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对于不锈钢管的热输入,Young-Pyo Kim等人[38]对不同壁厚的X65管进行了电极电弧焊和钨弧焊试验。研究表明:8mm厚钢管电极电弧焊的热输入范围为11.0kJ/cm~21.8kJ/cm,10mm厚不锈钢钢管的热输入范围为18.0kJ/cm~29.5kJ/cm。8mm厚管的热输入为22.2kJ/cm~41.7kJ/cm,10mm厚不锈钢管的热输入为19.5kJ/cm~47.6kJ/cm。国内Zhang Dehmatsu[39]对厚度为10mm的X65管线钢进行了自动埋弧焊对焊接,研究了热输入对金属组织和性能的影响。他发现当热输入达到2022J/mm时,管线钢的低温冲击吸收能达到 。对于热输入的计算公式,Carl E.Jaske研究得出了60/1000Hvis的热输入计算公式(其中:H——热输入,kJ/mm;V——电压,V;I-电流,A;S——焊接速度,mm/min)。国内,曹崇珍等[41]将其总结为/IHKVAS=(其中:Ih——热输入,J/mm;K-系数,对焊K=0.85,角焊K=0.57;V——焊接电压,取平均值,V;A——焊接电流,取平均值,A;S——焊接速度,取平均值,mm/S)。可以看出,国内外的热输入计算公式存在差异。可采用常规设备(安培钳、电压表、秒表等)或专用电弧监测设备,实现对热输入电平的测量。热输入水平也可以通过消耗比(一段时间内沉积的长度与电极消耗的长度之比)方案来控制。无论选择何种方法来控制热输入,焊机在操作前都应该使用试板进行电极沉积试验,以确保热输入是合理的。热输入的指标是焊接线能量。随着线能的增加,热影响区 硬度降低,可降低产生硬化组织的倾向,更有利于防止氢致开裂。然而,线能量的增加会导致焊透的增加,而焊透有可能导致焊透。因此,需要平衡焊接热输入,在不烧透不锈钢管的情况下,提高焊接热输入。




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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。 2、先焊后胀工艺的缺点分析 ①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。②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。③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。长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。④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。⑤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。




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