一种内孔焊保护工装及内孔焊接方法技术

本发明专利技术一种内孔焊保护工装及内孔焊接方法涉及管壳式换热器管接头内孔焊领域，具体涉及一种内孔焊保护工装及内孔焊接方法，包括上夹具体和下夹具体，所述上夹具体和下夹具体相连后形成中空圆筒状夹具体，所述上夹具体和下夹具体通过密封结构相连，下夹具体的外周面上固定连接有一固定座，所述上夹具体上连接有一压杆，压杆远离上夹具体的一端上连接有一套筒；本发明专利技术使用可靠：本发明专利技术在焊缝外表面采用内孔焊保护工装，可以避免管接头的未焊透、焊缝外部表面被氧化。焊接时，内孔焊保护工装通入高纯氩气或其他保护气体，并通过上下夹具形成的通道在焊缝外部形成保护气氛围，使得焊缝表面光洁。操作人员只用安装通气即可，操作安全性和实用性强。

A protective tool for inner hole welding and a welding method for inner hole

【技术实现步骤摘要】
一种内孔焊保护工装及内孔焊接方法
本专利技术涉及管壳式换热器管接头内孔焊领域，具体涉及一种内孔焊保护工装及内孔焊接方法。
技术介绍
在石油、化工、食品、医药和核工业等领域中，换热器的应用相当广泛，其类型和结构多样化，其中管壳式热交换器应用最为普遍。这种换热器存在两个腔体，主要依靠换热管与管板之间的焊接接头（管接头）来保证两腔的密封。在设计和制造过程中，管接头的焊接质量直接影响换热器的质量、安全和使用寿命，管接头的连接方式一般有强度焊、强度胀接、强度焊+贴胀、内孔焊等型式。低压反应水冷器是硝铵装置的核心设备，管程进料侧为内孔焊，另一侧为强度焊。换热管规格直径25×2，材质S30403，长度11300mm，数量2020根，管板材质S30403Ⅲ。管程介质为氧化氮气，在进口前端处有降温喷淋，轴向进料于管板处形成强腐蚀介质沸腾酸，且氯离子浓度浓缩，形成强腐蚀环境，管接头采用了内孔焊结构，在壳程侧成型，属于对接焊结构。这种接头连接强度高、防止间隙腐蚀、对接接头可承载较大荷载、无胀接产生的残余应力、不存在端部焊接接头出现的焊缝根部切口的应力集中区、可承受疲劳载荷等，优点突出。常见问题为，焊接接头未焊透，在使用过程中断裂，导致换热器管、壳程介质混合；焊接接头的耐晶间腐蚀性能下降，在腐蚀环境中容易腐蚀破坏，导致泄漏，影响最终产品质量。本文内孔焊结构，其定位台、凸环、应力释放槽等的结构尺寸与焊接质量息息相关，采用本结构并配上焊接工艺参数，加之背部保护工装，可以得到全焊透的焊接接头，既能保证焊接质量，又可以保证焊接接头的耐晶间腐蚀性能，值得在同行业内推广应用。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种有效解决管壳式热交换器管接头内孔焊焊接问题，以及过程中出现的未焊透、管接头应保护不良被氧化、耐晶间腐蚀性能下降、焊接应力过大、使用过程中的缝隙腐蚀等问题的一种内孔焊保护工装及内孔焊接方法。本专利技术一种内孔焊保护工装，包括上夹具体和下夹具体，所述上夹具体和下夹具体相连后形成中空圆筒状夹具体，所述上夹具体和下夹具体通过密封结构相连，下夹具体的外周面上固定连接有一固定座，所述上夹具体上连接有一压杆，压杆远离上夹具体的一端上连接有一套筒，所述固定座上固定连接有一滑轨，所述套筒套接在滑轨上并通过锁紧装置与滑轨相连，当套筒在滑轨上滑动，上夹具体和下夹具体相互靠近或者远离；所述夹具体上还设置有一进气管，所述通气管与夹具体内部相连通；所述夹具体的一端上设置有环形凸台，所述环形凸台的中心轴线与夹具体的中心轴线在同一直线上；所述环形凸台上均布有若干个半圆形气体排出口。优选地，密封结构为阶梯结构，所述上夹具体和下夹具体均为半圆筒状，所述阶梯结构分别设置在上夹具体和下夹具体周面的两端上，且上夹具体和下夹具体上的阶梯结构均由夹具体内部向夹具体外部设置，所述进气管设置在上夹具体上。优选地，压杆为L形压杆，所述L形压杆与上夹具体连接处距上夹具体周向的两端距离相等，且L型压杆90°处氩弧焊成型。优选地，锁紧装置包括定位锁紧螺栓，所述定位锁紧螺栓伸入套筒后与滑轨相抵，所述定位锁紧螺栓与套筒螺纹连接。