【摘要】本文通过对BFe30/16MnⅢ管壳式换热器换热管与管板接头的焊接注意要点进行了阐述。
　　
【关键词】管壳式换热器 换热管 焊接工艺 焊接参数
　　
1 前言
　　
自贡鸿鹤化工股份有限公司精细分公司4kt/a甲烷氯化物装置是引进美国文氏公司技术建设的一套甲醇法甲烷氯化物生产装置，该装置中有30台用BFe30-1-1管材做换热管的固定管板换热器。下面就以一级冷凝器为例对BFe30/16MnⅢ固定管板换热器换热管与管板接头的焊接工艺进行阐述。
　　
一级冷凝器是用来冷凝来自急冷塔的反应气体，气体中不仅有甲烷氯化物还有氯化氢、高氯化物等，运行工况十分的恶劣，很多厂家在仅仅使用一年多设备就失效了。在投入投入运行两年后该设备出现泄漏，经检查发现有3根换热管在管程管板与换热管连接处出现泄漏，该设备是双管板结构。经采用合理的钨级氩弧焊焊接工艺修复后，设备投入运行，满足了生产的需要。
　　
2 一级冷凝器参数
　　
一级冷凝器为双管板是管壳式换热器，设计压力为壳程1.06MPa、管程1.35MPa，设计温度壳程150℃、管程175℃，工作压力壳程0.40MPa、管程0.74MPa，工作温度壳程32/38℃、管程99/40℃，壳程介质为循环水、管程介质为二氯甲烷、氯甲烷、氯仿、氯化氢等，管子与管板连接采用强度胀+密封焊。3 材料
　　
一级冷凝器壳程采用16MnR（厚度14mm），管程管板是BFe30/16MnⅢ爆炸复合板（厚度12+70mm）。
　　
换热管采用BFe30-1-1白铜管，规格为φ25×2，总数是1900根。3.1 填充金属（焊丝）
　　
由于目前国内没有标准的白铜焊丝，所以换热管焊接时只有选用非标准的焊丝，该焊丝的组分与基材成分相同，有相同的耐蚀性能，用白铜焊丝是提高脱氧能力和控制其杂质含量，以避免气孔和热裂纹的出现，因此焊丝选用ER-CuNi。加入一定的Fe在焊丝中可以提高焊缝的强度和耐磨性。
　　
选用φ2mm的焊丝：化学成分见表1。
　　
焊接铜镍合金时，控制焊材和基材中杂质的量非常重要，白铜中的低熔点共晶体是镍和铜与多种杂质（如硫、磷等）形成。低温共晶体富集于晶界，焊接应力的作用下焊缝结晶容易在焊缝中形成结晶裂纹（热裂纹）。ER-CuNi焊丝能满足焊接要求。
　　
3.2 保护气体
　　
保护气体采用氩气。
　　
4 焊接性能
　　
如果含氧量过高的白铜在焊接时，氢在白铜中扩散，使氧化铜发生还原反应（CuO+2H=Cu+H2O），所形成的水，在晶界以气体形态聚集，从而产生很大的内应力，使白铜形成显微裂纹，氢侵蚀裂纹由此产生。
　　
5 焊接工艺
　　
直流正接法钨级氩弧焊是铜及铜合金最常采用的焊接方法。重现性强的钨级氩弧焊焊接工艺，焊缝成形美观，焊接质量十分稳定，没有焊渣和飞溅，焊接白铜的最好选择是采用电流极性直流正接，这时钨极是负极，母材是正极，在高温时发射电子能力强，有很好的电弧燃烧稳定性，熔点高，钨极损耗也不大，对电极具有冷却作用，不易过热，因此直径较小的钨棒就能承载较大的电流，电弧挺度好，可以获得深而窄的熔池，工作收缩变性小。
　　
先将换热管与管板表面的污物清洗掉、打磨，再用胀管器对泄漏的换热管进行补胀，待试漏无泄漏后，准备密封焊。
　　
对焊件、焊丝表面的污染物非常敏感是钨极氩弧焊的特点，焊接之前的清理相当重要，因为污染会使白铜焊接时形成气孔，在焊接前先清除母材表面的污物，并用机械打磨的方式去掉其表面的氧化膜使其露出金属光泽，并打磨出焊接坡口，再用丙酮擦洗母材。
　　
因为白铜的流动性比较好，焊接时尽可能的采用较小的焊接能量，焊接电弧尽可能短，从而形成细化的晶粒，提高焊接质量。其焊接工艺参数见表2。
　　
6 结论
　　
（1）经100%渗透检测，没有发现裂纹和气孔，试压无泄漏。说明BFe30/16MnⅢ复合板与BFe30-1-1焊接性能相当好，无需使用焊前预热。
　　
（2）选用ER-CuNi焊丝能满足焊接要求，选用合适的焊接工艺，能够避免焊接裂纹和气孔的产生。才能保证焊接质量。
　　
参考文献
　　
[1] 付积和.焊接数据资料手册[M].北京：机械工业出版社，1997
　　
[2] 俞尚知.焊接工艺人员手册[M].上海：上海科学技术出版社，1991