一种钛换热器焊接工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种钛换热器焊接工艺。所述钛换热器包括管箱、壳体、换热管束和管板，管箱、换热管束及管板采用钛材；钛换热器的钛材焊缝包括管箱筒体的纵缝，管箱筒体和管箱封头的环缝，以及换热管与管板之间的角焊缝。本发明专利技术焊接工艺包括焊前准备、焊中过程以及焊后检验；焊接纵缝与环缝时，在焊枪的前方位置布置前保护工装，在焊枪的后方位置布置焊缝正面保护工装，在焊缝的背面布置焊缝背面保护工装；焊接角焊缝时，采用管板角焊缝保护工装。本发明专利技术工装包括管板角焊缝保护工装、前保护工装、焊缝正面保护工装与焊缝背面保护工装。本发明专利技术在钛换热器施焊位置采用多种气保护工装来同时保护焊缝，提高了焊缝质量，保证了焊缝符合标准要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钛换热器的制造工艺与设备，具体地说是一种钛换热器焊接工艺及其 工装。
技术介绍
管壳式换热器由管箱、壳体、换热管束和管板等部件组成。壳体多为圆筒形，内部 装有换热管束，换热管束两端固定在管板上。进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动， 称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。钛材制作的管壳式换热器，其管程、换热 管及管板均采用钛材，而壳程采用普通低合金钢。 钛换热器的焊缝型式包括对接焊缝与角焊缝。对接焊缝又分为壳体筒体的纵缝， 以及管箱筒体和管箱封头的环缝；角焊缝用于换热管与管板的焊接。由于钛材在高温下具 有化学性活泼且导热性差、热熔量小等特点，钛材焊接与其它材料焊接存在很大差别。为了 保证钛换热器焊缝的质量，焊接时必须对焊缝进行可靠的气体保护。 现有技术中，通常采用保护拖罩来对钛换热器的纵缝与环缝的外表面进行焊缝保 护，而对这些焊缝的内表面缺少保护措施。保护拖罩的常用结构是采用一个底部开口的罩 体，在罩体上连通有一根进气管。将罩体罩在焊缝上，从进气管向罩体内通入氩气等保护气 体，从而保护焊缝。这种保护拖罩的缺点是罩体内的保护气体分布不均匀，对焊缝的保护效 果不理想，影响焊缝的质量。 另外，换热管与管板之间的焊接角焊缝，现有技术中仅仅是通过焊枪中的保护气 体来保护，而没有设置专门的保护装置来保护。当这种角焊缝焊缝形成后，由于焊枪已离 开，刚形成的焊缝的热影响区和焊缝区得不到充分均匀的气体保护，因此影响角焊缝的质 量。
技术实现思路
有鉴于此，为了解决现有钛换热器焊缝保护效果不好的问题，本专利技术提供一种焊 缝质量高的钛换热器焊接工艺，为此，本专利技术还提供一种该焊接工艺中使用的工装。 本专利技术工艺的技术方案为：一种钛换热器焊接工艺，所述钛换热器包括管箱、壳 体、换热管束和管板，所述管箱、所述换热管束及所述管板采用钛材；所述钛换热器的钛材 焊缝包括所述管箱筒体的纵缝，所述管箱筒体和所述管箱封头的环缝，以及换热管与所述 管板之间的角焊缝；所述焊接工艺包括以下步骤： 1)焊前准备，包括检验材料尺寸与公差、开焊接坡口、坡口表面处理、准备保护气 体、准备气保护工装、准备施焊环境；所述气保护工装包括管板角焊缝保护工装、前保护工 装、焊缝正面保护工装与焊缝背面保护工装； 2)焊中过程，先采用定位焊定位，接着分别焊接所述管箱筒体的纵缝，所述管箱筒 体和所述管箱封头的环缝，以及所述换热管与所述管板的角焊缝； 焊接所述纵缝与所述环缝时，在焊枪的前方位置布置所述前保护工装，在焊枪的 后方位置布置所述焊缝正面保护工装，在焊缝的背面布置焊缝背面保护工装，并且这些工 装都随着焊枪的移动而移动； 焊接所述角焊缝时，将所述管板角焊缝保护工装罩住一个或者多个所述换热管； 提前向各气保护工装内充入保护气体，并保持保护气体至焊接结束后一定时间； 3)焊后检验，根据焊缝标准判定焊缝是否合格。 进一步地，所述保护气体采用氩气、氮气或者氦气。 进一步地，焊接所述换热管与所述管板之间的角焊缝时，采用Z形跳焊法，用以控 制焊接变形。 进一步地，焊接所述换热管与所述管板之间的角焊缝时，从11点位置起弧，顺时 针旋转焊接一周后在12点位置开始收弧。 进一步地，还包括下述步骤，4)焊缝返修，焊缝被判定为不合格时，按已经焊接责 任人审核的焊缝返修工艺进行返修。 进一步地，还包括下述步骤，5)焊后热处理，当所述钛换热器用于腐蚀场合，并且 钛材是复合制成的，钛基层母材要求进行热处理时，则对所述钛换热器进行焊后热处理。 