一种大直径管板堆焊不锈钢防腐层的方法技术

本发明专利技术公开了一种大直径管板堆焊不锈钢防腐层的方法，通过在管板表面依次堆焊过渡层、面层、耐腐蚀层，解决了堆焊后管板变形、管板的平面度超差、堆焊后防腐层厚度不均匀等问题。本发明专利技术在管板上依次堆焊过渡层、面层、耐腐蚀层，这种方式能保证堆焊焊缝的全焊透，完全避免了堆焊焊缝的夹渣、未焊透、裂纹的缺陷。能够细化晶粒，使应力分布均匀，避免管板产生较大形变，增强管板的强度，从而保证管板的机械性能和加工性能。性能和加工性能。

【技术实现步骤摘要】
一种大直径管板堆焊不锈钢防腐层的方法


[0001]本专利技术涉及焊接
，具体涉及一种大直径管板堆焊不锈钢防腐层的方法。

技术介绍

[0002]随着制造大国向制造强国的推进，化工行业对大直径管壳式换热器的使用也越来越普遍。管板，就是在圆形钢板上钻出比管子外径一样略大一些的孔，是换热器中起到固定管子以及密封介质作用的圆钢。将管子穿入焊住固定，起这样作用的一种配件。主要用于化工容器，诸如列管式换热器、压力容器、锅炉、冷凝器、中央空调、蒸发器、海水淡化中，起支撑固定列管的作用，金属的材质使其不仅具有很强的刚性，而且具有很大的热传导性能。根据需要使用环境的不同，使用不同的材质，一般使用Q345R的容器板，诸如一二级压力容器，无腐蚀介质流通，使用碳钢复合板即可。遇到强酸，高压高温，核能等环境就需要不锈钢，16锰，钛合金等耐腐蚀的材质。使用时管板部分一般与工业冷却水接触，而工业冷却水中的杂质、盐类、气体、微生物都会对管板造成腐蚀。
[0003]大型换热器管板大都采用堆焊不锈钢防腐层的结构，由于管板直径大，厚度薄，堆焊后很容易造成管板变形、管板的平面度超差、堆焊后防腐层厚度不均匀等问题。管板堆焊的方法和管板堆焊后变形的处理问题是制造换热器的难点。
[0004]专利201210536810.X公开了一种大型换热器管板耐腐蚀层堆焊方法，包括以下步骤：a，清理管板待焊接区域上的杂物；b，设定电焊机的电弧电压、焊接速度、焊丝干伸长值，加入焊剂，采用埋弧自动焊方式对两块清理后管板进行焊接形成过渡层，然后在过渡层上进行耐腐蚀层堆焊，得到成品；c，堆焊完成之后对成品进行清理，并检查；d，对成品进行无损探伤。但是现有技术里在过渡层上再焊耐腐蚀层的方式容易造成碳元素的迁移，使过渡层和耐腐蚀层之间的焊缝产生夹渣、未焊透、裂纹的缺陷。最终结果就是晶粒变粗，应力分布不均匀，管板产生较大形变，降低了管板的强度，从而降低了管板的机械性能和加工性能。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供一种大直径管板堆焊不锈钢防腐层的方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术提供一种大直径管板堆焊不锈钢防腐层的方法，包括以下步骤：
[0008](1)前处理：在第一管板和第二管板的堆焊面分别加工出凹槽；将第一管板和第二管板背对背紧贴在一起，利用弧形板夹具将第一管板和第二管板固定在一起；
[0009](2)堆焊过渡层：在第一管板的凹槽内堆焊过渡层，翻转，在第二管板的凹槽内堆焊过渡层；
[0010](3)堆焊面层：在第二管板的凹槽内堆焊面层，翻转，在第一管板的凹槽内堆焊面层；
[0011](4)堆焊耐腐蚀层：在第一管板的凹槽内堆焊耐腐蚀层，翻转，在第二管板的凹槽的堆焊耐腐蚀层；
[0012](5)后处理：将弧形板夹具去除，粗车管板表面。
[0013]作为优选，步骤(1)中所述凹槽的底部具有凸起，凸起的顶部到管板上表面的距离为9
‑
11mm，凹槽的边缘到管板上表面的距离为12
‑
14mm。加工出凹槽是为了留防变形余量和加工余量，焊接完成后松开夹具，四周向上翘，因为背面也有比较大的加工余量，从而保证在加工背面时还能够满足最终的尺寸。
[0014]作为优选，步骤(1)中在第一管板和第二管板的顶部边缘分别焊接弧形板夹具，在弧形板夹具的侧面的中点处焊接吊耳，将第一管板和第二管板的吊耳用螺栓和螺母连接；所述弧形板夹具为圆环切割成四块大小一样的弧形得到，共焊接8个弧形板夹具、8个吊耳。弧形板夹具与圆环夹具相比其优势在于管板有伸缩余地，从而减少应力集中。
[0015]作为更优选，步骤(1)中弧形板夹具与管板的焊接方式为角焊缝焊接，焊接前预热至≥100℃，使用φ4.0mm的J507焊条，焊接电流为140
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180A，焊接电压为24
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26V，焊接速度为10
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16cm/min，焊接温度≤250℃，焊接长度至少250mm；吊耳和弧形板夹具的焊接方式为角焊缝焊接，焊接前预热至≥100℃，使用φ4.0mm的J507焊条，焊接电流为140
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180A，焊接电压为24
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26V，焊接速度为10
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16cm/min，焊接温度≤250℃；焊接后进行消氢热处理，温度为250
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350℃，时间为20
‑
40min。
[0016]作为优选，步骤(2)中过渡层的厚度为3
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4mm，堆焊前将第一管板和第二管板预热到≥80℃；由管板中心向边缘堆焊，堆焊方式为焊条手工焊，使用φ4.0mm的A302焊条，焊接电流为110
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160A，焊接电压为24
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26V，焊接速度10
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16cm/min，焊接温度≤150℃；第一管板和第二管板堆焊完成后进行消氢热处理，温度为200
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300℃，时间为0.05
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1h；消除应力热处理，以100
