[发明专利]一种管式换热器中换热管与管板的电子束焊接方法

说明书

一种管式换热器中换热管与管板的电子束焊接方法，使电子束的束斑绕着一个点做圆周运动，换热管和管板一起以该点为圆心做平动从而使束斑始终都能在待焊接换热管与管板之间的焊缝上移动，以实现对换热管与管板之间的焊接。采用该发明不仅能够避免在管板上焊接批量换热管时的遮挡问题，实现批量换热管与管板的可靠焊接，而且操作容易方便，可提高生产效率，降低生产成本。

技术领域

本发明属于金属材料焊接领域，具体涉及一种管式换热器中换热管与管板的电子束焊接方法。

背景技术

管式换热器具有极高的导热性、良好的等温性、结构紧凑、可控制温度等一系列优点，目前在冶金、化工、炼油、锅炉、机械等行业广泛应用，并取得了显著的经济效益，在海洋舰船、潜艇领域中也具有非常广泛的应用前景。传统的换热器中管子与管板的连接为简单的端头封焊形式，只需采用普通的自动或手工TIG焊（惰性气体钨极保护焊），就能够满足要求。

然而，对于一种新型的换热器，如图1所示，换热管与管板的连接结构形式比较特殊，需要将换热管的一端伸出管板上相应安装孔后50-700mm的距离，每根换热管与相邻换热管的间距约为3-15mm（该距离指的是相邻换热管中心线间距减去两个换热管的半径之和后得到的差值），且管子直径细小，普通焊接方法无法接近焊缝区域进行焊接，而且焊接质量要求较高高，需要满足多项力学性能要求指标。

电子束焊接技术利用聚焦的电子束流撞击工件表面，将工件熔化实现焊接，目前高压型电子束焊接工作距离可达到1500mm，电子枪无需接近焊缝处，能够实现远距离焊接，且真空电子束焊接穿透能力强、热输入量小、焊接速度快、真空条件下焊缝纯净度高、焊接变形与残余应力小的众多优点，非常适合应用于此设计结构的焊接。

申请号为CN201610396529.9的发明专利申请公开了一种钛合金换热器中管子与管板的电子束焊接方法，该方法虽然能够解决该种换热器换热管与管板的焊接问题，但是对于直径较大的管板，以及换热管较多的换热器来说，不容易通过两个水平方向的移动（CN201610396529.9中在X轨道和Y轨道上的运动）来实现换热管最终绕自身轴线旋转的结果，从而会影响到生产效率，因此需要提出一种新的电子束焊接方法，以提高该种换热器中换热管与管板的焊接效率，弥补上述专利申请公开的技术方案的不足。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种管式换热器中换热管与管板的电子束焊接方法，能够弥补上述专利申请公开的技术方案的不足，生产效果高，生产成本低。

本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种管式换热器中换热管与管板的电子束焊接方法，其中，换热管的外半径为R，其特征在于，包括如下步骤：

一）、将多根换热管装配到管板上各自对应的安装孔中，并相对固定；

二）、使管板水平位于电子束发射端的正下方，并与电子束发射端保持确定的工作距离，然后移动管板，使电子束垂直落在管板上端面的束斑与对应焊接换热管中心的距离为 S，将此时束斑所在的位置定义为点 O，其中，S>R，且S的大小需保证接下来的焊接过程中电子束与任一个换热管不会接触；随后，使电子束与竖直方向呈一定夹角，使落在管板上的束斑位于对应焊接换热管与管板之间的焊缝处；最后，采用选用的焊接工艺参数，使束斑沿着以点O为圆心，以S-R为半径的圆进行圆周运动的同时，使管板以点O为圆心，以S为半径与束斑同方向且同角速度进行平动；束斑和管板均绕点O运动360-720°以后停止，完成一个换热管与管板之间的焊接；

三）、重复步骤二），直至完成所有换热管与管板之间的焊接。