換熱器管板與換熱管焊接常見質(zhì)量問題的防止換熱器作為一種廣泛應(yīng)用于化工、石油、動力和制冷等行業(yè)的重要設(shè)備，其管板與換熱管的焊接質(zhì)量直接影響到換熱器的性能和使用壽命。在焊接過程中，由于多種因素的影響，常常會出現(xiàn)一些質(zhì)量問題。下面將詳細(xì)分析常見的質(zhì)量問題，并提出相應(yīng)的防止措施。氣孔問題及防止措施氣孔產(chǎn)生的原因-氣體來源方面：焊接區(qū)域保護(hù)不良是導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生的重要原因之一。在采用氣體保護(hù)焊時，如果氣體流量不當(dāng)、氣體純度不高或者保護(hù)氣罩設(shè)計不合理，都可能使空氣混入焊接熔池。例如，氣體流量過小，無法有效排除周圍空氣；氣體純度低，其中含有的雜質(zhì)氣體（如氧氣、氮氣等）會在高溫下與金屬發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣體。此外，焊件表面的油污、鐵銹、水分等雜質(zhì)在焊接過程中分解產(chǎn)生氣體，也容易形成氣孔。-焊接工藝參數(shù)方面：焊接電流過大，會使熔池溫度過高，熔池中的氣體來不及逸出就被凝固在焊縫中。焊接速度過快，熔池存在時間短，氣體同樣沒有足夠的時間逸出。電弧過長，會使空氣更容易侵入熔池，增加氣孔產(chǎn)生的幾率。-焊接材料方面：焊條或焊絲受潮，其藥皮或焊劑中含有水分，在焊接時水分分解產(chǎn)生氫氣，氫氣在焊縫凝固過程中來不及逸出就會形成氣孔。防止氣孔產(chǎn)生的措施-加強(qiáng)氣體保護(hù)：選擇合適的氣體流量和純度。根據(jù)焊接工藝要求，調(diào)整氣體流量，一般氣體流量在15-25L/min較為合適。確保保護(hù)氣體的純度，如采用純度大于99.9%的氬氣。檢查保護(hù)氣罩是否完好，保證其能夠有效地將空氣隔離在焊接區(qū)域之外。-清理焊件表面：在焊接前，對管板和換熱管的焊接部位進(jìn)行嚴(yán)格清理?？梢圆捎脵C(jī)械清理（如打磨、噴砂等）和化學(xué)清理（如酸洗、堿洗等）的方法，去除表面的油污、鐵銹和水分等雜質(zhì)，使焊件表面露出金屬光澤。清理后的焊件應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)進(jìn)行焊接，防止再次生銹或沾染雜質(zhì)。-優(yōu)化焊接工藝參數(shù)：根據(jù)焊件的材質(zhì)、厚度和焊接位置等因素，合理選擇焊接電流、焊接速度和電弧長度。一般來說，焊接電流應(yīng)適中，避免過大或過小。焊接速度不宜過快，以保證熔池中的氣體有足夠的時間逸出。電弧長度應(yīng)控制在合適的范圍內(nèi)，通常為焊條直徑的0.5-1倍。-烘干焊接材料：焊條和焊絲應(yīng)存放在干燥的環(huán)境中，使用前按照規(guī)定進(jìn)行烘干處理。例如，堿性焊條一般在350-400℃下烘干1-2小時，酸性焊條在150-200℃下烘干1小時。烘干后的焊條應(yīng)放在保溫筒中，隨用隨取。裂紋問題及防止措施裂紋產(chǎn)生的原因-熱裂紋：熱裂紋主要是在焊縫金屬凝固過程中產(chǎn)生的。當(dāng)焊縫金屬中含有較多的硫、磷等雜質(zhì)時，這些雜質(zhì)會與鐵形成低熔點共晶物，分布在晶界上。在焊縫冷卻收縮過程中，低熔點共晶物不能承受較大的拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生裂紋。