一种内孔焊接方法，包括以下步骤：1）首先加工管板的通孔，然后在管板上通孔的一端加工应力释放环槽，最后在管板上通孔的同一端上加工定位环台，应力释放环槽和通孔及定位环台的中心轴线在同一直线上，且应力释放槽的内径大于定位环台的外径，且应力释放槽的内径和定位环台的外径差为0.5mm，应力释放槽的底部为圆角设置；2）用清洗剂清洗管板和换热管对接端，去除油污和回程，并保持清洁，采用无纺布擦拭；3）装配一种内孔焊保护工装及焊枪，将管板和换热管的对接端相连：将换热管的对接端伸入管板上的通孔内，并与定位环台相抵，实现定位；装配一种内孔焊保护工装，上下滑动套筒，带动上夹具体和下夹具体相互远离或者靠近，将上夹具体和下夹具体相互靠近并合体后，将一种内孔焊保护工装上的环形凸台与管板上的应力释放槽相连接，然后紧固锁紧装置，夹具体内部区域通过环形凸台上均布的半圆形气体排出孔与外界相连通；安装焊枪，在管板上通孔的另一端上安装定位块，调整焊枪钨极高度，焊枪芯轴的中心轴线与管板上通孔中心轴线在一条直线上，焊枪钨极在管板上通孔径向方向上的高度为16.5-16.9mm，且钨极在管板上通孔轴向上伸出定位环台，且距定位环台0.5mm；4）焊接，从管板下方向上逐排逐根焊接，在焊接过程中观察管板焊接变形情况，出现换热管穿入后与定位环台间隙增大、换热管穿入定位环台困难、管板出现肉眼可见变形时及时加固；夹持一种内孔焊保护工装的外圆周面，并通入氩气，然后利用焊枪进行自动焊接，焊接参数见下表，焊接结束6s后，拆除一种内孔焊保护工装；5）检查，焊接完成后，用内窥镜目视观察焊缝表面，然后逐根进行水压试验，检测焊接质量；若焊接时出现烧穿换热管现象，在烧穿位置进行氩弧焊补焊，完成后，该换热管除了进行水压试验外，还须进行氨渗漏检测，确保焊接质量；焊接参数如下：序号参数名称及单位具体参数1提前送气时间（S）102滞后送气时间（S）63预熔时间（S）24预熔电流（A）905电流衰减位置（°）3706电流衰减时间（S）57峰值电流（A）1208峰值时间（S）0.29基值电流（A）4510基值时间（S）0.211焊接速度（mm/min）12512氩气流量（L/min）12L/min（内）/10L/min（外）13120°电流（A）11714240°电流（A）11415电弧电压（V）12优选地，管板上定位环台距管板上通孔端部的距离为1.5mm，应力释放槽深度为4.5mm。本专利技术有益效果如下：1）使用可靠：本专利技术在焊缝外表面采用内孔焊保护工装，可以避免管接头的未焊透、焊缝外部表面被氧化。焊接时，内孔焊保护工装通入高纯氩气或其他保护气体，并通过上下夹具形成的通道在焊缝外部形成保护气氛围，使得焊缝表面光洁。操作人员只用安装通气即可，操作安全性和实用性强。2）操作方便：管板加工方便，用普通数控多孔钻即可完成加工，尺寸精度也可满足要求。内孔焊保护工装的制作用车床、铣床、电火花切割机可以完成。使用时，安装定位方便，操作简单灵活，锁紧采用螺纹连接，易于拆装。3）焊接质量好：本专利技术在焊接时，换热管定位好后，内孔焊保护工装安装简洁，焊枪按照方法伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内孔焊保护工装，包括上夹具体（7）和下夹具体（6），所述上夹具体（7）和下夹具体（6）相连后形成中空圆筒状夹具体，其特征在于，所述上夹具体（7）和下夹具体（6）通过密封结构相连，下夹具体（6）的外周面上固定连接有一固定座，所述上夹具体（7）上连接有一压杆（12），压杆（12）远离上夹具体（7）的一端上连接有一套筒（9），所述固定座上固定连接有一滑轨（8），所述套筒（9）套接在滑轨（8）上并通过锁紧装置与滑轨（8）相连，当套筒（9）在滑轨（8）上滑动，上夹具体（7）和下夹具体（6）相互靠近或者远离；/n所述夹具体上还设置有一进气管（11），所述通气管与夹具体内部相连通；/n所述夹具体的一端上设置有环形凸台（4），所述环形凸台（4）的中心轴线与夹具体的中心轴线在同一直线上；所述环形凸台（4）上均布有若干个半圆形气体排出口。/n

