T2銅管與T2銅鋼復(fù)合板脹焊的焊接質(zhì)量控制,涉及T2 銅管和銅鋼復(fù)合板,管殼式換熱器等
發(fā)布時(shí)間:2021-06-15點(diǎn)擊:1945
摘要:文章講述了T2銅管與T2銅鋼復(fù)合板脹焊過(guò)程關(guān)鍵控制點(diǎn)。針對(duì)管殼式換熱器管板脹焊連接結(jié)構(gòu),提出了關(guān)鍵控制要求,并從脹接結(jié)構(gòu)密封原理、焊前清理、焊接間隙和環(huán)境影響、設(shè)備的調(diào)整方面重點(diǎn)提出控制要求和措施。
關(guān)鍵詞:脹焊;T2銅管和銅鋼復(fù)合板;管殼式換熱器;脹焊焊接質(zhì)量控制
一.引言
高容量中央空調(diào)的兩個(gè)組件,即水冷水和水源熱泵單元,通常是殼管式熱交換器。具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性的銅熱交換管優(yōu)選用于制冷系統(tǒng)的管殼式熱交換器。在制冷工業(yè)中,銅管和管板之間的連接主要是機(jī)械膨脹。然而,為了滿足諸如船舶和核能等苛刻的領(lǐng)域,既需要高密封性能,強(qiáng)大的振動(dòng)或疲勞載荷,又需要防止縫隙腐蝕[1]。
因此,膨脹焊接和連接結(jié)構(gòu)是管道和管板之間的主流連接。本文所闡述的主要為復(fù)合管板與T2管子的脹焊連接:T2管子與T2+鋼的復(fù)合板脹焊,銅管與復(fù)合管板的連接采用先焊后脹的方式。其脹焊結(jié)構(gòu)形式如下圖1所示。為了獲得良好的脹焊接頭,保證空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行質(zhì)量,需對(duì)銅管的脹焊過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格控制。以下就自動(dòng)脈沖氬氟焊脹焊過(guò)程關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)介,供同行參考。
1.焊前清潔度控制
焊接前清理:換熱器管子與管板焊接時(shí),焊前的清理工作至關(guān)重要,施焊過(guò)程中發(fā)現(xiàn),一旦管子管板內(nèi)有銹蝕、油污、水分或其他臟物存在,就極易形成皮下氣孔。大多數(shù)
的氣孔開(kāi)口較大、深度深,給修補(bǔ)帶來(lái)一定的難度。對(duì)策:焊接前,管板可進(jìn)行脫脂清洗,徹底清除,表面油污、雜質(zhì)。清洗后用壓縮空氣吹掃,用白色無(wú)紡布擦拭,白色無(wú)紡布無(wú)變色為合格。
2.焊接間隙控制
T2紫銅具有優(yōu)良的在20°C時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)是鐵的7倍,在1000°C時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)是鐵的11倍。但是,由于其高導(dǎo)熱性,如果銅焊接工藝與低碳鋼焊接工藝相似,熱量將迅速移出加熱區(qū)域。較大的間隙使熔池中的金屬在結(jié)晶過(guò)程中更易于破裂,缺乏熔融且滲透率較低。同時(shí)還有可能導(dǎo)致前端脹接區(qū)母材氧化、影響脹接質(zhì)量,故換熱器管子管板采用焊接+強(qiáng)度脹的密封結(jié)構(gòu),對(duì)焊接間隙的控制非常重要。
對(duì)策:采用貼脹的方式減小或消除管子與管板的間隙,調(diào)節(jié)脹管器長(zhǎng)度,貼脹脹管器長(zhǎng)度為非焊接面保留管板厚度減3mm,減薄率控制2%左右,為防止脹接過(guò)程脹管潤(rùn)滑油污染管孔,選用無(wú)粘稠度的脹接揮發(fā)油進(jìn)行貼脹。
3.焊接環(huán)境
設(shè)備調(diào)整、氣體流量、鎢針磨削等控制焊接環(huán)境的風(fēng)速過(guò)大,焊接過(guò)程中會(huì)損失保護(hù)氣體,從而減少了保護(hù)氣體的流量,使電弧不穩(wěn)定,容易與空氣混合并失去保護(hù)作用,導(dǎo)致焊縫表面變黑或失去金屬光澤。有時(shí)會(huì)燒壞鎢電極,影響正常焊接。在同一焊接過(guò)程中,調(diào)整和偏移鎢針的角度,或者在沒(méi)有氣體保護(hù)的情況下排出氣體,在爆炸過(guò)程中會(huì)濺出焊池的金屬,并且鎢電極會(huì)燃燒,從而影響焊接。但是,如果保護(hù)氣體的流量過(guò)大,則氣體壓力沖擊的排斥作用會(huì)干擾保護(hù)空氣的流動(dòng),并且保護(hù)氣體不能形成層流,因此不能獲得良好的保護(hù)效果。所以焊接環(huán)境、氣體流量及設(shè)備調(diào)整至關(guān)重要,必須嚴(yán)格控制,以下是生產(chǎn)中取得的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)供同行參考。
3.1焊接環(huán)境
