寬通道焊接式板式換熱器修復工藝

賈本明

（中國鋁業山西分公司檢修分廠 山西 河津 043304）

0 前言

我公司80萬噸氧化鋁種分槽寬通道焊接式板式換熱器系法國進口設備。其作用為：

長時間運行后，個別換熱器板片磨損泄漏，一般在現場進行堵焊。但隨著泄漏板片的增多，現場無法修復，必須進行大修。

此設備重15.35噸，板片材質為316L奧氏體不銹鋼，結構緊湊，制作工藝復雜，拆除大修技術難度大。如果由專業廠家修復，費用至少需60萬，為降本增效，我單位決定組成攻關組，自主修復。

1 修復工藝

1.1 試壓，檢查損壞板片

1.1.1 打開板側兩端法蘭封蓋，用壓縮空氣將板片間積料、雜物等吹掃干凈。然后用高壓水槍對結疤進行清理。

1.1.2 清理合格后，在管側法蘭處加盲板及打壓盲板，使用1.6MPa壓力表，加水試漏點。試驗壓力為0.5MPa。

1.1.3 在板側觀察漏點，將泄漏板片做好標記并記錄。

1.1.4 泄壓放水，準備拆解。

1.2 拆解板片

1.2.1 拆除壓板連接螺絲，移除上壓板。

1.2.2 拆除管側封蓋，做好方向標記。

1.2.3 在管側法蘭外畫切割線，切割線位置離換熱器本體應保持20mm距離，防止割傷板片。

1.2.4 清理切割線附近雜物，并在管側法蘭上做位置標記。1.2.5 用空氣等離子切割機割除管側法蘭及隔板，將法蘭吊放至指定位置存放。

1.2.6 在板側法蘭處，根據泄漏板片位置劃線切割，使法蘭與板片脫離。

1.2.7 用碳弧氣刨將法蘭切割后多余焊肉刨除，碳棒直徑Φ6mm、電流350～380A，氣刨時防止損傷板片。

1.2.8 用空氣等離子切割機將板片層間連接縫割開，把需要修復的板片逐片拆解，吊放至指定位置，并用鋼字頭或樣沖打上順序及方向標記。切割時保證割縫平直，必要時可使用輔助工具。

1.3 板片清理

1.3.1 用高壓水將板片內外反復沖洗，必要時進行酸洗，清除殘余料漿，并將板片側立晾干。

1.3.2 用電動鋼絲刷將板片正反面全部打磨，徹底清除殘留物。

1.3.3 用角向磨光機磨去割縫切口處氧化渣，直至露出金屬光澤。

1.4 板片修復

1.4.1 檢查板片漏點及溝槽位置，做好標記并記錄。

1.4.2 漏點位置焊補。根據缺陷位置尺寸，制備不銹鋼板一塊，覆蓋在漏點位置，材質及厚度與母材相同，焊接將待焊部位打磨干凈。焊接方法采用手工鎢極氬弧焊，焊材：ER316L（00Cr19Ni12Mo2下同）氬弧焊絲，焊絲直徑：Φ2.5，焊接電流60～65A。焊接工藝要點：小電流、窄焊道、快焊速、避免局部高溫停留時間過長，盡量使用高頻引弧或用引弧板，不許在焊件上接觸引弧，防止污染焊縫。焊縫與母材呈園滑過渡，收弧時使用衰減滅弧并填滿弧坑。焊完后，將貼板邊緣打磨成斜坡狀，使之與板片成流線形。

1.4.3 溝槽位置補焊。板面溝槽深度超過母材1/3時，必須補焊。補焊方法：手工鎢板氬弧焊，焊材：ER316L，焊絲直徑：Φ1.2。補焊過程分打底和重熔兩步進行：打底焊電流為30～32A，填滿溝槽，避免焊穿。重熔電流48～50A，確保填充金屬與母材熔合良好，余高0～0.5，超出部分打磨掉。

1.4.4 其它檢查補焊。檢查板片側及管側割縫處因切割或其它原因造成的缺損現象以及因修復需要拆除的支撐角鋼，需進行恢復性補焊，焊接工藝遵照1.4.2。焊完后修磨焊點，支撐角鋼端部打平，并與板片焊接。