此外，焊接工藝參數(shù)不當(dāng)，如焊接速度過快、焊接電流過大，會使焊縫冷卻速度過快，產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，也容易引發(fā)熱裂紋。-冷裂紋：冷裂紋一般在焊縫冷卻到較低溫度時產(chǎn)生。其產(chǎn)生的主要原因是焊縫金屬中存在氫的聚集、焊接接頭存在較大的殘余應(yīng)力以及鋼材的淬硬傾向較大。氫在焊縫金屬中以原子或離子的形式存在，當(dāng)焊縫冷卻時，氫的溶解度降低，氫原子會結(jié)合成氫分子，產(chǎn)生較大的壓力，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。焊接接頭的殘余應(yīng)力主要是由于焊接過程中的不均勻加熱和冷卻引起的，殘余應(yīng)力與氫的共同作用會加劇冷裂紋的產(chǎn)生。鋼材的淬硬傾向越大，在冷卻過程中越容易形成硬脆的馬氏體組織，增加了冷裂紋產(chǎn)生的可能性。-再熱裂紋：再熱裂紋是在焊接后再次加熱（如焊后熱處理）過程中產(chǎn)生的。當(dāng)焊件在高溫下長時間停留時，晶界上的碳化物會發(fā)生聚集和長大，使晶界強(qiáng)度降低。同時，焊接殘余應(yīng)力在高溫下會重新分布，當(dāng)應(yīng)力集中在晶界上時，就會產(chǎn)生裂紋。防止裂紋產(chǎn)生的措施-控制焊縫金屬的化學(xué)成分：選擇合適的焊接材料，嚴(yán)格控制焊縫金屬中硫、磷等雜質(zhì)的含量?？梢圆捎玫蜌湫秃笚l或焊絲，減少焊縫金屬中的氫含量。對于一些對裂紋敏感性較高的鋼材，可以在焊接材料中添加適量的合金元素，如鈦、鈮等，以細(xì)化晶粒，提高焊縫金屬的抗裂性能。-優(yōu)化焊接工藝參數(shù)：合理選擇焊接電流、焊接速度和焊接順序，避免焊接速度過快和焊接電流過大。采用多層多道焊時，要注意層間溫度的控制，避免層間溫度過高。在焊接過程中，可以采用適當(dāng)?shù)念A(yù)熱和后熱措施，降低焊縫的冷卻速度，減少熱應(yīng)力和氫的聚集。例如，對于一些高強(qiáng)度合金鋼的焊接，預(yù)熱溫度可以控制在100-200℃，后熱溫度可以控制在200-300℃，保溫時間根據(jù)焊件的厚度和材質(zhì)確定。-消除焊接殘余應(yīng)力：可以采用焊后熱處理的方法消除焊接殘余應(yīng)力。對于一些重要的換熱器，焊后應(yīng)進(jìn)行整體退火處理，使焊件在高溫下保持一定時間，然后緩慢冷卻，以消除殘余應(yīng)力。此外，還可以采用機(jī)械方法（如錘擊、噴丸等）對焊縫進(jìn)行處理，使焊縫表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，抵消部分殘余拉應(yīng)力。-控制焊件的冷卻速度：在焊接過程中，要根據(jù)焊件的材質(zhì)和厚度，合理控制冷卻速度?？梢圆捎眠m當(dāng)?shù)睦鋮s方式，如空冷、水冷等。對于一些對裂紋敏感性較高的鋼材，應(yīng)避免過快冷卻，防止產(chǎn)生淬硬組織。未熔合問題及防止措施未熔合產(chǎn)生的原因-焊接工藝參數(shù)方面：焊接電流過小，電弧熱量不足，無法使母材和填充金屬充分熔化，導(dǎo)致未熔合。焊接速度過快，電弧在焊件上停留的時間過短，也會使母材和填充金屬不能充分熔合。此外，電弧偏吹也會影響焊接質(zhì)量，使電弧不能準(zhǔn)確地作用在焊接部位，造成未熔合。-焊件表面清理方面：如果焊件表面存在油污、鐵銹、氧化皮等雜質(zhì)，會阻礙電弧對母材的加熱和熔化，導(dǎo)致未熔合。