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| 阮鑫李保健 （河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，石家莊，050031） （河北安裝工程公司，石家莊，050031） 河北安裝工程公司承接了煤氣公司2臺橫管式煤氣冷卻器的制作任務(wù)，這種大型換熱器類設(shè)備個大體重，換熱管多，主要技術(shù)問題是管子與管板的連接。過去大都采用脹接，這次根據(jù)圖紙設(shè)計要求采用焊接，在制作過程中，盡量避免和減少管與管板的焊接應(yīng)力與變形，并保證其牢固嚴(yán)密，達(dá)到規(guī)定的要求范圍。 1設(shè)備基本狀況及主要質(zhì)且問題分析 該設(shè)備為立式長方形橫管焊接結(jié)構(gòu)形式，由國外引進(jìn)技術(shù)，國內(nèi)轉(zhuǎn)化設(shè)計。設(shè)備規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)如表l所示。  設(shè)備還配有外伸殼體的26個大、小水箱，這種結(jié)構(gòu)國內(nèi)實屬少見。由此可知，該設(shè)備在換熱器中屬于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形體龐大、制作難度較大的一種岡。其主要技術(shù)特性見表2。  該設(shè)備主要制作技術(shù)要求有:設(shè)備總體不直度偏差不大于10 mm;設(shè)備制造完畢后，殼程壓力0.03 MPa，用氨體積分?jǐn)?shù)1%的壓縮空氣進(jìn)行氨滲透試驗;管程以0.5 MPa表壓進(jìn)行水壓試驗，均不得有泄漏現(xiàn)象。 通過分析可以看出，焊接應(yīng)力與變形是產(chǎn)生缺陷的根源閻。而導(dǎo)致焊接應(yīng)力與變形的因素主要有:（1）焊件與設(shè)備的不均勻加熱與冷卻。一般情況（由高溫到低溫）高溫區(qū)金屬內(nèi)部存在拉應(yīng)力，低溫區(qū)金屬內(nèi)部存在壓應(yīng)力，這種由于冷縮受阻而引起的焊接應(yīng)力是zui主要的形式;（2）焊縫金屬和熱影響區(qū)金屬在加熱和冷卻過程中，要產(chǎn)生組織轉(zhuǎn)變，由于各種組織的密度不同，因此在冷卻過程中，焊縫區(qū)金屬產(chǎn)生膨脹或收縮而引起相變應(yīng)力;（3）焊縫的熱脹冷縮，接頭坡口形式不適，工件剛性不足及焊縫的配置不對稱等，均會導(dǎo)致變形。一般情況下，線膨脹系數(shù)大的材料，焊縫收縮量大，焊后變形量就大;焊件剛性越大，則變形量越小[4]。 2焊接工藝規(guī)范及優(yōu)化措施 該設(shè)備管板材料為Q 235一A，換熱管子材料為10號碳素結(jié)構(gòu)鋼。為了保證設(shè)備管子與管板的連接一次成功，進(jìn)行了管子與管板焊接試件的模擬試驗，以取得合理的參數(shù)作為指導(dǎo)施工的依據(jù)。 2.1接口形式 管子與管板的連接采用插接式，管端伸出長度為2.5一smm，管子與管板的配合間隙為0.6mm。為了保證管子在制造后的水壓試驗及投人運(yùn)行后不致出現(xiàn)泄漏（發(fā)現(xiàn)此缺陷難以修復(fù)），管子下好料后，逐根以1.5一2.0倍的設(shè)計壓力進(jìn)行水壓試驗。此外，管板孔數(shù)眾多，其加工精度直接影響到換熱器的制造質(zhì)量，必須控制管板的管孔直徑在允許的偏差內(nèi)0-0.25 mm。再者，保證管孔的適宜表面粗糙度亦很重要，一般脹接粗糙度小于或等于12.5μm，焊接時粗糙度小于或等于25μm。 2.2管端與管板孔的清理 管子一管板組裝前應(yīng)將管端內(nèi)外壁和管板孔內(nèi)表面清理干凈，不得有影響焊接質(zhì)量的毛刺、鐵屑、銹斑和油污等。管端除銹長度不小于45mm。試驗表明，焊件與焊接材料表面有少許的油污、銹蝕和水滴，均會造成焊后焊縫缺陷，如氣孔、夾雜、裂紋及未焊透等。所以需認(rèn)真清理且干燥后方可施焊閻。 2.3定位管的確立與焊固 根據(jù)殼體情況并考慮操作者便于在殼體內(nèi)自由穿行施工，首先選取若干根管子于管板上穿管定位。如小水箱部位的管板，用H根管子定位，分散于管板孔的各區(qū)域。