一种直接空冷系统管束管端的焊接方法

摘要

本发明公开了一种直接空冷系统管束管端的焊接方法，其中，尤其通过使用规格为直径0.8mm，牌号为ER310的不锈钢焊丝作为填充材料，明显改善焊缝融合金属的化学成份，使其焊缝成份由碳钢提升为耐热不锈钢，相当于在管端设置了可靠的防护层，显著提高管端抗冲刷和耐腐蚀能力，实验数据显示，仅抗冲刷能力就提高2.6倍，明显延长管束的使用寿命。这种新型焊接方法的研发，是直接空冷系统顺、逆流管束的设计和制造技术的革命性改变，促进了空冷设备制造业技术进步。

权利要求

1.一种直接空冷系统管束管端的焊接方法，其特征在于，所述直接空冷系统管束管端的焊接方法包括：S1：将焊枪连接于焊机接口，所述焊枪安装有送丝软管、导电杆、分流器、导电嘴及保护嘴；

S2：将焊接填充材料装入所述焊机转轴上，所述焊接填充材料是规格为直径0.8mm，牌号为ER310的不锈钢焊丝；

S3：将混合气气瓶与所述焊机连接，所述混合气气瓶内预设有填充气体，所述填充气体包括氩气和二氧化碳，填充气体的配比为80％的氩气与20％的二氧化碳；

S4：启动所述焊机，将所述填充材料送入所述焊枪；

S5：调节所述混合气瓶，控制所述填充气体的使用流量；

S6：调节所述焊机电压和电流；

S7：根据预设焊接速度施焊普碳钢管板与管端之间的焊缝，将普碳钢管板与钢铝复合材料制成的基管的管端焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的直接空冷系统管束管端的焊接方法，其特征在于，所述S5中，填充气体的使用流量为每分钟17至19升。

3.根据权利要求1所述的直接空冷系统管束管端的焊接方法，其特征在于，所述S6中，焊机电流设置为120A，电压设置为22V。

4.根据权利要求1所述的直接空冷系统管束管端的焊接方法，其特征在于，所述S7中，预设焊接速度为每分钟50至70cm。

5.根据权利要求1所述的直接空冷系统管束管端的焊接方法，其特征在于，所述直接空冷系统管束管端的焊接方法还包括步骤S8，所述S8中：对焊接后所述直接空冷系统的管束管端焊道侧飞溅进行打磨。

6.根据权利要求1所述的直接空冷系统管束管端的焊接方法，其特征在于，施焊时，母材为普碳钢，焊材为不锈钢；根据所述直接空冷系统管束管端的焊接方法，使得所述普碳钢管板和管端之间的焊缝所形成的熔敷金属为不小于1.4mm厚的耐热不锈钢保护层，以实现管端焊接与管端保护的一次完成，所得焊缝尺寸为熔深0.70mm至0.80mm。

说明书

一种直接空冷系统管束管端的焊接方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种焊接方法，具体而言，涉及一种直接空冷系统管束管端焊接方法。

背景技术

[0002] 随着环保要求的不断提高，直接空冷系统被越来越广泛地应用到各类火力发电机组，成为火电厂五大设备岛之一。空冷岛核心设备是顺、逆流管束，管束的长期稳定运行是人们关注的焦点。管束主要由管板和翅片管组成，翅片管由基管和翅片组成，基管是由钢铝复合材料制成的截面尺寸为219×19×1.5mm的扁平管，翅片由铝带制成，翅片管与管板焊接组成管束。汽轮机做功后排出的乏汽经过管道和分配联箱进入空冷凝汽器管束内部，高温蒸汽的热量传递给翅片管，使翅片管升温并散热，空冷风机迫使新鲜冷空气横掠翅片管表面，带走热量使翅片管降温，达到管内蒸汽冷凝冷却的目的。冷凝后的凝结水经过处理送回锅炉，进入下一发电循环。

[0003] 直接空冷系统的管内介质是饱和蒸汽，当热介质饱和蒸汽从管道和分配联箱进入空冷管束时，首先直接冲刷腐蚀管子与管板的焊接接头，此焊接接头的抗冲刷和耐腐蚀能力直接影响管束的使用寿命，也是直接空冷系统的薄弱环节之一。通常情况下，翅片管管端与管板之间的焊接采用熔化极气体保护焊，并选用直径0.8mm碳钢焊丝ER50-6，此焊接接头熔合部分的成份为碳钢，其抗冲刷腐蚀能力较为薄弱。为了改善和提高管端与管板焊接接头的抗冲刷腐蚀能力，有时候，不得不在管端增加不锈钢或钛钢套管，这项措施虽然有效地提高了管端的防护能力，但也明显地增加了流体阻力和制造成本，增加了运行维护工作量。

