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换热器黄铜管与爆炸复合板焊接工艺的研究点击：1707 日期：[ 2014-04-26 21:14:30 ] |
| 换热器黄铜管与爆炸复合板焊接工艺的研究 赵爱彬 (辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺 113001) 摘 要:采用手工氩弧焊的方法,研究了换热器HSn70-1B黄铜换热管与16Mn+HSn62-1复合板的焊接工艺。结果表明,通过工艺评定,所选用的焊接工艺是合适的,为黄铜的异种焊接提供了一个可行的试验方案。 关键词:黄铜热交换器;管-板焊接;手工氩弧焊;焊接工艺评定 中图分类号:TQ051. 5 文献标识码:A 文章编号: 1001-4837(2010)05-0006-04 某石化公司热电厂回收工艺改造项目需要1台换热器设备,设备管程均走海水,若用一般不锈钢作换热管,不耐海水腐蚀,点蚀最为严重[1],因此选择黄铜材料。目前关于铜—钢的焊接研究得较多[2, 3],但黄铜的焊接一直是难点。文中旨在通过实例探讨黄铜换热管与爆炸复合板的焊接工艺,并对焊缝、母材、管材及热影响区组织的金相分析,找出更合理的焊接工艺方案。 1 材料的选择 由于换热管和管板接头是最重要、腐蚀最严重的部位,换热管选择了HSn70-1B,它的硬度比HSn62-1高,且有较高的强度,承受较大的压力[4]。从经济性考虑,管板选择爆炸复合板16Mn+HSn62-1,其中黄铜复合板HSn62-1的厚度8. 0mm,基板16Mn的厚度2. 0mm。黄铜板HSn62-1技术条件按GB 2041—89,黄铜管HSn70-1B技术条件按GB/T 8890—1998,化学成分见表1,技术要求见表2。 2 焊接方法及工艺参数 2. 1 焊接方法 手工电弧焊受焊工的操作技术影响,焊接质量波动大,操作环境差,焊缝表面成型粗糙,对胀接工艺要求来说,胀管有一定困难。自动氩弧焊管子和管板的装配质量要求高,因此,采用的设备成本也高[5, 6]。 由于手工氩弧焊电弧和熔池可见性好,操作方便,易于控制熔池形状及焊缝成形,没有熔渣,无需焊后清理,焊缝成形美观,能量集中,热影响区小,变形小,不影响胀管工艺[3, 4]。因此,本试验采用手工氩弧焊。 2. 2 焊接材料的选择 选用北京某公司的HS211焊丝,质量执行GB 9460,见表3。该焊丝是含少量锰的硅青铜焊丝,熔点910~1025℃,塑性好。由于加入锰元素,焊接部位具有良好的力学性能、抗腐蚀性能和耐磨性能,焊接工艺性能良好[4, 5]。 2. 3 焊接参数 试验所采用的焊接工艺参数见表4。 3 焊接工艺 3. 1 试板 采用机加下料(不宜采用火切以防止气体污染),在剪板机上剪出200 mm×150 mm,在试板上钻10个孔(其排列见图1),试板孔直径和公差按GB 151—1999中5. 6. 4的规定。 根据GB 151—1999附录C中表C1,试管孔直径25. 00 mm,按GB 151—1999第3. 6. 2. 2,孔中心距S为32mm、管子伸出长度L1为1. 5±0. 5mm。 3. 2 试管 采用机床加工,试管按GB 151—1999附录B中B2. 3部分,试管的长度取80 mm,共10段。 3. 3 施焊 (1)根据工艺指导书编制程序; (2)进行管与管板的装配,管伸出长度为1. 5mm,如图2所示; (3)调节焊枪后进行焊接,焊后效果如图3所示。 4 工艺评定 4. 1 检验方法(PT检测) 按GB 151—1999中B3检验项目、方法及合格标准检验焊后产品,试验所采用的着色渗透探伤检验合格。 4. 2 观察熔深和H值 按GB 151—1999规定,所有受检查剖面角接接头的H值不得小于管壁厚度的1. 4倍,见图4。按照标准评定中接头的H值大于1 mm时均符合要求,见表5。 4. 3 金相观察 对图5~7中的金相组织进行观察,分析组织是否发生转变。经金相组织观察HSn62-1为α+β两相,呈暗色为β相,体心立方晶格;呈亮色为α相,面心立方晶格;HAZ与母材组织一样,只是组织明显比母材粗大。HSn70-1B组织为α单相,HAZ组织明显比母材粗大。黄铜板熔合线为α+β两相。 5 结语 (1)通过爆炸复合板16Mn+HSn62-1与换热管黄铜HSn70-1B的焊接工艺评定,确定的焊接工艺方案是可行的,评定完全能满足设备工艺要求; (2)所选焊接方法合适,焊接操作要领满足管子与管板焊接的要求; (3)实际产品已运行1年多,未发现渗漏等缺陷。 参考文献: [1] 朱相荣,王相润.金属材料的海洋腐蚀与防护[M]北京:国防工业出版社, 1999. [2] 张日恒.铜—钢异种金属材料的焊接工艺[J].压力容器, 2003, 20(9): 24-26. [3] 冯晓耕.铜—钢管板焊接工艺及分析[J] .压力容器, 1990, 7(4): 78. [4] 中国标准第二编辑室.铜及铜合金标准汇编[M].北京:中国标准出版社, 2004. [5] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册:第2卷.材料的焊接[M].北京:机械工业出版社, 1992. [6] 李亚江,王娟,刘强.有色金属焊接及应用[M].北京:化学工业出版社, 2006. |
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