隔壁式管殼式換熱器有兩個腔體，兩個腔體的強制密封主要靠換熱管與管板的焊接接頭（管接頭）和墊片來保證。法蘭之間。 在設計和制造過程中，管接頭的質(zhì)量直接影響到換熱器的安全、質(zhì)量和使用壽命。 因此，在本文中不銹鋼螺紋換熱管加工，我們將介紹一種用于管殼式換熱器小直徑管板接頭的無填充內(nèi)孔焊接技術。 .

（示意圖，不對應文中任何具體產(chǎn)品）

1 內(nèi)孔焊管板結(jié)構(gòu)

內(nèi)孔焊縫屬于對焊結(jié)構(gòu)，不使用填充焊絲。 結(jié)構(gòu)本身的熔融金屬作為熔敷金屬，即焊縫的形成需要定位臺、凸環(huán)和換熱管金屬熔合。 焊縫必須完全成型，無缺陷，定位臺需要準確定位；

整體接頭需要機加工，精度要求高。

定位臺和去應力槽不宜過深，否則會嚴重削弱管板的強度。 定位臺面深度為1.5mm，應力消除槽深度為4.5mm。

凸環(huán)的厚度是有要求的。

由于焊機輸入熱量有限，太厚無法完全融入焊縫，底部與換熱管未熔合，換熱器運行時會產(chǎn)生振動，存在差異在焊縫與母材之間的強度上，局部裂紋和管接頭失效的根本原因是隱患； 太薄則不易機械加工成型，搬運時容易破損。 嚴重時整個管板報廢，凸環(huán)厚度為0.5mm。

應力消除槽的寬度不宜過寬。 受刀具尺寸限制，便于加工。 寬度為4mm； 底部必須是圓形的。 如果是直角，焊接完成后會與換熱管形成局部懸臂梁。 根部應力集中，易產(chǎn)生裂紋。 甚至破裂，導致設備管程和殼程兩個腔室泄漏。

在管板孔結(jié)構(gòu)試驗階段，凸環(huán)的厚度統(tǒng)一影響焊接質(zhì)量。 分別選用厚度為0.5mm、0.8mm、1.0mm和1.5mm的凸環(huán)進行焊接性能測試。 經(jīng)過篩選，厚度為0.5mm和0.8mm的凸環(huán)不僅在焊接過程中起到墊板的作用，而且完全融入焊縫中，形成完整的對接結(jié)構(gòu)焊縫。

2 焊接參數(shù)

焊接接頭的焊接程序：

焊接前預先對焊縫內(nèi)外同時通氣，形成氣體保護氣氛。 然后發(fā)出高頻電流進行預熔和拉弧。 必須在起弧點停留一段時間不銹鋼螺紋換熱管加工，利用電弧預熱焊接區(qū)域，建立熔池，然后發(fā)出脈沖電流，機頭旋轉(zhuǎn)進行連續(xù)焊接。

焊接后一周，電流在指定位置衰減，一定時間后，電弧熄滅。 但保護氬氣需要持續(xù)通入，直至機頭停止轉(zhuǎn)動。 以上參數(shù)可在焊機電源電腦上設定，實現(xiàn)自動化運行。 根據(jù)管板內(nèi)孔焊管孔結(jié)構(gòu)，通過反復試驗確定焊接工藝參數(shù)。

焊后對焊接接頭進行PT試驗、水壓試驗、顯微金相分析、力學性能試驗、晶間腐蝕試驗等檢測驗證項目。 焊接前制作拉伸試樣、金相檢驗試樣和彎曲試樣。 試驗結(jié)果表明，焊接接頭具有足夠的機械強度和耐硝酸晶間腐蝕能力（C法），能夠滿足使用要求。

表1所列參數(shù)是針對焊接結(jié)構(gòu)類型和具體結(jié)構(gòu)尺寸制定的，具有確定性。 如果結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，可以通過微調(diào)測試來確定參數(shù)。

3 內(nèi)孔焊背保護工裝

管接頭焊接時，焊機焊槍從管側(cè)管孔插入，在殼體側(cè)成型。 管孔內(nèi)側(cè)焊縫由焊槍內(nèi)置結(jié)構(gòu)噴出氬氣保護，外側(cè)無保護。 必須為焊縫安裝外部保護裝置，以防止焊接過程中的氧化和腐蝕，并保持抗氯離子和沸酸腐蝕能力。

