隔壁式管殼式換熱器有兩個腔體，兩個腔體的強制密封主要靠換熱管與管板的焊接接頭（管接頭）和墊片來保證。法蘭之間。 在設計和制造過程中，管接頭的質量直接影響到換熱器的安全、質量和使用壽命。 因此，在本文中不銹鋼螺紋換熱管加工，我們將介紹一種用于管殼式換熱器小直徑管板接頭的無填充內孔焊接技術。 .

（示意圖，不對應文中任何具體產品）

1 內孔焊管板結構

內孔焊縫屬于對焊結構，不使用填充焊絲。 結構本身的熔融金屬作為熔敷金屬，即焊縫的形成需要定位臺、凸環和換熱管金屬熔合。 焊縫必須完全成型，無缺陷，定位臺需要準確定位；

整體接頭需要機加工，精度要求高。

定位臺和去應力槽不宜過深，否則會嚴重削弱管板的強度。 定位臺面深度為1.5mm，應力消除槽深度為4.5mm。

凸環的厚度是有要求的。

由于焊機輸入熱量有限，太厚無法完全融入焊縫，底部與換熱管未熔合，換熱器運行時會產生振動，存在差異在焊縫與母材之間的強度上，局部裂紋和管接頭失效的根本原因是隱患； 太薄則不易機械加工成型，搬運時容易破損。 嚴重時整個管板報廢，凸環厚度為0.5mm。

應力消除槽的寬度不宜過寬。 受刀具尺寸限制，便于加工。 寬度為4mm； 底部必須是圓形的。 如果是直角，焊接完成后會與換熱管形成局部懸臂梁。 根部應力集中，易產生裂紋。 甚至破裂，導致設備管程和殼程兩個腔室泄漏。

在管板孔結構試驗階段，凸環的厚度統一影響焊接質量。 分別選用厚度為0.5mm、0.8mm、1.0mm和1.5mm的凸環進行焊接性能測試。 經過篩選，厚度為0.5mm和0.8mm的凸環不僅在焊接過程中起到墊板的作用，而且完全融入焊縫中，形成完整的對接結構焊縫。

2 焊接參數

焊接接頭的焊接程序：

焊接前預先對焊縫內外同時通氣，形成氣體保護氣氛。 然后發出高頻電流進行預熔和拉弧。 必須在起弧點停留一段時間不銹鋼螺紋換熱管加工，利用電弧預熱焊接區域，建立熔池，然后發出脈沖電流，機頭旋轉進行連續焊接。

焊接后一周，電流在指定位置衰減，一定時間后，電弧熄滅。 但保護氬氣需要持續通入，直至機頭停止轉動。 以上參數可在焊機電源電腦上設定，實現自動化運行。 根據管板內孔焊管孔結構，通過反復試驗確定焊接工藝參數。

焊后對焊接接頭進行PT試驗、水壓試驗、顯微金相分析、力學性能試驗、晶間腐蝕試驗等檢測驗證項目。 焊接前制作拉伸試樣、金相檢驗試樣和彎曲試樣。 試驗結果表明，焊接接頭具有足夠的機械強度和耐硝酸晶間腐蝕能力（C法），能夠滿足使用要求。

表1所列參數是針對焊接結構類型和具體結構尺寸制定的，具有確定性。 如果結構發生變化，可以通過微調測試來確定參數。

3 內孔焊背保護工裝

管接頭焊接時，焊機焊槍從管側管孔插入，在殼體側成型。 管孔內側焊縫由焊槍內置結構噴出氬氣保護，外側無保護。 必須為焊縫安裝外部保護裝置，以防止焊接過程中的氧化和腐蝕，并保持抗氯離子和沸酸腐蝕能力。

下夾具和上夾具是工裝的主體，通過階梯開口裝配，防止徑向移動。 下夾具通過螺紋與滑軌連接。 滑軌上設有滑塊，滑塊與定位螺栓和L型壓桿螺紋連接。 滑塊與L型壓桿采用螺紋連接。 上夾具與L型壓桿螺紋連接。 上夾具設有通氣孔，連接高純氬氣軟管。 下夾具和上夾具裝配在焊件上，與焊件外壁形成氣流通道，端部開一定數量的半圓形開口，形成流動的保護氣流。

