[發明專利]高壓換熱器管板碳鋼堆焊層與低碳鋼管子封口焊工藝

有效

• 申請號: 201310355238.1
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN103418886A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 陳小明;張濤;潘乾剛;昌佳
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/18;B23K9/16
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 巫敏;錢成岑

技術領域

本發明涉及一種堆焊層與低碳鋼管子封口焊的焊接工藝，尤其涉及一種高壓換熱器管板碳鋼堆焊層與低碳鋼管子封口焊工藝，屬于焊接技術領域。

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背景技術

300-600MW高壓加熱器（以下簡稱高加）的低碳鋼管子管板進行封口焊，其作用是保證高加水室給水流入U型管與殼側蒸汽進行熱交換，300MW高加給水工作壓力為18-20MPa，焊口為3000多個，600MW超臨界高加給水工作壓力為29-32MPa，焊口為6000多個，如原高加低碳鋼管子管板結構為低碳鋼管子伸出管板3-5mm，封口焊為角接。由于給水壓力高，給水流速大，在封口焊處阻礙給水流速，封口焊沖刷大。另外，高加管板堆焊層由原來的不銹鋼堆焊層改為低碳鋼堆焊層，其原因是因為：不銹鋼堆焊層成本高，低碳鋼管子與管板不銹鋼堆焊層為異種鋼接頭易產生根部裂紋。U型換熱管采用低碳鋼，焊接時低碳鋼熔敷金屬中H的溶解度比奧氏體不銹鋼的溶解度小，加之不銹鋼的導熱率約為碳鋼的三分之一，不銹鋼從液態冷卻至固態的時間比碳鋼時間長，有利于氣體的逸出，因此低碳鋼比不銹鋼更容易產生氣孔。在焊接過程中，高加封口焊一直用自動氬弧焊，由于采用脈沖電流，焊縫金屬凝固快，所形成的氣體來不及逸出而在焊縫中和焊縫表面形成針狀氣孔，所以自動氬弧焊比手工氬弧焊和手工電弧焊更易產生氣孔。

由于以上兩原因，高加封口焊在電廠運行過程中常常出現封口焊泄漏，只要一個焊口有表面或近表面氣孔，又由于高加水室給水壓力高，加之封口焊結構對給水阻力大，在很短的時間內該焊縫就沖刷為小孔而出現封口焊泄漏。

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發明內容

本發明的目的在于：提供一種高壓換熱器管板碳鋼堆焊層與低碳鋼管子封口焊工藝，解決高壓碳鋼封口焊的沖刷和焊縫中或焊縫表面氣孔的技術問題，保證了大量封口焊焊口長期的可靠性，從而能有效的解決上述現有技術中存在的問題。

本發明目的通過下述技術方案來實現：一種高壓換熱器管板碳鋼堆焊層與低碳鋼管子封口焊工藝，其工藝過程如下：

第一步，在高壓換熱器管板上帶極埋弧堆焊碳鋼，100%UT、100%MT探傷合格后，堆焊層與管板熱處理，機加堆焊層至6-8mm，管板坡口結構：采用平齊的坡口型式，低碳鋼管子與管板堆焊層平齊，管板堆焊層封口焊坡口倒角2×45度；

第二步，焊前預熱80-100℃；焊前將低碳鋼管子點焊在管板堆焊層坡口內，點焊時根部需熔透，不加焊絲；?

第三步，采用自動氬弧焊進行坡口封口焊；

第四步，封口焊完成后，對焊口進行100%PT探傷，消除焊縫表面缺陷。

作為一種優選方式，在第三步中，焊接機頭定位為三點定位；采用直徑大于焊后脹接脹桿直徑0.2-0.3mm的紫銅定位芯棒，紫銅定位芯棒插入所焊低碳鋼管子內，伸出低碳鋼管子0.5-1mm。

作為進一步優選，在第三步中，焊接時同時采用2-4臺焊機對稱焊接，焊接完一個焊口后，再焊相鄰的焊口。

作為進一步優選，在第三步中，焊接工藝如下：焊絲為低碳鋼焊絲，焊絲規格為Φ0.8mm-1.0mm；連續焊接兩層，焊接脈沖電流為150-180A，基本脈沖電流為45-55A，脈沖時間為30-60ms，焊接速度為110～130mm/min，送絲速度：第一層為500-550?mm/min，第二層為600-650?mm/min。

作為進一步優選，自動氬弧焊的焊絲為低碳鋼焊絲ER70S-2，焊絲規格為Φ0.8mm。

作為進一步優選，在第三步中，提前脈沖電流時間：0.1S，提前電流：100-130A，提前電流時間2-4S。

作為一種優選方式，在第一步中，低碳鋼管子伸出管板堆焊層控制在0-0.5mm，并清理管板孔內、封口焊坡口和低碳鋼管子端部，無水、銹和油污。

本發明進行驗證采用“屋檐下水滴效應”：在屋檐下的水泥光滑平整，水滴不會破壞水泥面，如水泥表面有小的缺陷，在水滴不斷的作用下，該處的水泥表面將變為小孔，孔的深度會逐步加深，孔的范圍會逐步擴大。

高鐵火車頭為流線型的，對空氣的阻力小，如封口焊與管板堆焊層為圓滑過渡、與低碳鋼管子內壁和管板連接處為流線型的圓滑過渡，另外，高出管板表面部分的焊高在保證焊縫強度的情況下盡可能降低，這將對高壓給水的阻力減小，碳鋼封口焊焊縫能經受高壓給水的長期沖刷。