管子定位后以點(diǎn)焊牢固。 2.4焊接順序 管與管板的連接，其焊接順序如下: （l）所有的接口均應(yīng)先點(diǎn)焊，每道管口點(diǎn)焊兩點(diǎn)，點(diǎn)焊長度為5一10 mm，層次為一遍。 （2）焊接前將定位管焊完，層次為兩遍。 （3）焊接管口可采用2種方式，但都有一個共同點(diǎn)，即先軸向，后周向，由管板中心向兩側(cè)進(jìn)行焊接。其一是跳焊法，為了減少焊接應(yīng)力，可以采用“隔二焊一”施焊法。每隔兩道焊口焊一遍，交錯進(jìn)行直至焊完。其二是“反向階梯式”焊法。此法可使應(yīng)力分散，變形相抵網(wǎng)。 （4）施焊前，先用色筆將所焊管的順序標(biāo)示清楚，焊工宜嚴(yán)格按所定順序進(jìn)行焊接。 （5）所有接口均應(yīng)按順序先焊一層，翻轉(zhuǎn)對另一側(cè)進(jìn)行焊接（*層），然后再焊第二層，依次按順序進(jìn)行翻轉(zhuǎn)焊接。 2.5焊接規(guī)范 焊接采取2種方案，可根據(jù)焊工的技術(shù)水平等級靈活選用。方案一適用于較高水平的焊工，如表3所示。  根據(jù)制作的實際情況看，方案二雖然略慢些，但較為穩(wěn)妥，易于保證焊接質(zhì)量。 2.6焊接要求及注意事項 （l）電焊工必須具有相應(yīng)的焊工操作許可證，即Dl/2-24J·26J。施焊過程中，設(shè)專人進(jìn)行焊接技術(shù)監(jiān)督，隨時掌握焊工的焊接狀態(tài)，并根據(jù)焊工的焊接情況予以具體指導(dǎo)。 （2）電焊條必須進(jìn)行烘干，并按規(guī)定使用保溫筒，且在使用過程中注意防潮。每次從焊條筒內(nèi)拿出2根焊條，Zh之內(nèi)沒有用完的焊條，則重新烘干，但次數(shù)不得超過2次。 （3）采用手工電弧焊，由數(shù)名焊工間接同時焊接。為了減少焊接應(yīng)力與變形，基本思路與方法是采用放射交叉式焊接或分區(qū)對稱式焊接門。 （4）焊接位置盡可能采用垂直固定即平焊，以保證焊接質(zhì)量與效率。這給設(shè)備的起吊、移動帶來較大工作量，要隨時注重起重裝備與工具的安全檢查。 （5）焊接缺陷的返修，應(yīng)先清除缺陷后再補(bǔ)焊，并按返修工藝進(jìn)行。焊縫同一部位的焊補(bǔ)次數(shù)不宜超過2次，否則焊補(bǔ)前應(yīng)經(jīng)單位技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，并采取可靠的技術(shù)措施。 （6）焊工焊完后在相應(yīng)部位打上焊工鋼印，如723、734等。同時設(shè)備檔案中進(jìn)行詳細(xì)記錄，以增強(qiáng)焊工與檢查人員的責(zé)任心和便于了解查詢跟蹤設(shè)備的內(nèi)在質(zhì)量。 （7）焊渣及突出于管子內(nèi)壁的焊瘤應(yīng)清除，其焊縫外觀應(yīng)符合相應(yīng)的技術(shù)條件規(guī)定。焊縫外形尺寸檢驗主要用肉眼，借助有關(guān)輔助量具進(jìn)行，檢驗時要保證良好的照明。 （8）施焊環(huán)境宜控制，風(fēng)速不得超過6m/s，溫度在-5℃以上，相對濕度在90%以上。條件惡劣時，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，方可進(jìn)行施焊。雨天、雪天嚴(yán)禁在室外施工。 3結(jié)語 l）管板的內(nèi)凹、外凸偏差未超過0-5mm之允許范圍，對角線尺寸偏差小于或等于5 mm，*符合制造要求。殼體經(jīng)氨滲透試驗，管程經(jīng)水壓試驗，均未發(fā)生泄漏現(xiàn)象; 2）擬定合理的施工方案及專題技術(shù)措施是十分必要的，它對于現(xiàn)場施工，起著重要的指導(dǎo)作用。但一些關(guān)鍵性數(shù)據(jù)必須來自試驗; 3）用“焊接法”完成2 952根橫管與管板的連接，其要害問題是控制焊接應(yīng)力與變形，防止開裂與泄漏; 4）該設(shè)備管子與管板的焊接與脹接相比，從連接質(zhì)量上看，易于保證牢固性、嚴(yán)密性;從施工條件上看，亦較為方便。 |
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