滑軌、滑塊、定位螺栓、L型壓桿與上夾具形成聯動機構，實現裝拆、滑動、定位、鎖緊等功能，與下夾具形成有機腔體，實現高溫下的焊縫。 背部保護。 下夾具和上夾具由紫銅制成。 不銹鋼焊縫憑借其良好的傳熱功能，需要實現快速冷卻，工裝才能滿足導熱要求。 工裝使用時，從換熱管外側即大空間側插入管內，下夾具，擰緊定位螺栓，插入應力消除槽沿換熱管軸向完成裝配。 這時，可通入高純氬氣，提前營造保護氣氛。

4 焊接過程的詳細控制

焊接前必須對換熱管內孔焊接端進行機械加工，保證端面平整無毛刺。 加工管板時，順序尤為重要。 先鉆通孔，再加工去應力槽，最后加工定位平臺。 凸環是自然形成的，可以避免凸環加工過程中的機械損傷。 用清洗劑清洗管板和換熱管尾端，去除油污和灰塵，保持清潔，不帶入新的污染。 用無紡布擦拭。 焊接順序是從管板底部到頂部逐排焊接。 過程中要觀察管板的焊接變形情況，及時補強和糾正，防止局部變形影響后續焊接工作。 焊接作業，使用專用內孔焊接設備和電源； 普通氬弧焊機； 護背工裝等

焊接時，先調整焊槍鎢極的徑向高度，焊槍芯軸沿管孔中心延伸，鎢極外端高度最好離焊槍下端16.8mm。焊槍芯軸、鎢極軸向必須露出定位平臺0.5mm。 管板通孔直徑為Φ23±0.1mm，換熱管內徑為Φ23mm，換熱管與定位臺之間形成1.5mm凸起結構，作為熔敷金屬，凸起位于換熱管的側面，需要更多的焊接熱量輸入。

如果軸向偏離定位臺，就會造成熔敷不充分。 焊機操作人員必須使用游標卡尺進行準確定位。 后端操作人員將換熱管推入管板定位平臺并旋轉確保貼合。 焊工操作者用內窺鏡觀察換熱管與定位平臺之間的間隙。 間隙越小越好。 然后，安裝背面保護工裝并注入高純度氬氣。 將焊槍插入管孔，定位后，點擊電源開關進行自動焊接。 焊槍停止轉動后，滯后6S后取下背部保護工裝，焊接完成。

焊接完成后，用內窺鏡目視觀察焊縫表面，然后逐一進行水壓試驗，檢測管接頭的焊接質量。 如果焊接時出現燒穿換熱管的現象，還是有補救措施的。 焊接時，在設備旁邊準備好氬弧焊機，在燒穿部位進行氬弧焊補焊。 這個過程必須馬上進行，否則后面的換熱管焊接就完成了，就沒有操作的空間了。

完成后，換熱管除進行水壓試驗外，還必須進行氨氣泄漏檢測，以保證焊接質量。 惰性保護氣體必須為純度為99.999%的高純氬氣。 需要控制氬氣的流速。 流速過大，會在焊縫周圍形成負壓，吸入空氣，焊縫容易氧化； 如果流量太小，氬氣濃度太低，焊縫仍會被氧化。 換熱管內側用12L/min，外側用10L/min。 焊接完成后，焊縫表面會呈現銀白色或金黃色。

5 結論

內孔焊管板結構和焊接工藝已成功應用于低壓反應水冷卻器的制造。 設備制造完成后，進行殼程氨氣泄漏檢測，管殼程水壓試驗，焊接接頭無滲漏現象。

焊前對焊接工藝進行評價，通過顯微金相分析、力學性能檢驗、晶間腐蝕試驗（C法）等項目檢驗驗證，焊縫性能滿足圖紙要求的力學性能和耐腐蝕性能。 表明內孔焊接結構和焊接工藝研制成功，可用于同類型設備的制造。