定性和可靠性更好，不锈钢换热管与管板的连接强度更高； 第二，采用内孔焊接技术不锈钢内波和螺纹换热管，可以使焊接间隙处的温度与管壳介质的温度相近； 三是可以实现不锈钢换热管与控制的无缝连接，避免腐蚀。 四是内孔焊接技术的焊接接头采用对接技术，大大提高了承载能力。 第五，采用内孔焊接技术，不会产生膨胀管的残余应力。 六、采用内孔焊接技术，不会在焊接接头根部产生更多的应力集中，保证不锈钢换热管在运行过程中不开裂； 第七，相对容易进行射线探伤，从而更好地保证焊接质量。

(2)内孔焊接技术的缺点

第一不锈钢内波和螺纹换热管，管板的加工和装配精度要求非常高，很难达到这个精度； 其次，要使用优质的焊接设备； 三、焊接工艺的工艺要求非常严格，需要熟练的技术，只有合格的专业人员才能操作； 第四，一旦出现质量问题，维修难度大，焊缝检查也困难； 第五，生产周期过长。 总之，上述缺点的存在，使得内孔焊接技术仍然难以采用。

内孔焊接结构具有多样化的特点。 不锈钢换热管及管程壳为材质，管板为III级材质，壳程壳为Q345R材质，规格为Φ25×2mm，共1268件。 不锈钢换热管和管板都是用不锈钢制作的，管板的厚度比较厚，不锈钢换热管的数量也比较多。 因此，采用内孔焊接技术的工作量非常大。 由于不锈钢材料受热容易膨胀，焊接处容易因焊后温度升高而变形，又由于厚板焊接接头的残余应力比较大，导热系数比较低，且热量蓄积后不易散失，造成温度过高。 集中。 因此焊接接头处的腐蚀较低。 为解决上述焊缝残余应力问题，可采用机械加工，在每个焊缝处加工圆形缺口，以释放焊缝残余应力，加速热量散失。

3、内孔焊接工艺及设备

内孔焊接工艺采用全位置数控脉冲自动氩弧焊设备，采用内孔焊头。 焊接时，头部深入管孔内部。 由于采用自动化技术，在计算机上进行一定的编程设定，设定一定的焊接参数，如脉冲电流、频率等。 采用这种内孔焊接工艺和设备，使焊接处于高度自动化状态。 因此，该焊接工艺避免了人为的不稳定操作因素，使焊接质量较高。 某公司使用WZM1-400管板全位置数控脉冲自动氩弧焊机。 该设备由内孔焊头、可编程控制箱、遥控器、焊接电源和冷却系统组成。

(1) 内孔焊头

送丝器、吊架、中心杆、定位环、调整盘和进气管共同构成内孔焊头。 内孔焊头的工作原理是：首先，焊接深度由调节盘控制； 做好焊接工艺参数，六是进行全位置自动焊接成型。

(2) 遥控器

遥控器主要控制焊接的启停、氩气输送的启停、焊头的调节，确保焊接过程的方便性和准确性。

(3) 可编程控制箱

可编程控制箱采用先进的西门子CPU，彩色屏幕，可触摸操作，全数字显示，满足内孔焊接工艺的所有参数设置要求。

(4)焊接电源

焊接电源采用先进的YC-400TX电源，质量安全可靠。

(5) 冷却系统

冷却系统的作用是冷却焊接设备。 冷却系统可直接对焊嘴进行冷却，延长焊嘴的使用寿命。

由于某公司的不锈钢换热管、管板采用不锈钢材质，为保证不锈钢换热管、管板背面在内孔焊时不被氧化，采用氩气保护。是在焊接时专门设置的。 具体操作是：先不焊接管板和壳程筒体，焊接时要留有足够的空间用氩气保护。

4、内孔焊焊接工艺试验

在内孔焊接前，可以进行焊接工艺试验，获取必要的焊接参数，从而在产品生产中积累足够的参数信息，减少产品焊接不合格的发生，通过大量的焊接试验，提高了产品质量的技术指标，提高了焊接质量。

(1)模拟试品的结构及尺寸

模拟试验产品的结构和尺寸应与待生产产品相似或相同。

(2) 获取焊接过程的实验参数

不同型号的不锈钢换热管有不同的焊接位置和相应的焊接参数。 内孔焊焊接工艺的一般程序是：首先，按下遥控器的启动按钮，发射氩气； 二是高频起弧，起弧后在起弧点停留片刻。 第三，利用电弧预热焊接区，建立标准熔池； 然后，按遥控器上相应的按钮，发出脉冲电流，同时让机头转动，在焊接处周围焊接完成后，脉冲电流开始减弱； 最后，经过一段时间后，焊头停止转动，送气延迟。 经过反复试验验证，获得了足够的焊接参数。

5、内孔焊接技术的具体应用

以某公司生产低压反应水凝汽器工艺为例，说明内孔焊接工艺的焊接工艺及要求：

(1)清理管板口及外表面的污垢、铁锈等杂质，残留的杂质直接影响焊接质量。

(2)设置得到的焊接工艺试验参数，并根据具体生产要求调整参数。

(3)检查管路(水、气)是否通畅。

(4)固定好管板，防止焊接时变形。

(5)用水平量尺测量管板是否垂直，并根据管板水平调整焊接接头。

(6)不锈钢换热管、管板装配时，严禁全部装配完毕后再进行焊接，应逐一装配焊接。

2.结论

首先，从内孔焊接技术的结构特点和形式可以发现，内孔焊接技术可以有效降低不锈钢换热管与管板焊接形成的残余应力，有效避免不锈钢换热管及管板。 管板之间有缝隙，使腐蚀性物质无处积聚，焊接接头根部切口处不会产生应力集中，使产品在运行中不易开裂。

二、某公司使用WZM1-400管板全位置数控脉冲自动氩弧焊机。 该设备由内孔焊头、可编程控制箱、遥控器、焊接电源和冷却系统组成。 通过本设备的焊接工艺试验，可以获得产品生产所必需的焊接参数，使产品生产过程中的焊接接头工艺符合相应的规范和标准。

三、内孔焊接技术在某公司低压反应水冷凝器生产过程中的应用，为内孔焊接技术积累了相当的技术参数和经验，为今后产品生产中内孔焊接技术的应用提供了指导.