[发明专利]一种防止换热器管板堆焊时变形的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是一种防止换热器管板堆焊时变形的加工方法。

背景技术

在化工行业，换热器是广泛使用的设备，当换热器管程和壳程所流的介质具有不同的腐蚀性时，则要求换热器管板的两个表面具有不同的耐蚀性能，设计选材时可选用耐蚀材料及其复合钢板。为了节省资金或减少采购周期，通常采用堆焊管板来满足耐蚀要求。堆焊是在工件的表面或边缘熔敷一层耐磨、耐蚀、耐热等性能金属层的焊接工艺。带极堆焊是用金属带代替焊丝做电极，在熔炼焊剂或陶质焊剂层下进行的埋弧堆焊方式。

为增大或恢复焊件尺寸、或使焊件表面获得具有特殊性能的熔敷金属而进行的焊接称为堆焊。堆焊作为材料表面改性的一种经济而快速的工艺方法，越来越广泛地应用于各个工业部门零件的制造和修复中。在化工、炼油等设备中的热交换器管板的大面积堆焊，不但保证了设备的设计强度，也保证了介质接触面耐腐蚀要求。但由于焊接热循环带来的非常复杂的残余应力，会造成母材十分复杂的几何变形。化工、炼油等设备中通常会在大直径圆形管板上堆焊奥氏体不锈钢，在堆焊后形成沿堆焊一侧管板中心向下凹、边缘向上翘的形状。这种管板堆焊往往随着圆形管板直径的增大，变形量也增加。以直径为3000mm 的管板堆焊为例，最大变形量可达20mm，严重影响了产品的质量。

管板堆焊广泛应用于换热器等装置的生产制造中，尤其在核岛设备非能动余热排出热交换器等产品上设计有大面积耐蚀层堆焊，针对此类焊缝目前国内主要采用刚性固定后在平焊位置进行焊接的方法，这一方法具有焊前准备时间长、工件转运不便、焊道焊接残余应力大、工期长等缺点；此外，由于产品管板厚度较薄，采用常规的大热量输入焊接方法时，极易引起焊接变形，难以达到核岛设备的产品焊接标准，因此，亟需开发与之相适应的自动焊接工艺。

申请号为201110287885.4的堆焊时能防止管板变形的方法，该申请公开了一种堆焊时能防止管板变形的方法，包括以下步骤：（1）先将两块规格相同的管板上下重叠，需要堆焊的管板板面朝外，然后将与管板直径相配合的筒体工装套装在两块管板的圆周侧面上，再将筒体工装的上、下两端分别与上、下两块管板焊接牢固；（2）对需要堆焊的两管板板面分别进行堆焊，且上、下两块管板的堆焊层的技术要求完全一致；（3）将堆焊完毕的两块管板连同筒体工装一起进行消应力热处理，热处理的温度为580℃ ±10℃，保温3 ～ 4 小时，然后经冷却后割除筒体工装。上述的方法简单，易操作，克服了管板在堆焊时变形的缺点，大大提高了产品的质量和生产效率。但在焊接过程都会产生一定程度的焊接变形，管板直径太大、厚度太薄或堆焊层太厚时，还是不能很好地控制焊接变形量，这种变形形成后很难消除，直接影响到管板的加工质量和使用寿命，因此控制管板堆焊的焊接变形是首先要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种防止换热器管板堆焊时变形的加工方法，有效地解决了管板堆焊变形大的问题，确保了板堆焊的质量。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种防止换热器管板堆焊时变形的加工方法，包括以下步骤：

步骤一、提供隔热板以及两块规格相同的第一管板和第二管板；

步骤二、在第一管板上依次设有隔热板、第二管板，待堆焊的第一管板、第二管板的板面朝外；

步骤三、将加强筋均布于第一管板和第二管板的外圆面，加强筋是刚性固定在第一管板和第二管板的外圆面上，从而形成工件；

步骤四、在第一管板的板面上堆焊一层合金，翻转工件，在第二管板的板面上堆焊一层合金，第一层焊接条件为:堆焊电流780-890A，电压27-28V；再次翻转工件，在第一管板板面堆焊第二层合金，然后翻转工件，在第二管板板面堆焊第二层合金，第二层焊接条件为:堆焊电流780-890A，电压27-28V；再次翻转工件，在第一管板板面堆焊第三层合金，然后翻转工件，在第二管板板面堆焊第三层合金；第三层焊接条件为：堆焊电流710-840A，电压26-28V，堆焊速度162-178mm/min，堆焊层间温度控制≤100℃。

作为本发明所述的一种防止换热器管板堆焊时变形的加工方法进一步优化方案，加强筋是焊接牢固在第一管板和第二管板的外圆面上。

作为本发明所述的一种防止换热器管板堆焊时变形的加工方法进一步优化方案，隔热板的大小与第一管板的大小相同。

作为本发明所述的一种防止换热器管板堆焊时变形的加工方法进一步优化方案，加强筋的顶面与第一管板的板面齐平，加强筋的底面高度与第二管板的板面齐平。