一種鈦換熱器焊接工藝及其工裝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鈦換熱器的制造工藝與設(shè)備，具體地說是一種鈦換熱器焊接工藝及其 工裝。
【背景技術(shù)】
[0002] 管殼式換熱器由管箱、殼體、換熱管束和管板等部件組成。殼體多為圓筒形，內(nèi)部 裝有換熱管束，換熱管束兩端固定在管板上。進(jìn)行換熱的冷熱兩種流體，一種在管內(nèi)流動(dòng)， 稱為管程流體；另一種在管外流動(dòng)，稱為殼程流體。鈦材制作的管殼式換熱器，其管程、換熱 管及管板均采用鈦材，而殼程采用普通低合金鋼。
[0003] 鈦換熱器的焊縫型式包括對(duì)接焊縫與角焊縫。對(duì)接焊縫又分為殼體筒體的縱縫， 以及管箱筒體和管箱封頭的環(huán)縫；角焊縫用于換熱管與管板的焊接。由于鈦材在高溫下具 有化學(xué)性活潑且導(dǎo)熱性差、熱熔量小等特點(diǎn)，鈦材焊接與其它材料焊接存在很大差別。為了 保證鈦換熱器焊縫的質(zhì)量，焊接時(shí)必須對(duì)焊縫進(jìn)行可靠的氣體保護(hù)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用保護(hù)拖罩來對(duì)鈦換熱器的縱縫與環(huán)縫的外表面進(jìn)行焊縫保 護(hù)，而對(duì)這些焊縫的內(nèi)表面缺少保護(hù)措施。保護(hù)拖罩的常用結(jié)構(gòu)是采用一個(gè)底部開口的罩 體，在罩體上連通有一根進(jìn)氣管。將罩體罩在焊縫上，從進(jìn)氣管向罩體內(nèi)通入氬氣等保護(hù)氣 體，從而保護(hù)焊縫。這種保護(hù)拖罩的缺點(diǎn)是罩體內(nèi)的保護(hù)氣體分布不均勻，對(duì)焊縫的保護(hù)效 果不理想，影響焊縫的質(zhì)量。
[0005] 另外，換熱管與管板之間的焊接角焊縫，現(xiàn)有技術(shù)中僅僅是通過焊槍中的保護(hù)氣 體來保護(hù)，而沒有設(shè)置專門的保護(hù)裝置來保護(hù)。當(dāng)這種角焊縫焊縫形成后，由于焊槍已離 開，剛形成的焊縫的熱影響區(qū)和焊縫區(qū)得不到充分均勻的氣體保護(hù)，因此影響角焊縫的質(zhì) 量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，為了解決現(xiàn)有鈦換熱器焊縫保護(hù)效果不好的問題，本發(fā)明提供一種焊 縫質(zhì)量高的鈦換熱器焊接工藝，為此，本發(fā)明還提供一種該焊接工藝中使用的工裝。
[0007] 本發(fā)明工藝的技術(shù)方案為：一種鈦換熱器焊接工藝，所述鈦換熱器包括管箱、殼 體、換熱管束和管板，所述管箱、所述換熱管束及所述管板采用鈦材；所述鈦換熱器的鈦材 焊縫包括所述管箱筒體的縱縫，所述管箱筒體和所述管箱封頭的環(huán)縫，以及換熱管與所述 管板之間的角焊縫；所述焊接工藝包括以下步驟：
[0008] 1)焊前準(zhǔn)備，包括檢驗(yàn)材料尺寸與公差、開焊接坡口、坡口表面處理、準(zhǔn)備保護(hù)氣 體、準(zhǔn)備氣保護(hù)工裝、準(zhǔn)備施焊環(huán)境；所述氣保護(hù)工裝包括管板角焊縫保護(hù)工裝、前保護(hù)工 裝、焊縫正面保護(hù)工裝與焊縫背面保護(hù)工裝；
[0009] 2)焊中過程，先采用定位焊定位，接著分別焊接所述管箱筒體的縱縫，所述管箱筒 體和所述管箱封頭的環(huán)縫，以及所述換熱管與所述管板的角焊縫；
[0010] 焊接所述縱縫與所述環(huán)縫時(shí)，在焊槍的前方位置布置所述前保護(hù)工裝，在焊槍的 后方位置布置所述焊縫正面保護(hù)工裝，在焊縫的背面布置焊縫背面保護(hù)工裝，并且這些工 裝都隨著焊槍的移動(dòng)而移動(dòng)；
[0011] 焊接所述角焊縫時(shí)，將所述管板角焊縫保護(hù)工裝罩住一個(gè)或者多個(gè)所述換熱管；
[0012] 提前向各氣保護(hù)工裝內(nèi)充入保護(hù)氣體，并保持保護(hù)氣體至焊接結(jié)束后一定時(shí)間；
[0013] 3)焊后檢驗(yàn)，根據(jù)焊縫標(biāo)準(zhǔn)判定焊縫是否合格。
[0014] 進(jìn)一步地，所述保護(hù)氣體采用氬氣、氮?dú)饣蛘吆狻?br>[0015] 進(jìn)一步地，焊接所述換熱管與所述管板之間的角焊縫時(shí)，采用Z形跳焊法，用以控 制焊接變形。
[0016] 進(jìn)一步地，焊接所述換熱管與所述管板之間的角焊縫時(shí)，從11點(diǎn)位置起弧，順時(shí) 針旋轉(zhuǎn)焊接一周后在12點(diǎn)位置開始收弧。
[0017] 進(jìn)一步地，還包括下述步驟，4)焊縫返修，焊縫被判定為不合格時(shí)，按已經(jīng)焊接責(zé) 任人審核的焊縫返修工藝進(jìn)行返修。
[0018] 進(jìn)一步地，還包括下述步驟，5)焊后熱處理，當(dāng)所述鈦換熱器用于腐蝕場(chǎng)合，并且 鈦材是復(fù)合制成的，鈦基層母材要求進(jìn)行熱處理時(shí)，則對(duì)所述鈦換熱器進(jìn)行焊后熱處理。