本专利技术工艺中使用的工装的技术方案为：所述管板角焊缝保护工装包括由外壁 板、前侧板及后侧板围成的腔体；所述前侧板与所述后侧板上开有相对应的操作孔；所述 腔体内设置有环形布气管，所述布气管上均布有气体分流孔；所述外壁板上固定有进气管， 所述进气管穿过所述外壁板并与所述布气管相连通。 所述焊缝正面保护工装包括底部开口的罩体，所述罩体的侧壁上固定有伸入其内 部的进气管，所述进气管的内端封闭，所述进气管的两侧侧壁上分别开设有均布的多个气 体分流孔。 所述罩体由顶板、前罩板、后罩板、左侧板及右侧板围合而成，所述前罩板、所述左 侧板及所述右侧板均垂直于所述顶板，所述后罩板倾斜设置并且所述后罩板与所述顶板之 间的夹角为钝角，所述进气管设置在前罩板上，并且其轴线分别与所述顶板、所述左侧板及 所述右侧板平行。 所述焊缝背面保护工装包括顶部开口的罩体，所述罩体的顶部与所述钛设备的内 表面相匹配，所述罩体的侧壁上固定有伸入其内部的进气管，所述进气管的内端封闭，所述 进气管的两侧侧壁上分别开设有均布的多个气体分流孔。 本专利技术与现有技术相比，在钛换热器施焊位置采用多种气保护工装来同时保护焊 缝，提高了焊缝质量，保证了焊缝符合标准要求。【附图说明】 图1是使用本专利技术工艺的钛换热器的结构示意图。 图2是Z形跳焊法示意图。 图3是起弧和收弧位置示意图。 图4是本专利技术中的管板角焊缝保护工装的结构示意图。 图5是图4中的右视图。 图6是本专利技术中的焊缝正面保护工装的结构示意图。 图7是图6中的焊缝正面保护工装的俯视图。 图8是本专利技术中的焊缝背面保护工装的第一种实施例的结构示意图。 图9是图8中的焊缝背面保护工装第一种实施例的俯视图。 图10是本专利技术中的焊缝背面保护工装的第二种实施例的结构示意图。 图11是图10中的焊缝背面保护工装第二种实施例的俯视图。 图1 一图11中，包括外壁板1、前侧板2、布气管3、气体分流孔4、进气管5、后侧板 6、操作孔7、焊缝10、前保护工装20、施焊位置30、焊缝正面保护工装40、后罩板41、顶板 42、气体分流孔43、右侧板44、前罩板45、进气管46、左侧板47、进气管端板48、焊缝引入缺 口 49、焊缝背面保护工装50、后罩板51、底板52、气体分流孔53、右侧板54、前罩板55、进气 管56、左侧板57、进气管端板58、管箱100、壳体200、换热管束300、管板400。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。 图1所示是使用本专利技术工艺制作的钛换热器的结构示意图。钛换热器包括管箱 100、壳体200、换热管束300和管板400,管箱100、换热管束300及管板400采用钛材，壳体 200采用Q345R。钛换热器的钛材焊缝包括管箱筒体的纵缝，管箱筒体和管箱封头的环缝， 以及换热管与管板之间的角焊缝。 本专利技术焊接工艺包括以下步骤： 1)焊前准备，包括检验材料尺寸与公差、开焊接坡口、坡口表面处理、准备保护气 体、准备气保护工装、准备施焊环境；气保护工装包括管板角焊缝保护工装、前保护工装、焊 缝正面保护工装与焊缝背面保护工装。 焊前准备步骤具体包括：（1)保证换热管管板的内孔径公差，保证换热管外径尺 寸，目的是用来保证组装换热管四周间隙均匀（可用塞尺测量）。 (2当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛换热器焊接工艺，所述钛换热器包括管箱、壳体、换热管束和管板，所述管箱、所述换热管束及所述管板采用钛材；所述钛换热器的钛材焊缝包括所述管箱筒体的纵缝，所述管箱筒体和所述管箱封头的环缝，以及换热管与所述管板之间的角焊缝；其特征是，所述焊接工艺包括以下步骤：1)焊前准备，包括检验材料尺寸与公差、开焊接坡口、坡口表面处理、准备保护气体、准备气保护工装、准备施焊环境；所述气保护工装包括管板角焊缝保护工装、前保护工装、焊缝正面保护工装与焊缝背面保护工装；2)焊中过程，先采用定位焊定位，接着分别焊接所述管箱筒体的纵缝，所述管箱筒体和所述管箱封头的环缝，以及所述换热管与所述管板的角焊缝；焊接所述纵缝与所述环缝时，在焊枪的前方位置布置所述前保护工装，在焊枪的后方位置布置所述焊缝正面保护工装，在焊缝的背面布置焊缝背面保护工装，并且这些工装都随着焊枪的移动而移动；焊接所述角焊缝时，将所述管板角焊缝保护工装罩住一个或者多个所述换热管；提前向各气保护工装内充入保护气体，并保持保护气体至焊接结束后一定时间；3)焊后检验，根据焊缝标准判定焊缝是否合格。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：单新华，
申请(专利权)人：无锡明燕装备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32