孫軍民

摘 要： 本文主要對鋯制壓力容器在使用過程中所出現(xiàn)的問題（包括焊角厚度不足、待焊位置清理清潔不徹底、接頭缺陷等）進行描述，針對所描述的問題進行分析，并提出了在實際生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制方法。

關(guān)鍵詞： 換熱器； 管-管板； 焊接； 質(zhì)量控制

近年來，隨著石油化工行業(yè)的不斷升級，鋯作為優(yōu)良耐腐材料在熱交換器制造領(lǐng)域得到廣泛應用，其中換熱管與管板的焊接質(zhì)量往往成為影響熱交換器使用性能和壽命的重要控制點，它的好壞直接影響到生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行。從而使管頭的焊接成為用戶和制造單位的關(guān)注點。因此，管頭的焊接質(zhì)量控制顯得尤為重要。

根據(jù)多年現(xiàn)場質(zhì)量控制經(jīng)驗，本文主要對管頭焊接常見問題（包括待焊位置清理清潔不徹底、焊角厚度不足、接頭缺陷等）進行了分析，提出了能夠切實解決和控制實際產(chǎn)品質(zhì)量問題的措施。

1 常見的問題

1.1 焊角高度不符合圖紙及相關(guān)標準規(guī)定

對于鋯熱交換器而言，設計和制造參考GB151-1999管殼式換熱器，對于焊角高度以及最小坡口尺寸都有明確要求。但是在實際制造中由于加工方法等影響，造成管板坡口偏小或偏大。再加上焊工焊接手法和操作的不穩(wěn)定性，往往達不到所要求的焊高尺寸。這樣，焊角高度小于標準要求，其承載能力降低。

1.2 焊縫的內(nèi)部缺陷

（1）保護氣體氬氣、母材、焊絲中的氫、氧、水含量較高且管板與換熱管清理不干凈時，鋯焊接時易產(chǎn)生氣孔和裂紋。

（2）焊接方法不當時，收弧處產(chǎn)生縮孔或弧坑裂紋。當熱交換器使用過程中，受到?jīng)_刷腐蝕時，內(nèi)部缺陷顯露出來，造成泄漏。

（3）焊接接頭無強度和韌性。鋯的熔點高約1845℃，導熱性能差，焊縫容易過熱，晶粒粗大；另外，由于鋯比較活潑，易與氮、氫、氧發(fā)生反應產(chǎn)生脆性，從而使鋯焊縫的塑性和韌性下降。所以，當使用環(huán)境中存在大的溫度差、壓力差以及焊接應力時，換熱管-管板接頭極易泄漏，從而導致?lián)Q熱器失效。

2 預防措施

通過以上分析，管板孔的加工、焊前清理、焊接中保護、焊接方法、焊后檢測是保證焊接接頭質(zhì)量的重要保證。

（1）管頭的焊接屬于部分焊頭性結(jié)構(gòu)，管板孔有一定的深度坡口，這樣在焊接時可保證焊角高度。所以采用加工精度較高的機床，以保證相關(guān)尺寸公差。

（2）管束組裝之前，對管頭及管板孔進行清理清潔處理，及時組裝并做相應保護，避免待焊位置污染；

（3）焊接之前焊絲表面采用無水乙醇擦洗干凈，焊接過程中注意焊絲頭氣體保護。

（4）用較大瓷嘴，適當?shù)暮附託饬?，焊接時提前送氣和滯后停氣，保證焊接過程中焊縫接頭部位始終處于惰性氣體保護中。

（5）鋯的焊接通常有手工氬弧焊，而管板與換熱管的焊接是全位置焊接，手工焊接手法要求高，對焊縫成形質(zhì)量影響大，另外由于換熱管管壁較薄，管板較厚，這就需要大電流，但對接頭性能影響大，晶粒會迅速長大，惡化力學性能和耐腐蝕性，因此，建議采用脈沖管板自動焊。起弧和收弧位置見圖1。從11點位置起弧，順時針旋轉(zhuǎn)焊接一周后在12點位置開始衰減，在3點位置收弧，焊嘴自動返回到11點起弧位置，準備第二次焊接。

為了防止各換熱管-管板焊接接頭相互之間的焊接熱影響，因此焊接時應采用Z形跳焊法（如圖2所示）或分區(qū)焊接。

（6）為了避免焊接過程中接頭背面氧化，消除鋯換熱管與管板之間的間隙，連接形式采用先脹后焊的順序。由于鋯的塑性偏低，鋯的脹管率不宜過高，應盡量采用液壓脹或橡膠脹等柔性脹接，使鋯管受力均勻，防止換熱器使用過程中，管接頭發(fā)生應力腐蝕開裂。

（7）鋯材料焊接接頭產(chǎn)生微裂紋傾向大，為了控制接頭質(zhì)量，第一遍焊接自熔后按照JB/T4730.5-2005進行100%滲透檢測（PT），合格后，清潔干凈，再進行管板加絲蓋面自動焊。

焊接完成后，分別進行接頭外觀檢驗、滲透檢驗、氦檢漏和最終的壓力試驗，見表1。

3 結(jié)束語

隨著鋯換熱器應用范圍的擴大，接頭連接質(zhì)量將越來越受到重視，只有控制住接頭質(zhì)量，才能保證系統(tǒng)的安全運行，從而滿足苛刻的使用環(huán)境。

參考文獻 ：

[1]GB151-1999 （管殼式換熱器）[M].中國標準出版社出版，2000（12）.

[2]NB/T 47011-2010 （鋯制壓力容器）[M].新華出版社，2010（12）.

[3]詹典斌.金屬加工[J].（鋯換熱管與管板接頭脈沖焊接工藝） 2010（08）：43.endprint