一種管殼式換熱器中管子與封板的電子束焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種管殼式換熱器中管子與封板的電子束 焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 圖1是管殼式換熱器的結(jié)構(gòu)示意簡圖，管殼式換熱器在工作過程中數(shù)條管子1內(nèi) 外存在較大地溫差和壓差，且管子的外壁承受海水沖擊，容易出現(xiàn)破損、泄露的情況。當(dāng)管 子出現(xiàn)破損、泄露而失去工作能力時(shí)，一般采取金屬堵頭在封板2 -側(cè)進(jìn)行在役維修，這種 維修方式對(duì)管子管口的尺寸精度有較高要求，若管口尺寸過大，金屬堵頭與管子內(nèi)壁存在 間隙，堵頭無法密封管子；若管口尺寸過小，金屬堵頭無法插入管子，造成管子失效。
[0003] 管子管口與管板的焊接工藝或采用手工焊接，或采用半自動(dòng)TIG填絲焊接，唐俐 在換熱器管子管板封口焊試驗(yàn)及應(yīng)用[J]?壓力容器，2006,23(3) :32-34中闡述，TIG封焊 具有焊接保護(hù)效果好、操作簡單、熱輸入量小等優(yōu)點(diǎn)，但由于采用添加焊絲的TIG封焊，如 果焊接過程控制不當(dāng)，焊絲熔化后很容易使管口孔徑變小，即存在一定的縮口率。而且由 于TIG焊熱源不集中，焊縫深寬比較小，在一定焊縫寬度下焊縫熔深有限，要增加焊縫熔深 必須加大焊接熱輸入量，這樣會(huì)使焊縫熔寬變大，焊后管口容易變形，無法保證管口尺寸精 度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了 一種管殼式換熱器中管子與封板的電子束焊接方 法，該方法利用電子束焊接具有的穿透能力強(qiáng)、熱輸入量小、焊接速度快、真空條件下焊縫 純凈度高、焊縫及熱影響區(qū)組織相比電弧焊細(xì)小、焊接變形與殘余應(yīng)力小等特點(diǎn)，可以將管 殼式換熱器中的管子與封板實(shí)施連續(xù)封焊和連續(xù)修飾焊，焊接效率高，焊接性能穩(wěn)定，有利 于焊接變形控制及控制管子的縮口率，從而有利于管殼式換熱器的維修，提高管殼式換熱 器在役維修性。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種管殼式換熱器中管子與封板的電子束焊接方法，管殼式換熱器內(nèi)含有數(shù)條管 子與封板，封板按設(shè)計(jì)間距配鉆有數(shù)個(gè)安裝孔，每個(gè)安裝孔的孔徑D均與管子外徑匹配，采 用液壓或機(jī)械擴(kuò)管方式將數(shù)條管子分別裝配在封板的數(shù)個(gè)安裝孔內(nèi)，數(shù)條管子的伸出端均 與封板外露端面平齊，每條管子伸出端與封板外露端面的結(jié)合圓弧D線均需實(shí)施連續(xù)封焊 和連續(xù)修飾焊，將結(jié)合圓弧D線簡稱為焊接D線，所述設(shè)計(jì)間距及焊接D線均已被輸入電 子束的數(shù)控編程中，電子束按所述設(shè)計(jì)間距及焊接D線分別對(duì)每條管子實(shí)施定位并進(jìn)行連 續(xù)封焊和連續(xù)修飾焊，直至完成數(shù)條管子在封板外露端面的所有連續(xù)封焊和所有連續(xù)修飾 焊，本發(fā)明的特征如下：
[0007] 依據(jù)所述安裝孔的長度，對(duì)數(shù)條管子和數(shù)個(gè)所述安裝孔分別進(jìn)行機(jī)械打磨，機(jī)械 打磨后再用丙酮、酒精以及超聲波對(duì)所述待焊面進(jìn)行去除油污，干燥后備用；
[0008] 采用液壓或機(jī)械擴(kuò)管方式將數(shù)條管子分別裝配在封板的數(shù)個(gè)安裝孔內(nèi)并使其裝 配成管殼式換熱器，每條管子與所述安裝孔的配合間隙< 0. 1_，再次用丙酮、酒精以及超 聲波對(duì)焊接D線進(jìn)行去除裝配油污；
[0009] 將上述裝配好的管殼式換熱器移至真空室中，然后對(duì)真空室實(shí)施抽真空，真空室 的抽真空度要彡l(T 3Pa;
