换热器管与管板胀焊接头制造工艺分析

机械工艺师 2001．7 换热器管与管板胀焊接头制造工艺分析 [蔡业彬 陈再良 摘要 挟热嚣管与管板胀焊接头的加工，是先焊后胀还是先胀后焊好，至夸仍有争论 详妇分析比较了两种连接加x-方 法各自的优缺点厦应甩情况，提出了胀接与焊接先后次序选择应遵循的主要原则，为实际生产选择合理的制造工艺，保 证管与管板连接接岳的质量提供指导： 关麓词 ：换热器 管与管板 胀管 焊接 胀焊接头 管与管板连接头的连接是换热器制造的关键工 序．有胀接、焊接和胀焊结合三种连接，但经常采 用管与管板胀焊结合的连接方法。是先焊后胀还是先 胀后焊，至今仍有争论。 一 、先焊后胀工艺的应用与分析 1．先焊后胀工艺的优点及应用 换热器制造厂历来多采用先焊后胀工艺，而较少 采用先胀后焊工艺。究其原因是与使用机械滚胀法作 为最主要的胀管手段密切相关。因为在滚压胀管过程 中，存在着摩擦并产生大量的热，必须用机油来润滑和 冷却，油液渗浸进入胀接接头的缝隙，要彻底清除干净 十分困难。夹缝中油水等杂物的存在，焊接时易于形 成气体，而这些气体来不及逸出便存在于焊缝中 另 一 方面，胀管区又往往堵塞了排气通道，增加了焊缝中 生成气孔的可能性。采用先焊后胀工艺，则可以避免 上述不利因素，特别是对于钛材和某些有色金属，要求 焊接的基本条件十分严格，不允许油水和铁离子污染， 选择先焊后胀工艺更易保证焊缝质量。 2．先焊后胀工艺的缺点分析 1)机械滚胀法存在着固有的缺点 ，各管之间长度 不一。连接强度和紧密性不均；胀管接El的内表面产生 硬化现象。给重复补胀带来困难；管一管板材料的胀接 的相容性有一定的限制，如钛管与碳钢的胀接、铝管与 碳钢的胀接等均受到了限制；劳动生产率低，而且小管 径或厚壁管的胀接较困难等。 2)管El环形焊道不均匀，由于管与管板之间存在 着0 2～0．5mm的装配间隙，而且总是偏心配置，加上 管和管板孔的加工偏差，造成每一个管 口的环形焊道 不均匀。对于薄壁管很容易焊穿。 3)存在一段长 15mm的非胀管区，GBI51--89规定 胀管区与焊缝的距离为 15mm，目的是为了避开胀管力 对焊缝的破坏。此非胀管区内存留着气体，当换热器 受热后其体积膨胀，产生强大的压力，可能对焊缝或胀 管造成破坏。另外为了充分利用管板的厚度，管 板厚度内的胀管区总是愈长愈好 长 15ran1的非胀管 区，对于厚管板而言，消极效果不明显，但对于薄管板， 则不可小视 。 4)管子伸长损伤焊缝，机械滚压胀管使管壁减薄， 管子伸长，对焊缝有损伤 5)焊接时在管El处形成焊瘤，管El收缩和变形给 以后的胀管作业带来困难。为了使管接头顺畅地进入 管孔中，则有必要对管13焊接提出较高的要求。 二、先胀后焊工艺的应用及分析 1．先胀后焊工艺的缺点分析 先胀后焊时，由于胀接时的澜滑油难于用经济的 方法进行清洗，焊接时易于形成气体，而这些气体来不 及逸出便存在于焊缝中，特别是进行氩弧焊的密封焊 时。收弧封13处往往出现气孔，影响焊缝质量 ，因此一 18L／min。起弧时用引弧板，运条要均匀。焊缝宽度、 余高一致。 4、焊后加工 焊后，将焊缝余高修平。由粗到细逐级用砂布打 磨表面，最后用水砂纸打磨，再抛光。打磨时必须注意 不能把较粗的砂粒带到下一级打磨工序。用细砂布打 磨时，焊缝和母材统一打磨，必须使焊缝和母材保持同 样的粗糙度。打磨后的焊缝表面不能有裂纹、气孔、夹 碴等缺陷。 5、阳极氧化 将整台扶梯所有要氧化的制件，同一批次进行阳 极氧化处理。这将有利于氧化膜色泽一致。氧化处理 后的制件要特别注意保护表面。 四、结论 由t,gk_分析和生产实践证明，LD31铝台金型材制 件选用 ShIMg5焊丝，待焊零件精心加工，保证对缝间 隙一致。使用恰当的焊接工艺，保证焊缝组织细化 均匀，焊后仔细打磨、抛光，使制件具有良好的表面状 态。按照通用的阳极氧化处理规范对阳极氧化处理过 程进行控制，可以使焊缝和母材阳极氧化膜色泽基本 一 致。最好将需要氧化的铝制件同一批次处理，使铝 制件呈现出统一的光亮的银白色。 参 考 文 献 1 刘红南 盎属表面工程学 北京：兵器工业出版社，1995 2 周振丰 蛊属溶焊原理及工艺．