[0019] 本發(fā)明工藝中使用的工裝的技術(shù)方案為：所述管板角焊縫保護(hù)工裝包括由外壁 板、前側(cè)板及后側(cè)板圍成的腔體；所述前側(cè)板與所述后側(cè)板上開有相對(duì)應(yīng)的操作孔；所述 腔體內(nèi)設(shè)置有環(huán)形布?xì)夤?，所述布?xì)夤苌暇加袣怏w分流孔；所述外壁板上固定有進(jìn)氣管， 所述進(jìn)氣管穿過所述外壁板并與所述布?xì)夤芟噙B通。
[0020] 所述焊縫正面保護(hù)工裝包括底部開口的罩體，所述罩體的側(cè)壁上固定有伸入其內(nèi) 部的進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管的內(nèi)端封閉，所述進(jìn)氣管的兩側(cè)側(cè)壁上分別開設(shè)有均布的多個(gè)氣 體分流孔。
[0021 ] 所述罩體由頂板、前罩板、后罩板、左側(cè)板及右側(cè)板圍合而成，所述前罩板、所述左 側(cè)板及所述右側(cè)板均垂直于所述頂板，所述后罩板傾斜設(shè)置并且所述后罩板與所述頂板之 間的夾角為鈍角，所述進(jìn)氣管設(shè)置在前罩板上，并且其軸線分別與所述頂板、所述左側(cè)板及 所述右側(cè)板平行。
[0022] 所述焊縫背面保護(hù)工裝包括頂部開口的罩體，所述罩體的頂部與所述鈦設(shè)備的內(nèi) 表面相匹配，所述罩體的側(cè)壁上固定有伸入其內(nèi)部的進(jìn)氣管，所述進(jìn)氣管的內(nèi)端封閉，所述 進(jìn)氣管的兩側(cè)側(cè)壁上分別開設(shè)有均布的多個(gè)氣體分流孔。
[0023] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在鈦換熱器施焊位置采用多種氣保護(hù)工裝來同時(shí)保護(hù)焊 縫，提高了焊縫質(zhì)量，保證了焊縫符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
【附圖說明】
[0024] 圖1是使用本發(fā)明工藝的鈦換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖2是Z形跳焊法示意圖。
[0026] 圖3是起弧和收弧位置示意圖。
[0027] 圖4是本發(fā)明中的管板角焊縫保護(hù)工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖5是圖4中的右視圖。
[0029] 圖6是本發(fā)明中的焊縫正面保護(hù)工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖7是圖6中的焊縫正面保護(hù)工裝的俯視圖。
[0031] 圖8是本發(fā)明中的焊縫背面保護(hù)工裝的第一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖9是圖8中的焊縫背面保護(hù)工裝第一種實(shí)施例的俯視圖。
[0033] 圖10是本發(fā)明中的焊縫背面保護(hù)工裝的第二種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖11是圖10中的焊縫背面保護(hù)工裝第二種實(shí)施例的俯視圖。
[0035] 圖1 一圖11中，包括外壁板1、前側(cè)板2、布?xì)夤?、氣體分流孔4、進(jìn)氣管5、后側(cè)板 6、操作孔7、焊縫10、前保護(hù)工裝20、施焊位置30、焊縫正面保護(hù)工裝40、后罩板41、頂板 42、氣體分流孔43、右側(cè)板44、前罩板45、進(jìn)氣管46、左側(cè)板47、進(jìn)氣管端板48、焊縫引入缺 口 49、焊縫背面保護(hù)工裝50、后罩板51、底板52、氣體分流孔53、右側(cè)板54、前罩板55、進(jìn)氣 管56、左側(cè)板57、進(jìn)氣管端板58、管箱100、殼體200、換熱管束300、管板400。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0037] 圖1所示是使用本發(fā)明工藝制作的鈦換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。鈦換熱器包括管箱 100、殼體200、換熱管束300和管板400,管箱100、換熱管束300及管板400采用鈦材，殼體 200采用Q345R。鈦換熱器的鈦材焊縫包括管箱筒體的縱縫，管箱筒體和管箱封頭的環(huán)縫， 以及換熱管與管板之間的角焊縫。
[0038] 本發(fā)明焊接工藝包括以下步驟：
[0039] 1)焊前準(zhǔn)備，包括檢驗(yàn)材料尺寸與公差、開焊接坡口、坡口表面處理、準(zhǔn)備保護(hù)氣 體、準(zhǔn)備氣保護(hù)工裝、準(zhǔn)備施焊環(huán)境；氣保護(hù)工裝包括管板角焊縫保護(hù)工裝、前保護(hù)工裝、焊 縫正面保護(hù)工裝與焊縫背面保護(hù)工裝。
[0040] 焊前準(zhǔn)備步驟具體包括：（1)保證換熱管管板的內(nèi)孔徑公差，保證換熱管外徑尺 寸，目的是用來保證組裝換熱管四周間隙均勻（可用塞尺測(cè)量）。
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