[发明专利]一种硫冷凝器管头结构及其焊接方法

说明书

一种硫冷凝器管头结构，其管板管孔坡口采用整体圆弧形结构，换热管外伸于管板端面，管板和换热管通过组合焊缝连接为整体，焊缝厚度不小于换热管厚度。该硫冷凝器管头结构的焊接方法是采用手工钨极氩弧焊，第一道采用自熔焊接，其余焊道采用填丝焊接；打底焊接时电流为220~240A，电压为11~15V，焊接速度≥100mm/min，线能量为1.452~2.16KJ/mm，填丝焊接时采用规格为1.6mm焊丝，焊接电流180~200A，电压为11~15V，焊接速度≥110mm/min，线能量为1.08~1.636KJ/mm。本发明优化了管头根部型式和施焊空间，给出了换热管与管板焊接的关键控制措施，解决常规管头焊接根部不易焊透、易夹钨、射线检测合格率低的问题，同时，组合焊缝型式保证足够的焊缝厚度，满足硫磺装置腐蚀环境苛刻的需求。

技术领域

本发明提供了一种硫冷凝器管头结构及其焊接方法，涉及石油、化工、煤化工等行业中硫磺回收装置的硫冷凝器技术领域。

背景技术

硫冷凝器主要用于硫磺回收装置的工艺气冷却，工艺气包含硫化氢、二氧化硫、二氧化碳等组分，为典型的应力腐蚀、酸露点腐蚀环境。换热管与管板连接接头（管头结构）长期应用于上述环境，管头如焊缝厚度不足或存在焊接缺陷时，存在较大的泄漏风险；类似使用场合已引入管头射线检测技术，严控管头质量，降低泄漏风险；目前常见硫冷凝器多采用45°V型或深U形坡口结构，根部净尺寸一般小于等于3mm，采用手工或自动氩弧焊为主的焊接方法，焊缝根部施焊空间小，焊接时易产生缺陷；根据射线检测统计，常用结构多存在根部未熔合、未焊透、夹钨、气孔等焊接缺陷，总体一次合格率不足75%。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种硫冷凝器管头结构，优化了管头坡口型式，形成了坡口深度与根部尺寸相对应的结构参数，保证足够的焊缝厚度，满足硫磺装置腐蚀环境苛刻的条件。

本发明的目的之二是提供一种硫冷凝器管头结构的焊接方法，解决常规管头焊接根部不易焊透、射线检测合格率低的问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种硫冷凝器管头结构，包括换热管、管板，所述管板上管孔的端面开有管孔坡口，该管孔坡口整体为圆弧形结构；换热管外伸于管板端面；所述管板和换热管通过组合焊缝连接为整体。

其中，管孔坡口整体弧形结构的圆弧半径为1.0~1.5倍的坡口深度，且不小于4mm。

所述换热管伸出管板端面0.5~2.5mm。

所述组合焊缝由圆弧焊缝或者圆弧焊缝和角焊缝组成，组合焊缝总厚度不小于换热管壁厚。

为了完成所述硫冷器管头结构的焊接，提供了一种焊接方法，具体步骤如下：

（1）控制管板坡口深度偏差为（0，+0.3mm）；

（2）控制管板上管孔直径比换热管外径大0.3mm以内；

（3）焊接前需对换热管端部进行清理，清理长度≥管板厚度+40mm；

（4）焊接时采用手工钨极氩弧焊，采用多道焊工艺，第一道采用自熔焊接，其余焊道采用填丝焊接，控制每层焊缝厚度在1.5mm内；

（5）打底焊接时电流为220~240A，电压为11~15V，焊接速度≥100mm/min，线能量为1.452~2.16KJ/mm, 填丝焊接时采用规格为1.6mm焊丝，焊接电流180~200A，电压为11~15V，焊接速度≥110mm/min，线能量为1.08~1.636KJ/mm；（6）每个换热管焊接时分两半焊接，一半运行轨迹为5点钟至9点钟、11点钟方向，另一半为5~6点钟至3点钟、11~12点钟方向位置收弧；（7）焊接时需小幅摆动焊枪，控制电弧偏向管板一侧。

本发明的有益效果是：