jE京：机械工业出版柱．1981 3 毛铭泽．铝厦其台盎的化学与电棒处理．北京：国防工业出 版杜 ．1965 作者通讯地址 ：郝州第713研究所海神电梯，厶、司(45(3052) 收稿 日期 ：19990901 维普资讯 http://www.cqvip.com 40 机械工艺师 2001．7 般应避免采用有机润滑剂，而用二 硫化钼加水等无机 润滑剂 2．先胀后焊工艺的优点及应用 1)强度胀 +密封焊时，由于密封焊仅能起辅助性 止漏作用，而先胀后焊则可以在焊接前进行胀接后的 强度试验(换热器壳程的水压试验)，因而保证了胀接 连接的可靠性。 2)先胀后焊使管与管板孔能得以对中并紧贴，这 对于薄壁管与管板的连接呵以避免产生焊接裂纹：特 别是在管、管板材料差异较大的情况下，采用先胀后焊 的方法亦可较好地保证其焊接质量 3)小管径管采用胀后焊接可以提高其连接接头的 抗疲劳性能 。 4)焊接在胀管后进行，避免了胀接力对焊缝破坏 的可能性，可以实现管板厚度内的全程胀管，有效地利 用 j．管板的设计厚度。 随着橡胶胀管新技术的应用，先胀后焊工艺的应 用亦 日趋广泛 橡胶胀管新技术是一种以液压为动 力．以橡胶为胀管媒介体的胀管工具。利用此工具，先 张后焊可以顺利进行，不必使用任何润滑剂，不存在油 污染和铁离子污染，能保持接头的清洁和干燥，胀接后 可立即进行管I：1的焊接作业。 橡胶胀管压力在400MPa以下可随意调节，既可用 _f强度胀也可用贴胀+尤其适用于定位胀。接头连接 的松紧程度很容易通过调节胀管压力来控制。因此， 焊接过程中生成的气体可以通过接头的空隙逃逸 另 外，胀管后管扩大与管板孔相贴台，管孔变得很圆整， 营与管板孔同心，原有装配间隙基本消除，给焊接创造 了十分良好的条件，同时，管口扩大，让胀管头容易插 入管孔中，亦便于焊后的胀管。 三、胀接与焊接先后次序选择的主要原则 1．焊前管与管板的清洁与干燥状况； 2．管与管板之间是否留有通道让焊接生成的气体 能顺畅逸 出； 3．胀接与焊接工序是相辅相成还是相互冲突； 4．现场实际胀管的条件与能力。 四、结论 1．使用机械胀管法作为胀管手段，先焊后胀工艺 一 般优于先胀后焊工艺。 2．使用橡胶胀管法作为胀管手段，先胀后焊工艺 可以顺利进行，效果好，优于先焊后胀工艺。 3．根据胀接与焊接先后次序选择的主要原则，合 理地选择胀焊工艺，可以获得优良的胀焊结构的管与 管板连接接头。 参 考 文 献 萧前主编．化工机械制造工艺学 北京：烃加工出版社，1990 铜制管壳式换热嚣 GB151—酋9．北京：学苑出版社，1989 胡振抡 橡胶胀管机及其应用．压力客嚣．1997，14 胡振抡．橡胶胀管法支持先胀后焊工艺．压力客嚣．1998，15 作者通讯地址：广东石油化工高等专科学校(茂名525000) 收稿 日期 ：199eA~0．7 可调式内孔滚压抛光工具——滚压抛光头 我厂是牛产内孔滚压抛光工具的专业生产厂家 现已研究生产可调式内孔滚压抛光头．适m-r-．~产批量太、周期短、内 孔精度娶求较高的内孔加工： ●经过气动．航空 、汽车、机械、电子、仪表、机电等行业使用，效果非常理想。 ●具有装卸方便，使用寿命长等特点。滚压前内孔留有滚压抛光量，经过一次滚压抛光，即可达到镜面，加工R寸 致， 互换性好，提高丁产品质量 通 L盲孔都可加工： ●滚压抛光头可 安装在各种车床 、镗床、钻床 、铣床和加工中心上使用。 ●本工具有新型可调装置(每格刻度值为o 02 【【_调整范围o．5、o．8ram，有两种选择)控制精度准确，误差小。 ●具有价格低和良好的售后服务，易损件供应及时 我』生产的内孔滚压抛光工具 通过省市技术部门鉴定，欢迎广大用户使用。 欢娅来人来函订货，叠有详细产品韬和使用．函寮即叠哺传一。 北 宁 市 宏 达 抛 光 工 具 厂 地 址：辽宁省北宁市淘帮子经济开发区右盛街 233号 邮编：121308 电话：0416—6658．010 忙 真：0416 6658010 联系^：付万江 杜艳 开户行 ：疆宁省工苘银行沟办转沟工商社 帐号：5548039 5 维普资讯 http://www.cqvip.com