車顯俊

摘 要：在管殼式換熱器的制造過程中，換熱管與管板的焊接是一個重要步驟。本文將依據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》的要求，對換熱管與管板的焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)進行探討。希望能通過分析得出幾點有用的結(jié)論，以供焊接工藝操作人員作為工作參考。

關(guān)鍵詞：換熱管；管板；焊接工藝；評定標(biāo)準(zhǔn)

換熱管與管板間的有效焊接，將為管殼式換熱器的質(zhì)量提供有效保障。在管殼式換熱器的焊接過程中，接頭的焊接工藝并不僅限為強度焊和密封焊兩種。換熱管與管板間焊接工作質(zhì)量是保障管殼換熱器的安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，所以要做到保證換兩者間的密封和絕對牢固。目前相關(guān)部門已經(jīng)出臺了一系列政策條文，對焊接工藝進行了相關(guān)規(guī)定。為了更清晰的認(rèn)識換熱管與管板焊接工藝的評定標(biāo)準(zhǔn)，本文將對現(xiàn)在執(zhí)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行簡要分析。

1 現(xiàn)有的評定標(biāo)準(zhǔn)

由于焊接工作將直接影響管殼式熱水器的質(zhì)量。所以世界各國都對其制定了相關(guān)規(guī)定。國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對管子與管板的焊接工藝評定方法有：GB151-1999附錄B中的“模擬管子與管板試件進行焊接工藝評定”；NB/T47014-2011附錄D中的“先按正文進行工藝評定再進行管子與管板試件的附加工藝評定或兩者用同一試件合并評定”；ASME Ⅸ中的“模擬管子管板試件進行焊接工藝評定（QW-193.1）”或“按坡口焊縫或角焊縫進行評定（QW-202.2）”兩者取其一；ISO15614-8中的“模擬管子與管板試件進行焊接工藝評定”以上評定標(biāo)準(zhǔn)，除了NB/T47014-2011外，其余的對換熱管與管板焊接工藝的評定，均只需參考一種標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)ASME IX 2007的相關(guān)條款，我國制定了自己的焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)。按照我國的評定標(biāo)準(zhǔn)，換熱管和管板在接受焊接工藝評定時可以不做力學(xué)測試。

NB/T47014-2011的應(yīng)用范圍是強度焊接頭，根據(jù)編制說明，標(biāo)準(zhǔn)的立意是通過正文的焊接工藝評定來保證焊縫的力學(xué)性能，然后再通過附加評定來保證焊縫抗剪力要求，但在評定方法上又規(guī)定了可用管子與管板試件進行合并評定。GB151規(guī)定強度焊的管板接頭均開有坡口，而角焊縫評定僅適用于非承壓角焊縫，顯然合并評定是不能實現(xiàn)應(yīng)檢測的力學(xué)性能要求的。另外，在焊接工藝方法上許多設(shè)備制造廠采用了管板在垂直位置的自動脈沖鎢極氬弧焊工藝。實際施工過程中，通常是為了確保換熱管與管板焊接后結(jié)合部位的穩(wěn)固性，才進行焊接工藝的評定。結(jié)合部位的尺寸將直接影響其穩(wěn)固程度。因此，施工過程中，通常通過對工程試件的焊縫做一定的測量，不需要進行焊接工藝評定及其附加評定標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)操作，就可以完成測驗。

2 關(guān)于焊縫尺寸

換熱管與管板間的焊縫，就是指經(jīng)過焊接以后兩者間的結(jié)合部位。焊接工作的進行，要使焊縫的密閉性和抗拉脫能力得到保證。焊縫的有效尺寸，將會制約著焊縫的抗拉脫能力。而焊縫的抗拉脫能力，又將直接影響管殼式換熱器的質(zhì)量。所以，所有國內(nèi)外的焊接工藝評定標(biāo)準(zhǔn)都將焊縫尺寸的檢測結(jié)果作為工藝評定的一項重要指標(biāo)。

從圖1可以看出，除NB/T47014-2011附錄D只檢驗角焊縫尺寸以外，其他標(biāo)準(zhǔn)對焊縫尺寸的測定均考慮了對接焊縫，都是從焊縫根部算起。NB/T47014-2011附錄D要求角焊縫厚度尺寸不小于2/3管子壁厚，那么評定試件管子的伸出長度必須不小于管子壁厚。在GB151強度焊的接頭形式中并沒有此規(guī)定。我國對于換熱管與管板焊接工藝的評定標(biāo)準(zhǔn)曾經(jīng)做過先后共3次的修改，每次對于焊縫的檢驗尺寸都有所改動。通常情況下，我國對于焊縫尺寸的要求，均按照GB151《管殼式換熱器》的相關(guān)要求來確定。GB151中，換熱器焊縫的抗拉脫能力的計算，要遵循以下公式：q=σa/πdL，q≤[q]其中，L表示焊腳高度。顯然L包含了角焊縫焊腳長度和對接焊縫焊腳長度。所以要保證焊縫的抗拉脫能力，評定試件檢驗尺寸應(yīng)是焊縫的焊腳高度L。因為具體施工過程中的L值通常不同，因此，試件評定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)該就具體工作進行相應(yīng)的改動。在施工過程中，應(yīng)以滿足公式的L作為施工標(biāo)準(zhǔn)，在L不滿足公式是時，就應(yīng)該對施工進行一定的改進。