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150℃/h的速度升温到400℃，再以150
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200℃/h的速度升温到600
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640℃，保温200
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220min，以200
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260℃/h的速度降温到400℃，400℃以下空冷。
[0017]作为优选，步骤(3)中面层的厚度为4
‑
4.5mm，由管板边缘向中心堆焊，堆焊方式为手工电弧焊，使用φ4.0mm的A102焊条，焊接电流为110
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160A，焊接电压为24
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26V，焊接速度10
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16cm/min，焊接温度≤150℃；第一管板和第二管板堆焊完成后，消除应力热处理，以100
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150℃/h的速度升温到400℃，再以150
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200℃/h的速度升温到600
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640℃，保温200
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220min，以200
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260℃/h的速度降温到400℃，400℃以下空冷。
[0018]过渡层和耐腐蚀层是从内向外焊的，而面层是从外向内焊的。因为过渡层和耐腐蚀层焊缝比较厚，从内向外焊时，焊接应力会向外推进，不会集中；面层焊缝比较薄，焊接应力比较小，不会集中，所以采用从外向内焊。
[0019]作为优选，步骤(4)中耐腐蚀层的顶部与管板的上表面齐平；由管板中心向边缘堆焊，堆焊方式为焊条手工焊，使用φ4.0mm的A102焊条，焊接电流为110
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160A，焊接电压为24
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26V，焊接速度10
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16cm/min，焊接温度≤150℃；第一管板和第二管板堆焊完成后，消除应力热处理，以100
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150℃/h的速度升温到400℃，再以150...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大直径管板堆焊不锈钢防腐层的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)前处理：在第一管板和第二管板的堆焊面分别加工出凹槽；将第一管板和第二管板背对背紧贴在一起，利用弧形板夹具将第一管板和第二管板固定在一起；(2)堆焊过渡层：在第一管板的凹槽内堆焊过渡层，翻转，在第二管板的凹槽内堆焊过渡层；(3)堆焊面层：在第二管板的凹槽内堆焊面层，翻转，在第一管板的凹槽内堆焊面层；(4)堆焊耐腐蚀层：在第一管板的凹槽内堆焊耐腐蚀层，翻转，在第二管板的凹槽的堆焊耐腐蚀层；(5)后处理：将弧形板夹具去除，粗车管板表面。2.根据权利要求1所述的管板堆焊不锈钢防腐层的方法，其特征在于，步骤(1)中所述凹槽的底部具有凸起，凸起的顶部到管板上表面的距离为9
‑
11mm，凹槽的边缘到管板上表面的距离为12
‑
14mm。3.根据权利要求1所述的管板堆焊不锈钢防腐层的方法，其特征在于，步骤(1)中在第一管板和第二管板的顶部边缘分别焊接弧形板夹具，在弧形板夹具的侧面的中点处焊接吊耳，将第一管板和第二管板的吊耳用螺栓和螺母连接；所述弧形板夹具为圆环切割成四块大小一样的弧形得到，共焊接8个弧形板夹具、8个吊耳。4.根据权利要求3所述的管板堆焊不锈钢防腐层的方法，其特征在于，步骤(1)中弧形板夹具与管板的焊接方式为角焊缝焊接，焊接前预热至≥100℃，使用φ4.0mm的J507焊条，焊接电流为140
‑
180A，焊接电压为24
‑
26V，焊接速度为10
‑
16cm/min，焊接温度≤250℃，焊接长度至少250mm；吊耳和弧形板夹具的焊接方式为角焊缝焊接，焊接前预热至≥100℃，使用φ4.0mm的J507焊条，焊接电流为140
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180A，焊接电压为24
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26V，焊接速度为10
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16cm/min，焊接温度≤250℃；焊接后进行消氢热处理，温度为250
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350℃，时间为20
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40min。5.根据权利要求1所述的管板堆焊不锈钢防腐层的方法，其特征在于，步骤(2)中过渡层的厚度为3
‑
4mm，堆焊前将第一管板和第二管板预热到≥80℃；由管板中心向边缘堆焊，堆焊方式为焊条手工焊，使用φ4.0mm的A302焊条，焊接电流为110
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160A，焊接电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晨，马丽娜，杨国华，赵雪梅，张兆峰，张翱翔，
申请(专利权)人：肥城金塔机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：