换热器不锈钢管与管板胀焊制造工艺分析

换热器不锈钢管与管板胀焊接头的加工,是先焊后胀还是先胀后焊的好,至今仍有争论详细分析比较了两种连接加工方法,各自的优缺点及应用情况,提出了胀接与焊接先后次序应遵循的主要原则为实际生产选择合理的制造工艺,保证不锈钢管与管板连接接头的质量提供参考

不锈钢管与管板连接头的连接是换热器制造的关键工序,有强度胀接强度焊和胀焊结合三种连接方法,但经常采用不锈钢管与管板胀焊结合的连接方法是先焊后胀还是先胀后焊,至今仍有争论

1先焊后胀工艺的应用分析

1.1先焊后胀工艺的优点及应用

换热器制造厂历来多采用先焊后胀工艺,而较少采用先胀后焊工艺究其原因是与使用机械胀接法作为最主要的胀管手段密切相关因为在机械胀管过程中,存在着摩擦并产生大量的热必需用机油来润滑和冷却,油液渗浸进入胀接接头的缝隙,要彻底清除干净十分困难夹缝中油水等杂物的存在,焊接时易于形成气体,而这些气体来不及逸出便存在于焊缝中另一方面胀管区又往往堵塞了排气通道,增加了焊缝中生成气孔的可能性采用先焊后胀工艺则可以避免上述不利因素,特别是对于钛材和某些有色金属,要求焊接的基本条件十分严格,不允许油水和铁离子污染,选择先焊后胀工艺更易保证焊缝质量

1.2先焊后胀工艺的缺点分析

机械胀接法存在着固有的缺点,各管之间长度不一,连接强度和紧密性不均;胀管接口的内表面产生硬化现象,给重复补胀带来困难;管与管板材料的胀接的相容性有一定的限制,如:钛管与碳钢的胀接铝管与碳钢的胀接等均受到了限制;劳动生产率低,而且小管径或厚壁管的胀接较困难等管口环形焊道不均匀,由于不锈钢管与管板之间存在着0.2~0.5mm的装配间隙,而且总是偏心配置,加上不锈钢管与管板孔的加工偏差,造成每一个管口的环形焊道不均匀对于薄壁管很容易焊穿存在一段长15mm的非胀管区,GB151-99规定胀管区与焊缝的距离为15mm,目的是为了避开胀管力对焊缝的破坏此非胀管区内存留着气体,当换热器受热后其体积膨胀,产生强大的压力,可能对焊缝或胀接造成破坏另外为了充分利用管板的设计厚度,管板厚度内的胀管区总是越长越好15mm的非胀管区,对于厚管板而言,消极效果不明显,但对于薄管板,则不可小视不锈钢管伸长损伤焊缝,机械胀管使管壁减薄,不锈钢管伸长,对焊缝损伤焊接时在管口处形成焊瘤,管口收缩和变形给以后的胀管作业带来困难为了使管接头顺畅地进入管孔中,则有必要对管口焊接提出较高的要求

2先胀后焊工艺的应用分析

2.1先胀后焊工艺的优点及应用

强度胀+密封焊时,由于密封焊仅能起辅助性止漏作用,而先胀后焊则可以在焊接前进行胀接后的强度试验(水压试验),因而保证了胀接连接的可靠性先胀后焊使不锈钢管与管板的连接可以避免产生焊接裂纹特别是在不锈钢管管板材料差异较大的情况下,采用先胀后焊的方法亦可较好地保证其焊接质量小管径采用胀后焊接可以提高其连接接头的抗疲劳性能焊接在胀管后进行,避免了胀接力对焊缝破坏的可能性,可以实现管板厚度内的全程胀管,有效地利用了管板的设计厚度

2.2先胀后焊工艺的缺点分析

先胀后焊时,由于胀接时的润滑油难于用经济的方法进行清洗,焊接时易于形成气体,而这些气体来不及逸出便存在于焊缝中,特别是进行氩弧焊的密封焊时,收弧封口处往往出现气孔,影响焊缝质量,因此一般应避免采用有机润滑剂,而用二硫化钼加水等无机润滑剂随着橡胶胀管新技术的应用,先胀后焊工艺的应用亦日趋广泛

橡胶胀管新技术是一种以液压为动力,以橡胶为胀管媒介体的胀管工具利用此工具,先胀后焊可以顺利进行,不必使用任何润滑剂,不存在油污染和铁离子污染,能保持接头的清洁和干燥,胀接后可立即进行管口的焊接作业

橡胶胀管压力在400MPa以下可随意调节,即可用于强度胀也可用胀接,尤其适用于定位胀接头连接的松紧程度很容易通过调节胀管压力来控制因此,焊接过程中生成的气体可以通过接头的空隙释放另外,胀管后不锈钢管扩大与管板孔相贴合,管孔变得很圆整,不锈钢管与管板孔同心,原有装配间隙基本消除,给焊接创造了十分良好的条件,同时,管口扩大,让胀管容易插入管孔中,亦便于焊后的胀管

3胀接与焊接先后次序选择的主要原则

焊前不锈钢管与管板的清洁与干燥状况;不锈钢管与管板之间是否留有通道让焊接生成的气体能顺畅逸出;胀接与焊接工序是相辅相成还是相互冲突;现场实际胀管的条件与能力

4结论

先胀后焊或先焊后胀,对于焊接部分:有密封焊与强度焊两种焊接形式的区别;对于胀接部分,有强度胀接与贴胀的区别如胀接与密封焊结合的结构,是以胀接承受作用力,而密封焊则