换热器管板堆焊工艺简析

换热器管板堆焊工艺简析

来源：西部石化网时间： 2010-12-30 字体: 大中小换热器管板堆焊工艺

石亮

（天津冠杰石化工程有限公司）

摘要：以某石化公司油浆蒸汽发生器的管束制造为例，针对换热器管板堆焊变形大、容易产生堆焊裂纹等特点，通过采用反变形法，制定合理的焊接工艺和焊接顺序，确保了管板的制造质量。

前言

本公司承接了某石化公司的油浆蒸汽发生器管束制造任务，原设备经过0.5a时间的运行，在管束管板的管程侧，换热管和管板的焊缝以及管板本身发生开裂，导致整套管束报废，需重新制作1套。分析原设备报废的原因，主要是由于管板堆焊的质量问题引起的，因此在新设备制造时，将关键控制点集中在管板的堆焊质量及编制实施正确、合理的制造工艺上。

1·油浆蒸汽发生器的材质及规格

油浆蒸汽发生器是催化裂化装置的重要设备，为浮头式换热器，管束材质1Cr18Ni9Ti，规格准25mm×2．5 mm，数量为1 200根，自身质量为16．85t。固定管板、浮动管板的材质均为16Mn锻＋0Cr18Ni9复合层，固定管板的规格为准1 708 mm×216 mm，浮动管板的规格为准1 562 mm×216mm，其中管程侧堆焊复合层，堆焊厚度为10 mm。

2·油浆蒸汽发生器的制造难点

综合分析，此套设备具有2个制造难点：

（1）管板直径较大，为准1 708/准1 562 mm，单面堆焊容易引起凹陷变形。

（2）管板厚度为216 mm，堆焊时预热及道间温度控制不当易引起焊接裂纹。

综合考虑以上两方面，以固定管板为例，决定采用反变形法控制管板的焊接变形，同时采取多人同时分区堆焊的方法，以保证管板的堆焊质量。

3·制造工艺

3．1毛坯检验

管板锻造后应进行正火＋回火热处理，并进行100％的超声波探伤，按JB/T

4730—2005检验，Ⅰ级合格；同时，进行硬度复验，其硬度值≤HB220。各项检验合格后方可进行堆焊。

3．2堆焊要求

3．2．1工装要求

考虑到堆焊过程中便于测量和堆焊，需要做1个水平支架，支架采用5个规格为准21 9 mm×10 mm×300 mm的无缝钢管均布支撑一个厚度为20mm的支撑圈，如图1所示，其内径为1 300 mm，外径为1 900 mm，并在其内焊厚20mm拉筋。支撑圈与钢管之间点焊牢固并找平，然后将管板置于支架上准备堆焊，如图2所示。

3．2．2堆焊前期准备

（1）堆焊环境要求避风，不允许有穿堂风。

（2）因堆焊时管板中心会产生下凹变形，故在堆焊前将管板加工成凸球面，根据施工经验，确定管板凸面的最高处为10 mm。管板首次加工示意图见图3。

（3）根据管板隔板槽位置，在待堆焊的表面上划出开槽尺寸线，宽度尺寸线比图样中标注的尺寸大10mm。采用碳弧气刨，根据尺寸线的位置进行气刨，气刨深度约为8mm，气刨时采用扁状碳棒。用准80 mm砂轮机清除开槽表面的氧化层，打磨后，对开槽处进行渗透检验，按JB/T 4730—2005检验，Ⅰ级合格。

（4）堆焊前，堆焊表面应进行100％MT检验，按JB/T 4730—2005检验，Ⅰ级合格。

3．2．3堆焊注意事项

（1）堆焊方向：由管板中心开始呈螺旋状向外堆焊到准400mm左右的范围内，然后将管板的剩余部位分成8等份，由4人均布、同步沿圆周方向从中心向外进行堆焊，见图4。

（2）过渡层堆焊前应先在四心线上沿半径方向等分5点，测量管板各点高度，并作记录，堆焊厚度为10mm左右时，再次测量管板各点高度，并与堆焊前管板各点高度比较，算出堆焊层厚度及变形量。根据所得数值，适当增加堆焊层的厚度。

（3）复层堆焊后按图样要求进行机加工。

（4）机加工后，对堆焊面进行渗透检验，按JB/T 4730—2005检验，Ⅰ级合格。

3．2．4堆焊工艺参数

（1）过渡层堆焊前，对管板进行深度预热。采用电加热器提前2 h在管板堆焊侧进行加热，上面加盖保温被，测量堆焊侧表面的温度高于100℃后方可进行堆焊。过渡层堆焊时应严格控制堆焊工艺参数，不可采用大电流施焊。

（2）过渡层采用焊条电弧焊堆焊，焊条A062，规格准4．0 mm。

（3）过渡层堆焊完毕后，根据基层材料和厚度进行消应力热处理。热处理温度600～6 40℃，保温时间3．7 h，按JB/T4709—2000具体执行。热处理后对堆焊表面进行渗透检验，按JB/T 4730—2005检验，Ⅰ级合格。

（4）热处理合格后方可进行复层堆焊，堆焊时采用混合气体保护焊，焊丝材质H0Cr2 1Ni10，规格准1．2mm，混合气体的成分为φ（Ar）98％+φ（O2）2%。

（5）堆焊层厚度为13～15 mm，该厚度可根据变形量适当增减。

4·堆焊质量检验

堆焊后，对管板进行外观、尺寸及100%UT检验，加工后的管板全部符合图样及相关规范要求。

5·结语

先采用反变形法对管板堆焊进行预控，再加以中间精细控制及其合理的工艺措施，使得管板堆焊常出现的变形大、加工难的问题得到了解决，到目前为止，该设备运转正常，未出现因管板开裂而报废的情况。