[0010] 先將電子束垂直對(duì)準(zhǔn)任一焊接D線上并作為連續(xù)封焊的起點(diǎn)，當(dāng)任一焊接D線被 連續(xù)封焊后，電子束依據(jù)所述焊接程序自動(dòng)轉(zhuǎn)移到另一焊接D線上并直至完成數(shù)條管子在 封板外露端面的所有連續(xù)封焊，各連續(xù)封焊的焊接參數(shù)如下：
[0011] 電子束的加速電壓控制在150KV，電子束距所述焊接D線的垂直間距控制在500~ 1500mm，電子束的連續(xù)封焊速度控制在2500~3500mm/min，電子束束流控制在10~20mA， 電子束的尚焦量為〇 ;
[0012] 再將電子束垂直對(duì)準(zhǔn)任一焊接D線上并作為連續(xù)修飾焊的起點(diǎn)，當(dāng)任一焊接D線 被連續(xù)修飾焊后，電子束依據(jù)所述焊接程序自動(dòng)轉(zhuǎn)移到另一焊接D線上并直至完成數(shù)條管 子在封板外露端面的所有連續(xù)修飾焊，各連續(xù)修飾焊的焊接參數(shù)如下：
[0013] 電子束的加速電壓控制在150KV，電子束距所述焊接D線的垂直間距控制在500~ 1500mm，電子束的連續(xù)修飾焊速度控制在2500~3500mm/min，電子束束流控制在2~5mA， 電子束的離焦量控制在〇. 3~0. 8mm ;
[0014] 待所有連續(xù)修飾焊全部完成后，將焊好的管殼式換熱器放在真空室中自然冷卻 lOmin，之后去除真空室的真空度，取出焊好的管殼式換熱器即可。
[0015] 由于采用如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明產(chǎn)生如下積極效果：
[0016] 1、本發(fā)明無論是采用連續(xù)封焊還是連續(xù)修飾焊，其電子束的能量集中、熱輸入小、 穿透能力強(qiáng)、能量轉(zhuǎn)化率高、可控性好，使得整個(gè)焊接過程時(shí)間縮短、熱影響區(qū)減小，焊縫質(zhì) 量滿足GJB 1718-2005 I級(jí)要求。
[0017] 2、本發(fā)明的焊接過程是在真空室內(nèi)進(jìn)行的，真空室的抽真空可以有效避免大氣中 的有害氣體對(duì)焊縫的影響，有效提高焊縫的結(jié)合強(qiáng)度。
[0018] 3、本發(fā)明的電子束焊接，其焊熱輸入量小，焊接變形小，能有效控制焊接變形及控 制管子的縮口率，從而有利于管殼式換熱器的維修，提高管殼式換熱器在役維修性。
【附圖說明】
[0019] 圖1是管殼式換熱器的立體結(jié)構(gòu)示意簡圖；
[0020] 圖2是封板的正面結(jié)構(gòu)示意簡圖；
[0021] 圖3是電子束在任一焊接D線的局部位置示意簡圖；
[0022] 圖4是任一焊接D線的局部位置示意簡圖；
[0023] 上述圖中：1_封板；2-管子；3-電子束；4-焊接D線。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本發(fā)明是一種管殼式換熱器中管子與封板的電子束焊接方法，本方法采用電子束 焊接技術(shù)并在真空條件下實(shí)現(xiàn)管殼式換熱器中管子與封板的焊接，電子束焊接無需填加其 它焊接材料，可在相對(duì)較小的熱輸入量條件下實(shí)現(xiàn)管子與封板的焊接，非常有利于焊接變 形的控制及管子縮口率的控制，從而有利于管殼式換熱器管束的金屬堵頭堵管維修，提高 管殼式換熱器在役維修性，電子束焊接利用數(shù)控編程可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)焊接過程，顯著提高焊 接效率和焊接質(zhì)量。
[0025] 為清楚說明本發(fā)明，結(jié)合圖1-4,管殼式換熱器內(nèi)含有數(shù)條管子2與封板1，封板按 設(shè)計(jì)間距配鉆有數(shù)個(gè)安裝孔，每個(gè)安裝孔的孔徑D均與管子外徑匹配，采用液壓或機(jī)械擴(kuò) 管方式將數(shù)條管子分別裝配在封板的數(shù)個(gè)安裝孔內(nèi)，數(shù)條管子的伸出端均與封板外露端面 平齊，每條管子伸出端與封板外露端面的結(jié)合圓弧D線均需實(shí)施連續(xù)封焊和連續(xù)