[发明专利]高压换热器管板碳钢堆焊层与低碳钢管子封口焊工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种堆焊层与低碳钢管子封口焊的焊接工艺，尤其涉及一种高压换热器管板碳钢堆焊层与低碳钢管子封口焊工艺，属于焊接技术领域。

 

背景技术

300-600MW高压加热器（以下简称高加）的低碳钢管子管板进行封口焊，其作用是保证高加水室给水流入U型管与壳侧蒸汽进行热交换，300MW高加给水工作压力为18-20MPa，焊口为3000多个，600MW超临界高加给水工作压力为29-32MPa，焊口为6000多个，如原高加低碳钢管子管板结构为低碳钢管子伸出管板3-5mm，封口焊为角接。由于给水压力高，给水流速大，在封口焊处阻碍给水流速，封口焊冲刷大。另外，高加管板堆焊层由原来的不锈钢堆焊层改为低碳钢堆焊层，其原因是因为：不锈钢堆焊层成本高，低碳钢管子与管板不锈钢堆焊层为异种钢接头易产生根部裂纹。U型换热管采用低碳钢，焊接时低碳钢熔敷金属中H的溶解度比奥氏体不锈钢的溶解度小，加之不锈钢的导热率约为碳钢的三分之一，不锈钢从液态冷却至固态的时间比碳钢时间长，有利于气体的逸出，因此低碳钢比不锈钢更容易产生气孔。在焊接过程中，高加封口焊一直用自动氩弧焊，由于采用脉冲电流，焊缝金属凝固快，所形成的气体来不及逸出而在焊缝中和焊缝表面形成针状气孔，所以自动氩弧焊比手工氩弧焊和手工电弧焊更易产生气孔。

由于以上两原因，高加封口焊在电厂运行过程中常常出现封口焊泄漏，只要一个焊口有表面或近表面气孔，又由于高加水室给水压力高，加之封口焊结构对给水阻力大，在很短的时间内该焊缝就冲刷为小孔而出现封口焊泄漏。

 

发明内容

本发明的目的在于：提供一种高压换热器管板碳钢堆焊层与低碳钢管子封口焊工艺，解决高压碳钢封口焊的冲刷和焊缝中或焊缝表面气孔的技术问题，保证了大量封口焊焊口长期的可靠性，从而能有效的解决上述现有技术中存在的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：一种高压换热器管板碳钢堆焊层与低碳钢管子封口焊工艺，其工艺过程如下：

第一步，在高压换热器管板上带极埋弧堆焊碳钢，100%UT、100%MT探伤合格后，堆焊层与管板热处理，机加堆焊层至6-8mm，管板坡口结构：采用平齐的坡口型式，低碳钢管子与管板堆焊层平齐，管板堆焊层封口焊坡口倒角2×45度；

第二步，焊前预热80-100℃；焊前将低碳钢管子点焊在管板堆焊层坡口内，点焊时根部需熔透，不加焊丝； 

第三步，采用自动氩弧焊进行坡口封口焊；

第四步，封口焊完成后，对焊口进行100%PT探伤，消除焊缝表面缺陷。

作为一种优选方式，在第三步中，焊接机头定位为三点定位；采用直径大于焊后胀接胀杆直径0.2-0.3mm的紫铜定位芯棒，紫铜定位芯棒插入所焊低碳钢管子内，伸出低碳钢管子0.5-1mm。

作为进一步优选，在第三步中，焊接时同时采用2-4台焊机对称焊接，焊接完一个焊口后，再焊相邻的焊口。

作为进一步优选，在第三步中，焊接工艺如下：焊丝为低碳钢焊丝，焊丝规格为Φ0.8mm-1.0mm；连续焊接两层，焊接脉冲电流为150-180A，基本脉冲电流为45-55A，脉冲时间为30-60ms，焊接速度为110～130mm/min，送丝速度：第一层为500-550 mm/min，第二层为600-650 mm/min。

作为进一步优选，自动氩弧焊的焊丝为低碳钢焊丝ER70S-2，焊丝规格为Φ0.8mm。

作为进一步优选，在第三步中，提前脉冲电流时间：0.1S，提前电流：100-130A，提前电流时间2-4S。

作为一种优选方式，在第一步中，低碳钢管子伸出管板堆焊层控制在0-0.5mm，并清理管板孔内、封口焊坡口和低碳钢管子端部，无水、锈和油污。

本发明进行验证采用“屋檐下水滴效应”：在屋檐下的水泥光滑平整，水滴不会破坏水泥面，如水泥表面有小的缺陷，在水滴不断的作用下，该处的水泥表面将变为小孔，孔的深度会逐步加深，孔的范围会逐步扩大。

高铁火车头为流线型的，对空气的阻力小，如封口焊与管板堆焊层为圆滑过渡、与低碳钢管子内壁和管板连接处为流线型的圆滑过渡，另外，高出管板表面部分的焊高在保证焊缝强度的情况下尽可能降低，这将对高压给水的阻力减小，碳钢封口焊焊缝能经受高压给水的长期冲刷。