(1)焊接區(qū)風(fēng)速小于1m/s。
(2)不允許風(fēng)扇吹焊接區(qū)域,手感有風(fēng)或焊縫出現(xiàn)氣孔時(shí),需停止焊接,查找原因。
3.2設(shè)備調(diào)整
(1)調(diào)整焊槍鎢極位置,使焊接電弧位于管板與換熱管交界處。
(2)鎢極有燒損應(yīng)及時(shí)更換。
3.3保護(hù)氣更換
(1)焊接保護(hù)氣流量計(jì)必須豎直向上。
(2)保護(hù)氣壓力小于1.0MPa時(shí),必須立即更換。
3.4鎢針磨削與更換
磨削鎢極時(shí)不能使用磨削的紋路呈螺旋狀,應(yīng)該是延母線方向;磨削的角度a需根據(jù)焊接電流大小而改變;鎢極尖端應(yīng)根據(jù)焊接電流的大小不同磨出一個(gè)直徑d為0.2-0.8的平臺(tái)。鎢針磨削要求,當(dāng)鎢針尖端燒損、有母材殘留時(shí),必須及時(shí)更換,焊接過(guò)程中,觀察鎢針情況,至多焊接5個(gè)管孔時(shí),須觀察1次。
4.脹焊順序
如果傳熱管與管板之間的連接采用膨脹焊接結(jié)構(gòu),則膨脹焊接的順序?qū)附淤|(zhì)量有很大的影響。經(jīng)驗(yàn)表明,焊接溫度場(chǎng)在首先擴(kuò)展然后焊接時(shí)會(huì)影響擴(kuò)展區(qū)域。在作用下,它將導(dǎo)致擴(kuò)展區(qū)松弛。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)151-1999“管殼式換熱器”,保留15mm的非擴(kuò)展區(qū)域,以減少焊接和擴(kuò)展的影響。但是,由于焊縫在15mm處閉合,加熱后該空間中的灰塵和氣體會(huì)迅速膨脹,并且沒(méi)有平滑的排放路徑,因此當(dāng)氣壓達(dá)到一定極限時(shí),會(huì)爆炸性地排放到熔池中。這會(huì)在焊縫中形成一個(gè)通孔,由于缺乏壓力,焊縫中會(huì)殘留一些殘留物,從而形成皮下孔[2]。爆炸期間,焊池中的金屬經(jīng)常會(huì)飛濺,導(dǎo)致鎢電極燒壞并影響焊接。相反,如果先焊接然后擴(kuò)展,則發(fā)生上述現(xiàn)象的可能性非常低。據(jù)統(tǒng)計(jì),前者毛孔的可能性是后者的40-60倍。另外,先膨脹后焊接的管的應(yīng)力分布在焊接后更為復(fù)雜,但是在焊接前膨脹時(shí),焊接應(yīng)力相對(duì)穩(wěn)定。為了確保熱交換器的整體質(zhì)量,即使考慮減少焊縫的孔隙率和焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài),也應(yīng)首先進(jìn)行膨脹焊接和結(jié)構(gòu)化管材和管板的焊接。
6.銅管與管板的脹接原理
銅管與管板脹接后,銅管發(fā)生塑性變形,管板孔產(chǎn)生微量回彈,而在銅管與管孔內(nèi)壁貼合處形成接觸面間的殘余應(yīng)力。脹接接頭直接影響這中央空調(diào)機(jī)組的使用和壽命,有效脹接長(zhǎng)度決定拉脫力大小直接反映其承受溫差及壓差應(yīng)力能力,其接觸面間的貼合程度直接決定其密封性能[3]。本文所述的脹接長(zhǎng)度以管板厚度為基準(zhǔn),管板厚度兩端各減3mm,脹管器的調(diào)整。因管板前端已焊接,焊縫受外力擠壓會(huì)導(dǎo)致焊縫開(kāi)裂影響焊縫質(zhì)量,同時(shí)焊縫成形不規(guī)則、不水平,脹接時(shí)影響整個(gè)脹接面受力均勻性,故脹接時(shí)前端減3mm只為避開(kāi)焊縫可選用帶槽脹管器脹接,管板后端減3mm是為避免出現(xiàn)過(guò)脹,管孔端部與銅管相切,損傷銅管。
7.結(jié)束語(yǔ)
生產(chǎn)實(shí)踐證明,T2銅管與T2銅鋼復(fù)合板的焊接,采用鎢極氬-氦混合氣體保護(hù)焊,焊前清潔度和焊接間隙的控制,都是換熱器管子管板焊接的重要工藝參數(shù),它們直接影響著焊接質(zhì)量。焊接環(huán)境、設(shè)備調(diào)整、氣體流量、鎢針磨削是影響焊縫的直接因素,不及時(shí)調(diào)整、形成點(diǎn)檢,焊接過(guò)程將造成批量性焊接異常,甚至導(dǎo)致焊縫無(wú)法返修、機(jī)組報(bào)廢,造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于膨脹和焊接的熱交換器,膨脹和焊接的順序?qū)附咏宇^的質(zhì)量有重大影響。焊后膨脹不僅減少了焊接缺陷的發(fā)生,而且還確保了焊接接頭具有良好的應(yīng)力分布[4]。使用本文提出的控制方法和工藝措施,可以保證膨脹焊接結(jié)構(gòu)熱交換器的質(zhì)量,并滿足管殼式熱交換器的安全性和長(zhǎng)期使用要求。
來(lái)源:中國(guó)知網(wǎng) 作者:隴忠云
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