1.5 單片打壓

焊接修復完后，制作專用臨措，對每個單片進行0.4MPa水壓試驗，檢查板片有無漏點。合格后,將板片集中擺放,準備組裝。

1.6 組裝

板片組裝前應再一次進行清理，為保證焊縫質量，割縫處內外兩面都應仔細打磨，并做好防護措施，避免焊縫二次污染。組裝時，根據板片編號順序逐片組裝，全部組裝完成后整體焊接。組裝采用點固焊，坡口型式為Ι型，組對間隙2.0～2.5mm，焊點長度25～30mm，采用鎢極氬弧焊焊接，高頻無接觸引弧，電流70～72A，氬氣流量8～10L/min，焊接速度85～105mm/min焊絲直徑Φ2.5mm焊材ER316L。焊接過程嚴格遵守1.4.2不銹鋼焊接工藝要點。

1.7 板片焊接

焊接順序整體上采用自下而上逐層焊接，盡量使焊縫能夠自由收縮，減少焊接變形，單層焊接采用逐步退焊法，可有效減少變形。每段焊接長度為350～400mm，最好有兩名焊工在雙側對稱焊接，避免兩邊收縮不勻。

焊接方法采用手工鎢極氬弧焊，焊接過程中保持氬氣對熔池良好保護。送絲要平穩，避免焊絲隨意脫離保護區，防止氧化。嚴格遵守奧氏體不銹鋼焊接規范，采用小電流，快焊速，焊接工藝參數見下表1。

表1 板片焊接工藝參數

1.8 法蘭焊接

換熱片全部焊完檢查合格后，進行法蘭恢復。因為管側法蘭恢復后會影響板側法蘭焊接。所以必須先恢復板側法蘭，板側法蘭焊完后再恢復管側法蘭。具體步驟如下：

1.8.1 板側法蘭恢復。板側法蘭屬于局部恢復,所以法蘭與板片連接處采用貼補方法，貼補材料與母材相同，為316L。貼補前,先將待焊處用角向磨光機徹底打磨直至露出金屬光澤,低凹處預先補焊，然后磨平。貼板規格視法蘭與板片縫隙大小而定，可根據實際情況適當修整，以保證貼合嚴密。焊接工藝采用焊條電弧焊，焊材為奧氏體不銹鋼焊條，型號A022，直徑Φ3.2，電流90～110A。采用快焊速，不擺動，多層多道焊。立焊時焊條擺動幅度不超過焊條直徑的3倍，里外滿焊。全部焊完后進行外觀檢查，焊縫表面不得有夾渣、裂紋、氣孔、未熔合等明顯缺陷。如有，應及時焊補處理。焊接完畢后，對板側通道進行水壓試驗，試驗合格才可恢復管側法蘭。水壓試驗應遵照(八.1項)進行。

1.8.2 管側法蘭恢復。管側法蘭恢復前同樣先打磨干凈，補焊、磨平。裝配時保證法蘭的平整度以垂直度，以及法蘭、板片底座與壓板之間的尺寸精度，誤差不超過0.5mm。焊接工藝及要求同（六.1項）。焊接完畢并檢查合格后進行水壓試驗.

1.9 水壓試驗

按照設備設計要求,設備最大工作壓力為0.8MPa，試驗壓力為1.04MPa。根據施工需要，水壓試驗分兩步進行：

1.9.1 板側法蘭焊完后應先進行一次水壓試驗。檢驗板片及法蘭焊縫致密性。試驗壓力為1.04MPa，用1.6MPa壓力表，水溫保持5度以上。升壓過程中，應先開至0.4MPa檢查一次，沒有漏點后再升至試驗壓力，保持五分鐘后降至0.8MPa，然后進行全面檢查。如有漏點，標出記號并記錄，然后泄壓排水進行補焊處理，嚴禁帶壓補焊。補焊完成后，加水再次試壓。確認板側水壓試驗合格后，泄壓放水，組對管側法蘭。焊完后再進行整體壓力試驗。

1.9.2 整體水壓試驗前，將法蘭蓋和壓板全部緊固。先對板側進行水壓試驗，后對管側水壓試驗，試驗過程及方法同上。

2 修復效果

本次換熱器大修，共成功修復板片17層，完成氬弧焊縫145m，整體焊接變形控制在5mm范圍內。水壓試驗一次成功，自2010年2月投入生產運行至今6個月無泄露，完全能夠達到新設備設計的換熱效率，滿足生產需求。花費成本10萬元，節約維修費用50萬元。