同時，焊件的裝配質(zhì)量也會影響焊接效果，如果管板和換熱管的裝配間隙不均勻或過大，會使電弧的能量分布不均勻，容易產(chǎn)生未熔合現(xiàn)象。-操作技術(shù)方面：焊工的操作技術(shù)不熟練，如焊條或焊絲的角度不正確、擺動方式不當(dāng)?shù)?，會使填充金屬不能?zhǔn)確地填充到焊縫中，與母材不能充分熔合。防止未熔合產(chǎn)生的措施-調(diào)整焊接工藝參數(shù)：根據(jù)焊件的材質(zhì)、厚度和焊接位置等因素，合理選擇焊接電流和焊接速度。適當(dāng)增加焊接電流，保證電弧有足夠的熱量使母材和填充金屬充分熔化。同時，控制焊接速度，使電弧在焊件上有足夠的停留時間。對于電弧偏吹問題，可以采用調(diào)整焊條角度、改變焊接方向或采用抗偏吹的焊接設(shè)備等方法來解決。-清理焊件表面：在焊接前，對管板和換熱管的焊接部位進(jìn)行徹底清理，去除表面的油污、鐵銹和氧化皮等雜質(zhì)。清理后的焊件表面應(yīng)平整、干凈，以保證電弧能夠順利地作用在母材上。同時，要保證焊件的裝配質(zhì)量，控制好裝配間隙，使其均勻一致。-提高焊工操作技術(shù)：加強(qiáng)對焊工的培訓(xùn)，提高其操作技術(shù)水平。焊工應(yīng)掌握正確的焊條或焊絲角度和擺動方式，使填充金屬能夠準(zhǔn)確地填充到焊縫中，與母材充分熔合。在焊接過程中，焊工要密切觀察焊縫的形成情況，及時調(diào)整焊接參數(shù)和操作方法。夾渣問題及防止措施夾渣產(chǎn)生的原因-焊接材料方面：焊條藥皮脫落、焊劑不干凈或粒度不均勻等，會使熔渣不能順利地浮出焊縫表面，從而殘留在焊縫中形成夾渣。此外，焊接材料的熔點過高，也會導(dǎo)致熔渣的流動性變差，不易排出。-焊接工藝參數(shù)方面：焊接電流過小，熔池溫度低，熔渣的黏度大，不易上浮。焊接速度過快，熔池存在時間短，熔渣來不及浮出焊縫表面。多層多道焊時，層間清理不徹底，殘留的熔渣會被覆蓋在新的焊縫中，形成夾渣。-操作技術(shù)方面：焊工在焊接過程中，焊條或焊絲的擺動方式不當(dāng)，會使熔渣不能及時被排出。例如，在焊接角焊縫時，如果焊條擺動到一側(cè)，會使熔渣堆積在另一側(cè)，不易排出。防止夾渣產(chǎn)生的措施-選擇合適的焊接材料：選用質(zhì)量合格的焊條和焊劑，保證焊條藥皮完整、焊劑干凈且粒度均勻。對于一些對夾渣敏感性較高的焊接部位，可以選擇熔渣流動性好的焊接材料。-優(yōu)化焊接工藝參數(shù)：適當(dāng)增大焊接電流，提高熔池溫度，降低熔渣的黏度，使其更容易浮出焊縫表面?？刂坪附铀俣?，保證熔池有足夠的時間讓熔渣排出。在多層多道焊時，要加強(qiáng)層間清理，用鋼絲刷或砂輪等工具將前一層焊縫表面的熔渣清理干凈后再進(jìn)行下一層焊接。-提高焊工操作技術(shù)：焊工應(yīng)掌握正確的焊條或焊絲擺動方式，使熔渣能夠及時被排出。在焊接過程中，要注意觀察熔池的情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)熔渣有堆積的趨勢時，可以適當(dāng)調(diào)整焊條角度或擺動方式，將熔渣排出。未焊透問題及防止措施未焊透產(chǎn)生的原因-焊接工藝參數(shù)方面：焊接電流過小、焊接速度過快或坡口角度過小等，都會導(dǎo)致焊縫根部不能完全熔合，產(chǎn)生未焊透現(xiàn)象。焊接電流過小，電弧的穿透力不足，無法使母材根部充分熔化；焊接速度過快，電弧在焊件上停留的時間過短，也會使母材根部不能充分受熱熔化；坡口角度過小，會使焊接時電弧難以到達(dá)焊縫根部，導(dǎo)致未焊透。