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(gè)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(diǎn)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(shí)，一定要保持圓滑，以上的幾點(diǎn)焊接要求中，本次研究的難點(diǎn)是要能達(dá)到設(shè)計(jì)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(diǎn)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?yàn)閾Q熱器的列管與管板具有以上的焊接特性，為了滿足設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)行焊接材料的選擇時(shí)，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(yàn)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)