【技术特征摘要】
1.一种内孔焊保护工装，包括上夹具体（7）和下夹具体（6），所述上夹具体（7）和下夹具体（6）相连后形成中空圆筒状夹具体，其特征在于，所述上夹具体（7）和下夹具体（6）通过密封结构相连，下夹具体（6）的外周面上固定连接有一固定座，所述上夹具体（7）上连接有一压杆（12），压杆（12）远离上夹具体（7）的一端上连接有一套筒（9），所述固定座上固定连接有一滑轨（8），所述套筒（9）套接在滑轨（8）上并通过锁紧装置与滑轨（8）相连，当套筒（9）在滑轨（8）上滑动，上夹具体（7）和下夹具体（6）相互靠近或者远离；
所述夹具体上还设置有一进气管（11），所述通气管与夹具体内部相连通；
所述夹具体的一端上设置有环形凸台（4），所述环形凸台（4）的中心轴线与夹具体的中心轴线在同一直线上；所述环形凸台（4）上均布有若干个半圆形气体排出口。


2.如权利要求1所述一种内孔焊保护工装，其特征在于，所述密封结构为阶梯结构，所述上夹具体（7）和下夹具体（6）均为半圆筒状，所述阶梯结构分别设置在上夹具体（7）和下夹具体（6）周面的两端上，且上夹具体（7）和下夹具体（6）上的阶梯结构均由夹具体内部向夹具体外部设置，所述进气管（11）设置在上夹具体（7）上。


3.如权利要求2所述一种内孔焊保护工装，其特征在于，所述压杆（12）为L形压杆（12），所述L形压杆（12）与上夹具体（7）连接处距上夹具体（7）周向的两端距离相等，且L型压杆90°处氩弧焊成型。


4.如权利要求3所述一种内孔焊保护工装，其特征在于，所述锁紧装置包括定位锁紧螺栓（10），所述定位锁紧螺栓（10）伸入套筒（9）后与滑轨（8）相抵，所述定位锁紧螺栓（10）与套筒（9）螺纹连接。


5.一种内孔焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）首先加工管板（1）的通孔，然后在管板（1）上通孔的一端加工应力释放环槽，最后在管板（1）上通孔的同一端上加工定位环台（2），应力释放环槽和通孔及定位环台（2）的中心轴线在同一直线上，且应力释放槽（3）的内径大于定位环台（2）的外径，且应力释放槽（3）的内径和定位环台（2）的外径差为0.5mm，应力释放槽（3）的底部为圆角设置；
2）用清洗剂清洗管板（1）和换热管（5）对接端，去除油污和灰尘，并保持清洁，采用无纺布擦拭；
3）装配一种内孔焊保护工装及焊枪（13），将管板（1）和换热管（5）的对接端相连：将换热管（5）的对接端伸入管板（1）上的通孔内，并与定位环台（2）相抵，实现定位；
装配如权利要求1-4任意一项所述一种内孔焊保护工装，上下滑动套筒（9），带动上夹具体（7）和下夹具体（6）相互远离或者靠近，将上夹具体（7）和下夹具体（6）相互靠近并合体后，将一种内孔焊保护工装上的环形凸台（4）与管板...

【专利技术属性】
技术研发人员：何应选，郭志鹏，苏韩，朱瑞锋，陈佳亮，林雅岚，
申请(专利权)人：陕西化建工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61