下夾具和上夾具是工裝的主體，通過階梯開口裝配，防止徑向移動。 下夾具通過螺紋與滑軌連接。 滑軌上設有滑塊，滑塊與定位螺栓和L型壓桿螺紋連接。 滑塊與L型壓桿采用螺紋連接。 上夾具與L型壓桿螺紋連接。 上夾具設有通氣孔，連接高純氬氣軟管。 下夾具和上夾具裝配在焊件上，與焊件外壁形成氣流通道，端部開一定數(shù)量的半圓形開口，形成流動的保護氣流。

滑軌、滑塊、定位螺栓、L型壓桿與上夾具形成聯(lián)動機構(gòu)，實現(xiàn)裝拆、滑動、定位、鎖緊等功能，與下夾具形成有機腔體，實現(xiàn)高溫下的焊縫。 背部保護。 下夾具和上夾具由紫銅制成。 不銹鋼焊縫憑借其良好的傳熱功能，需要實現(xiàn)快速冷卻，工裝才能滿足導熱要求。 工裝使用時，從換熱管外側(cè)即大空間側(cè)插入管內(nèi)，下夾具，擰緊定位螺栓，插入應力消除槽沿換熱管軸向完成裝配。 這時，可通入高純氬氣，提前營造保護氣氛。

4 焊接過程的詳細控制

焊接前必須對換熱管內(nèi)孔焊接端進行機械加工，保證端面平整無毛刺。 加工管板時，順序尤為重要。 先鉆通孔，再加工去應力槽，最后加工定位平臺。 凸環(huán)是自然形成的，可以避免凸環(huán)加工過程中的機械損傷。 用清洗劑清洗管板和換熱管尾端，去除油污和灰塵，保持清潔，不帶入新的污染。 用無紡布擦拭。 焊接順序是從管板底部到頂部逐排焊接。 過程中要觀察管板的焊接變形情況，及時補強和糾正，防止局部變形影響后續(xù)焊接工作。 焊接作業(yè)，使用專用內(nèi)孔焊接設備和電源； 普通氬弧焊機； 護背工裝等

焊接時，先調(diào)整焊槍鎢極的徑向高度，焊槍芯軸沿管孔中心延伸，鎢極外端高度最好離焊槍下端16.8mm。焊槍芯軸、鎢極軸向必須露出定位平臺0.5mm。 管板通孔直徑為Φ23±0.1mm，換熱管內(nèi)徑為Φ23mm，換熱管與定位臺之間形成1.5mm凸起結(jié)構(gòu)，作為熔敷金屬，凸起位于換熱管的側(cè)面，需要更多的焊接熱量輸入。

如果軸向偏離定位臺，就會造成熔敷不充分。 焊機操作人員必須使用游標卡尺進行準確定位。 后端操作人員將換熱管推入管板定位平臺并旋轉(zhuǎn)確保貼合。 焊工操作者用內(nèi)窺鏡觀察換熱管與定位平臺之間的間隙。 間隙越小越好。 然后，安裝背面保護工裝并注入高純度氬氣。 將焊槍插入管孔，定位后，點擊電源開關進行自動焊接。 焊槍停止轉(zhuǎn)動后，滯后6S后取下背部保護工裝，焊接完成。

焊接完成后，用內(nèi)窺鏡目視觀察焊縫表面，然后逐一進行水壓試驗，檢測管接頭的焊接質(zhì)量。 如果焊接時出現(xiàn)燒穿換熱管的現(xiàn)象，還是有補救措施的。 焊接時，在設備旁邊準備好氬弧焊機，在燒穿部位進行氬弧焊補焊。 這個過程必須馬上進行，否則后面的換熱管焊接就完成了，就沒有操作的空間了。

完成后，換熱管除進行水壓試驗外，還必須進行氨氣泄漏檢測，以保證焊接質(zhì)量。 惰性保護氣體必須為純度為99.999%的高純氬氣。 需要控制氬氣的流速。 流速過大，會在焊縫周圍形成負壓，吸入空氣，焊縫容易氧化； 如果流量太小，氬氣濃度太低，焊縫仍會被氧化。 換熱管內(nèi)側(cè)用12L/min，外側(cè)用10L/min。 焊接完成后，焊縫表面會呈現(xiàn)銀白色或金黃色。

5 結(jié)論

內(nèi)孔焊管板結(jié)構(gòu)和焊接工藝已成功應用于低壓反應水冷卻器的制造。 設備制造完成后，進行殼程氨氣泄漏檢測，管殼程水壓試驗，焊接接頭無滲漏現(xiàn)象。

焊前對焊接工藝進行評價，通過顯微金相分析、力學性能檢驗、晶間腐蝕試驗（C法）等項目檢驗驗證，焊縫性能滿足圖紙要求的力學性能和耐腐蝕性能。 表明內(nèi)孔焊接結(jié)構(gòu)和焊接工藝研制成功，可用于同類型設備的制造。