发明内容

[0004] 为解决上述的问题，本发明的目的在于提供一种直接空冷系统管束管端的焊接方法，该焊接方法可增强管束的防护能力、延长管束寿命。

[0005] 一种直接空冷系统管束管端的焊接方法，其特征在于，所述直接空冷系统管束管端的焊接方法包括：

[0006] S1：将焊枪连接于焊机接口，所述焊枪安装有送丝软管、导电杆、分流器、导电嘴及保护嘴；

[0007] S2：将焊接填充材料装入所述焊机转轴上，所述焊接填充材料是规格为直径0.8mm，牌号为ER310的不锈钢焊丝；

[0008] S3：将混合气气瓶与所述焊机连接，所述混合气气瓶内预设有填充气体，所述填充气体包括氩气和二氧化碳；

[0009] S4：启动所述焊机，将所述填充材料送入所述焊枪；

[0010] S5：调节所述混合气瓶，控制所述填充气体的使用流量；

[0011] S6：调节所述焊机电压和电流；

[0012] S7：根据预设焊接速度进行施焊。

[0013] 根据本发明的一实施方式，直接空冷系统管束管端的焊接方法S3中，填充气体的配比为80％的氩气与20％的二氧化碳。

[0014] 根据本发明的一实施方式，直接空冷系统管束管端的焊接方法S5中，填充气体的使用流量为每分钟17至19升。

[0015] 根据本发明的一实施方式，直接空冷系统管束管端的焊接方法S6中，焊机的焊接电流设置为120A，电压设置为22V。

[0016] 根据本发明的一实施方式，直接空冷系统管束管端的焊接方法S7中，预设焊接速度为每分钟50至70cm。

[0017] 根据本发明的一实施方式，直接空冷系统管束管端的焊接方法还包括步骤S8，所述S8：对焊接后所述直接空冷系统的管束管端焊道侧飞溅进行打磨。

[0018] 根据本发明的一实施方式，根据直接空冷系统管束管端的焊接方法，所得焊缝尺寸为熔深0.70mm至0.80mm，所述焊缝金属厚度不小于1.4mm。

[0019] 根据上述技术方案可知，本发明的有益效果是：通过改变焊接填充材料，明显改善焊缝融合金属的化学成份，使其焊缝成分由碳钢提升为耐热不锈钢，相当于在管端设置了可靠的防护层，显著提高管端抗冲刷和耐腐蚀能力，实验数据显示，仅抗冲刷能力就提高2.6倍，明显延长管束的使用寿命。这种新型焊接方法的研发，是直接空冷系统顺、逆流管束的设计和制造技术的革命性改变，促进了空冷设备制造业技术进步。

附图说明

[0020] 下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0021] 图1为本发明中的直接空冷系统管束管端的焊接方法步骤图。

[0022] 图2a为本发明中的直接空冷系统管束的结构主视图。

[0023] 图2b为本发明中的直接空冷系统管束的管端焊接接头局部放大图。

[0024] 图2c为本发明中的直接空冷系统管束接受金相试验的测试部位图。

[0025] 图3为本发明中的直接空冷系统管束的结构侧视图。

[0026] 附图标记

[0027] 10   管束放大部

[0028] 20   管板

[0029] 21   基管

[0030] 22   翅片管

[0031] 23   焊接接头

[0032] 30   碳钢焊丝接头侧

[0033] 31   不锈钢焊丝ER310接头侧

[0034] 1-7  钢砂喷射试验检测点

具体实施方式

[0035] 为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

[0036] 在直接空冷系统的管束设计和生产过程中，翅片管基管与管板的主要材料均采用碳钢。通常，管端与管板焊接接头的焊接填充材料也采用碳钢焊丝，其规格为直径0.8mm，牌号为ER50-6，而本发明采用直径0.8mm不锈钢焊丝ER310(H12Gr26Ni21Si)替代以往使用。

[0037] 如图1所示，本发明采用熔化极气体保护焊焊接方法，具体为直接空冷系统管束管端的焊接方法，在直接空冷系统管束管端焊接时，采用此焊接工艺，其主要的步骤为：