-焊件裝配方面：管板和換熱管的裝配間隙過小或錯邊量過大，會影響焊接質(zhì)量。裝配間隙過小，會使焊條或焊絲難以進(jìn)入焊縫根部，無法保證根部的熔合；錯邊量過大，會使焊縫兩側(cè)的受熱不均勻，容易產(chǎn)生未焊透現(xiàn)象。-操作技術(shù)方面：焊工在焊接過程中，焊條或焊絲的角度不正確，沒有對準(zhǔn)焊縫根部，也會導(dǎo)致未焊透。防止未焊透產(chǎn)生的措施-調(diào)整焊接工藝參數(shù)：根據(jù)焊件的材質(zhì)、厚度和坡口形式等因素，合理選擇焊接電流和焊接速度。適當(dāng)增大焊接電流，提高電弧的穿透力，保證母材根部能夠充分熔化?？刂坪附铀俣?，使電弧在焊件上有足夠的停留時間。對于坡口角度，應(yīng)根據(jù)焊件的厚度和焊接要求進(jìn)行合理設(shè)計，一般坡口角度在30°-60°之間較為合適。-保證焊件裝配質(zhì)量：在裝配管板和換熱管時，要嚴(yán)格控制裝配間隙和錯邊量。裝配間隙應(yīng)符合焊接工藝要求，一般在2-4mm之間。錯邊量應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，對于厚度小于10mm的焊件，錯邊量不應(yīng)超過1mm；對于厚度大于10mm的焊件，錯邊量不應(yīng)超過焊件厚度的10%。-提高焊工操作技術(shù)：焊工應(yīng)掌握正確的焊條或焊絲角度，使電弧能夠準(zhǔn)確地作用在焊縫根部。在焊接過程中，要密切觀察焊縫根部的熔合情況，及時調(diào)整焊接參數(shù)和操作方法，確保焊縫根部完全熔合。焊接變形問題及防止措施焊接變形產(chǎn)生的原因-熱應(yīng)力：焊接過程是一個不均勻加熱和冷卻的過程，焊件在焊接時局部受熱膨脹，而周圍的金屬則限制其膨脹，從而產(chǎn)生熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過焊件的屈服強(qiáng)度時，焊件就會發(fā)生變形。-結(jié)構(gòu)剛度：焊件的結(jié)構(gòu)剛度越小，在焊接熱應(yīng)力的作用下越容易發(fā)生變形。例如，薄壁的換熱管和管板在焊接時，由于其結(jié)構(gòu)剛度較小，更容易產(chǎn)生變形。-焊接順序：不合理的焊接順序會使焊件的變形更加嚴(yán)重。如果焊接順序不當(dāng)，會導(dǎo)致焊縫的收縮方向不一致，從而產(chǎn)生較大的變形。防止焊接變形的措施-設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)：在設(shè)計換熱器的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)盡量提高其結(jié)構(gòu)剛度。例如，增加管板的厚度、設(shè)置加強(qiáng)筋等，以減少焊接變形的可能性。-采用合理的焊接順序：合理安排焊接順序可以使焊縫的收縮應(yīng)力相互抵消，減少焊接變形。一般來說，應(yīng)先焊接收縮量大的焊縫，后焊接收縮量小的焊縫。對于大型換熱器，可以采用分段焊接的方法，將整個焊接過程分成若干個小段，依次進(jìn)行焊接，以減少焊接變形。-采用反變形法：在焊接前，根據(jù)焊件的變形規(guī)律，預(yù)先將焊件反向變形一定的角度或尺寸，使焊接后的變形與預(yù)先的反向變形相互抵消，從而達(dá)到減小焊接變形的目的。例如，在焊接管板和換熱管時，可以預(yù)先將管板向相反的方向彎曲一定的角度。-剛性固定法：在焊接時，采用剛性固定裝置將焊件固定住，限制其變形。例如，使用夾