[发明专利]新型Ni-Cr耐蚀合金换热器管板及其焊接工艺

说明书

一种新型Ni‑Cr耐蚀合金换热器管板及其焊接工艺，换热管采用铬质量分数为25%‑30%的铁素体不锈钢XDS‑Ⅰ，管板和焊丝均采用铬质量分数为24%‑26%，镍质量分数为19%‑22%的奥氏体不锈钢XDS‑Ⅱ，并且换热管采用的铁素体不锈钢XDS‑Ⅰ材料中C+N元素的总含量小于等于0.025%，配合特殊的焊接工艺，焊接效果优良，焊缝平整光滑，焊缝均匀，金相组织分布良好，管与管板的焊缝宏观显微组织，无明显缺陷，形貌良好，无裂纹、未熔合、未焊透等缺陷，焊缝合格。焊缝切面微观金相组织热影响区与熔合区过度良好，无过烧组织、无淬硬马氏体组织、无网状析出物和网状组织。

技术领域

本发明具体涉及换热器技术领域，具体涉及新型Ni-Cr耐蚀合金换热器管板及其焊接工艺。

背景技术

目前换热器是广泛用于石油、化工、冶金等工业领域的热交换设备。在热交换器生产过程中，管板与换热管的焊接时极为重要的一环，管接头焊接质量的好坏直接决定换热器能否正常工作，绝大多数换热器的损坏和后失效都是因为焊接接头出现问题。首先，在进行焊接时容易出现管壁熔透和焊缝未熔合等焊接缺陷；其次，数量众多且密集分布的焊缝会造成焊接时管板上下不同区域存在着严重的热输入分配不均，这两个问题会造成管接头的焊接质量下降和较为严重的管板变形，对换热器的密封性造成了威胁，再次，换热器还更多的用于各种酸腐蚀环境中，甚至某些设备对焊接接头耐酸腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀性能也同样要求严格，其焊接连接质量的好坏直接关系到换热器的安全、稳定运行，可能造成直接的经济损失。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的提供了新型Ni-Cr耐蚀合金换热器管板及其焊接方法，以本公司自主研发新型Ni-Cr合金铁素体不锈钢（以下简称XDS-Ⅰ）无缝管与高合金奥氏体不锈钢（以下简称XDS-Ⅱ）板材焊接，对其焊接工艺评定进行分析，并结合换热器管板工艺评定试件制备要求，对制备完成得试样焊缝进行检验。

本发明采用的技术解决方案是：一种新型Ni-Cr耐蚀合金换热器管板，包括换热管和管板，所述的管板上设有若干通孔，所述的换热管插接在管板的通孔内，所述的换热管和管板之间通过焊丝焊接，所述的换热管采用铬质量分数为25%-30%的铁素体不锈钢XDS-Ⅰ，所述的管板和焊丝均采用铬质量分数为24%-26%，镍质量分数为19%-22%的奥氏体不锈钢XDS-Ⅱ。

所述的换热管采用的铁素体不锈钢XDS-Ⅰ材料中C+N元素的总含量小于等于0.025%。

所述的焊丝直径尺寸为2mm。

一种新型Ni-Cr耐蚀合金换热器管板的焊接方法，包括以下步骤：

（1）焊前对管板的焊缝坡口及管口位置及附近油污、杂物进行清理干净直至露出金属光泽；

（2）采用手工钨极氩弧焊焊接，管口冲氩气保护；

（3）焊接两层，包括打底和盖面，控制焊接参数，焊接的线能量必须在8.5-14KJ/cm之内，电流为90-120A，电压为14-16V。

所述的氩气纯度要求99.99%，气体流量选择8～14L/min。

所述的手工钨极氩弧焊的焊枪钨棒锥度磨成60-65°，同时调整钨极伸出喷嘴长度为3～4mm。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种新型Ni-Cr耐蚀合金换热器管板及其焊接方法，换热管采用铬质量分数为25%-30%的铁素体不锈钢XDS-Ⅰ，管板和焊丝均采用铬质量分数为24%-26%，镍质量分数为19%-22%的奥氏体不锈钢XDS-Ⅱ，并且换热管采用的铁素体不锈钢XDS-Ⅰ材料中C+N元素的总含量小于等于0.025%，配合特殊的焊接工艺，焊接效果优良，焊缝平整光滑，焊缝均匀，金相组织分布良好，管与管板的焊缝宏观显微组织，无明显缺陷，形貌良好，无裂纹、未熔合、未焊透等缺陷，焊缝合格。焊缝切面微观金相组织热影响区与熔合区过度良好，无过烧组织、无淬硬马氏体组织、无网状析出物和网状组织。