[0038] S1：将焊枪连接于焊机接口，所述焊枪安装有送丝软管、导电杆、分流器、导电嘴及保护嘴；

[0039] S2：将焊接填充材料装入所述焊机转轴上，所述焊接填充材料是规格为直径0.8mm，牌号为ER310(H12Gr26Ni21Si)的不锈钢焊丝；

[0040] S3：将混合气气瓶与所述焊机连接，所述混合气气瓶内预设有填充气体，所述填充气体包括氩气和二氧化碳；

[0041] 本发明中，所使用的填充气体具体配置为氩气Ar(80％)和二氧化碳CO2(20％)。

[0042] S4：启动所述焊机，将所述填充材料送入所述焊枪；

[0043] S5：调节所述混合气瓶，控制所述填充气体的使用流量；

[0044] 本发明中，填充气体的使用流量的最佳效果具体是调整为每分钟输送17至19升填充气体。

[0045] S6：调节所述焊机电压和电流；

[0046] 本发明中，焊机所设置的焊接参数具体配置为电流120A，电压22V时，焊接所得效果最佳。

[0047] S7：根据预设焊接速度进行施焊。

[0048] 本发明中，预设焊接速度的具体配置为每分钟焊接50至70cm。

[0049] 根据上述步骤完成焊接后，还需对焊接后所述直接空冷系统的管束管端焊道侧飞溅进行打磨。

[0050] 本发明采用直接空冷系统管束管端的焊接方法所需达到的焊缝尺寸具体为平均熔深0.70mm至0.80mm，焊缝金属厚度不小于1.4mm。

[0051] 同时对一般的焊接方法和本发明所使用的焊接方法进行了一系列对比和实验研究，包括金相试验，即为检验焊接接头质量，确认是否存在缺陷，同时测量其焊缝尺寸，确认焊接的可靠度，试验标准执行ASME第Ⅸ卷QW193；化学分析，母材为普碳钢，焊材为不锈钢，分析焊接后接头熔合金属的化学成份；腐蚀试验，试验使用了本发明碳钢焊接接头与不锈钢焊丝ER310的焊接接头在相同工况下，耐腐蚀的能力，其直接影响管束的使用寿命；钢砂喷射试验，试验焊接接头成份改变后，抗冲刷腐蚀的能力提高程度。试验结果表明：本发明所使用的焊接方法具有明显的优势，具有很高的使用价值。

[0052] 如图2a-2c所示为本发明的金相试验的检查部位以及数据结果图，图2a为本发明中直接空冷系统管束的结构主视图，其主要测试的是如图中所示的标记管束放大部10，图2b以及2c为管束放大部10的具体结构图，具体包括有管板20、基管21以及翅片管22，其中金相试验需要受检查的面为管板与管子的结合部，即焊接接头23，接头的质量及焊缝尺寸，直接影响管束的使用寿命。金相试验，金相试验是研究金属及其合金内部组织及缺陷的主要方法之一，通过放大物体，微观地去观察表面及内部缺陷。标准值是规范规定的最小焊缝与熔深尺寸，试验具体为用4％的HNO3-酒精浸蚀8个焊接接头23作为受检查面,用10倍放大镜观察,未发现裂纹及其它缺陷，由下表表1的试验结果可知，使用本发明方法所测得的焊接接头23，其实测焊缝最大值与最小值以及熔深值皆大于标准值，其表面使用本发明后直接空冷系统管 束更加牢固，可靠性更高。

[0053] 表1：金相试验结果

[0054]

[0055] 其中，在耐酸雾腐蚀试验中，用一般的碳钢焊丝及本发明所使用的ER310不锈钢焊丝分别焊接试样，并将2个试样点焊在一起，置于酸雾氛围中，空气中HCl含量为0.97mg/m3。经过43天的腐蚀，一般碳钢焊丝焊接的焊缝已明显腐蚀，而不锈钢焊丝ER310焊接的焊缝几乎没有腐蚀。

[0056] 如图3所示为本发明的钢砂喷射实验的检查部位图，钢砂喷射实验中，在同一试样上，用本发明所使用的不锈钢焊丝ER310及碳钢焊丝分别焊接几个管端，选取对应位置碳钢焊丝接头侧30与不锈钢焊丝ER310接头侧31的第1-7个测试点，在同样工况下进行喷砂对比试验，结果如下表表2所示，利用本发明的不锈钢焊丝ER310作为焊丝焊接的焊缝较一般碳钢进行耐冲刷时间平均提高了约2.6倍，同时，在同样工况下，焊道的磨损量，利用本发明的不锈钢焊丝ER310作为焊丝焊接的焊缝较一般碳钢减小了约2.5倍，使用寿命大幅提高。

[0057] 表2：钢砂喷射试验结果

[0058]

[0059] 上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。