3 評定標(biāo)準(zhǔn)

如通過編制一個預(yù)焊接工藝規(guī)程，用管子與管板的接頭試件，進行焊接工藝評定試驗，焊接評定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)參照ASME Ⅸ將母材和焊材類別、預(yù)熱和層間溫度和焊后熱處理作為評定規(guī)則內(nèi)容給予具體規(guī)定。此外，由于管子與管板接頭的結(jié)構(gòu)形式、坡口角度和深度的改變對是否產(chǎn)生未焊透、未熔合等缺陷有影響，所以也應(yīng)作為重新評定的因素。

4 重新評定的標(biāo)準(zhǔn)

由于換熱管與管板的焊接十分重要，所以如果焊接工藝的評定出現(xiàn)問題，某些情況下，是需要重新評定的。目前我國的換熱器加工制造過程中，通常采用強度焊加貼帳的方法。這種方法具有耐熱、防腐、牢固性強等特點。根據(jù)GB151-1999《管殼式換熱器》的要求，換熱管與管板之間的強度焊接頭應(yīng)按其附錄B《換熱管與管板接頭的焊接工藝評定》進行焊接工藝評定。其中附錄B《換熱管與管板接頭的焊接工藝評定》中規(guī)定，實際焊接過程中，只要存在以下問題之一，就需要對焊接工藝進行重新的評定。

（1）換熱管或管板的的材料編號發(fā)生變化時。（2）當(dāng)換熱管壁厚不超過2.5mm，且其直徑或壁厚與已評定管的差值大于15%時。（3）焊接方法改變時。（4）焊絲或附加的填充金屬公稱截面積的變化超過10%。（5）填絲改為不填絲或相反時。（6）除橫焊、立焊或仰焊位置的評定適用于平焊位置外，改變評定合格的焊接位置。（7）多道焊改為單道焊或相反時。（8）變更保護氣體種類或混合氣體配比時。（9）取消保護氣體或保護氣體流量比評定范圍的下限值降低10%以上時。

在以上9種需要對焊接工藝進行重新評定的情況中，有些是容易被人接受的，如材料編號發(fā)生變化和焊接方法發(fā)生改變，但也有些情況是不容易被理解的，下面將針對（2）、（4）幾種情況，進行簡要說明。

a.換熱管管徑對焊接工藝評定的影響。換熱管壁厚不超過2.5mm，且其直徑與已評定管的差值大于15%時需要重新評定。在這里還有一個限制性條件。即在附錄B的B2.3.1中要求當(dāng)換熱管壁厚不超過2.5mm時！評定用管與換熱管的直徑相差應(yīng)不超過15%；當(dāng)換熱管壁厚大于2.5mm時，評定用管的壁厚應(yīng)大于2.5mm。按照此規(guī)定，我們可以看出，既需要制作焊接工藝評定時所用的評定用管與所制作的產(chǎn)品的換熱管的直徑（對于壁厚不超過2.5mm來說）差值小于15%，又需要所制作的換熱器的換熱管與評定用管的直徑（對于壁厚超過2.5mm來說）差值小于15%。b.換熱管壁厚對焊接工藝評定的影響。換熱管壁厚不超過2.5mm且其壁厚與已評定管的差值大于15%時需要重新評定，在這里還有一個限制性條件，即在附錄B中的B2.3.1中要求當(dāng)換熱管壁厚超過2.5mm時，評定用管與換熱管的壁厚相差應(yīng)不超過15%；當(dāng)換熱管壁厚大于15%時，評定用管的壁厚應(yīng)不超過15%。按照此規(guī)定，我們可以看，既需要制作焊接工藝評定時所用的評定用管與所制作的產(chǎn)品的換熱管的壁厚差值小于15%，又需要所制作的換熱器的換熱管與評定用管的壁厚差值小于15%。

結(jié)束語

由以上討論可知，換熱管與管板焊接工藝的評定，需要嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。在焊接過程中，施工人員必須遵守相關(guān)規(guī)定，才能確保管殼式換熱器的質(zhì)量。

參考文獻

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