C MT焊接技術(shù)在復(fù)合板換熱器法蘭堆焊中的應(yīng)用

胡剛

（大連市鍋爐壓力容器檢驗研究院，遼寧 大連 1 1 6 0 1 3）

C MT焊接技術(shù)在復(fù)合板換熱器法蘭堆焊中的應(yīng)用

胡剛

（大連市鍋爐壓力容器檢驗研究院，遼寧 大連 1 1 6 0 1 3）

簡要介紹C M T焊接技術(shù)的原理和優(yōu)點，制定了基于C M T焊接技術(shù)的堆焊焊接工藝評定。將評定合格的C M T堆焊焊接工藝，應(yīng)用于1 5 C r M o+S 3 2 1 6 8復(fù)合板換熱器制造過程中的設(shè)備法蘭和接管法蘭堆焊，實際焊接質(zhì)量滿足標準和技術(shù)條件的要求，同時提高了焊接效率。

C M T焊接技術(shù)；復(fù)合板換熱器；堆焊

1 設(shè)備簡介及堆焊方法選擇

1.1 設(shè)備簡介

某1 0 0 0萬t/年煉油項目航煤加氫裝置中的反應(yīng)流出物——混氫油換熱器為臥式U型管換熱器，內(nèi)徑為1 2 0 0 mm。該設(shè)備的主要設(shè)計參數(shù)如表1所示。

表1

該換熱器的操作工況為高溫、中壓、臨氫及硫化氫強腐蝕，條件苛刻。為提高設(shè)備的抗高溫和抗腐蝕的能力，主體材料采用了1 5 C r Mo+S 3 2 1 6 8復(fù)合板，設(shè)備法蘭和接管法蘭采用1 5 C r MoⅢ鍛件，內(nèi)表面及密封面堆焊耐腐蝕層。

1.2 堆焊方法選擇

普通的焊條電弧焊堆焊是以基材作為一個電極，電弧加熱溫度和熱量分布不均勻，基體容易由于溫度過高熔化，因此電弧堆焊的稀釋率往往大于1 0%，所以，滲鐵成了堆焊工藝的技術(shù)難點與影響焊接性能的重要因素。

目前堆焊可采用的主要方法有手工電弧焊、絲極埋弧焊、C O2氣體保護焊、帶極埋弧焊和C MT冷焊。其中，C O2氣體保護焊和手工電弧焊的焊接速度較慢；絲極埋弧堆焊的稀釋率較高(一般的為3 0%～6 0%)，熔敷金屬的化學(xué)成份受母材影響較大，同時容易產(chǎn)生裂紋等缺陷；帶極埋弧焊適用于面積較大的堆焊（如管板堆焊）。

綜上考慮，在該換熱器的制造過程中擬采用C MT焊接技術(shù)進行法蘭內(nèi)表面及密封面的堆焊。利用C MT焊接技術(shù)進行堆焊，工藝簡單高效，且由于其輸入熱量小而均勻，可以得到穩(wěn)定的堆焊焊接質(zhì)量和較低稀釋率的熔覆層。

2 C MT焊接技術(shù)簡介

2.1 C MT焊接技術(shù)的工作原理

冷金屬過渡技術(shù)C MT（c o l d me t a l t r a n s f e r)是指將熔滴過渡過程與送絲運動進行數(shù)字化協(xié)調(diào)，當熔池與熔滴發(fā)生短路時，短路信號會反饋給C MT焊機的處理器，焊機會根據(jù)短路信號自動切斷電流，同時將信號反饋給送絲機，送絲機根據(jù)反饋信號自動抽回焊絲，迫使熔滴與焊絲分離。由于熔滴是在切斷電流的狀態(tài)下“冷”過渡，因此，最大程度的消除了飛濺現(xiàn)象。

C MT焊接技術(shù)熔滴過渡示意圖如圖1所示，箭頭代表焊絲的運動方向。焊機輸出的電流電壓波形示意圖見圖2。

圖1（a）圖表示電弧引燃，熔滴開始向熔池過渡；圖1（b）圖表示熔滴進入熔池，電弧熄滅，電流減小；圖1（c）圖表示電流短路，焊絲自動抽回，熔滴脫落，短路電流保持極小；圖1（d）圖表示焊絲改變運動方向，熔滴過渡過程重復(fù)進行。

2.2 C MT冷金屬過渡技術(shù)的優(yōu)點

C MT焊接技術(shù)通過控制電源輸出波形和焊絲運動實現(xiàn)焊接過程中“熱”和“冷”的交替，這種交替變化使焊接過程中產(chǎn)生的熱量最大程度降低，同時減少了焊接熱量在被焊接工件中的傳導(dǎo)。因此，C MT焊接技術(shù)主要具有以下優(yōu)點。

2.2.1 電弧穩(wěn)定，無飛濺

C MT焊接系統(tǒng)和電弧過程相結(jié)合，并且可以機械檢測電弧的弧長并在受控狀態(tài)下快速調(diào)節(jié)，因此，C MT焊接技術(shù)在焊接速度極快的前提下也不會出現(xiàn)斷弧的情況，電弧長度也能保持一致，保證了電弧的穩(wěn)定性。

因此，C MT焊的焊縫和熔深均勻一致，且由于熔滴過渡過程中出現(xiàn)飛濺的因素被消除了，真正做到了無飛濺焊接，焊后清理工作量減小。

2.2.2 焊接變形小，能量輸入少

C MT焊接技術(shù)實現(xiàn)了熔滴過渡在無電流狀態(tài)下進行。當短路電流產(chǎn)生，送絲機根據(jù)短路信號使焊絲立即自動地回抽并停止前進。

在這種過渡方式下，電弧自身輸入熱量的過程非常短暫，當短路發(fā)生后，電弧立即熄滅，輸入熱量可以迅速地減少。較低的熱量輸入，使焊接變形量大大減小。

2.2.3 較低的稀釋率

C MT焊層加工后，堆焊層在2.5 mm厚度處，鐵(F e)含量可以控制在2%～5%。

2.2.4 更快的焊接速度

C MT焊接技術(shù)熔滴過渡的頻率可以達到6 0～7 0 Hz，焊絲主動回抽促進了熔滴的快速脫落，因此焊接速度可達約3 m/mi n以上，焊接效率可以得到顯著提高。

圖1 C MT焊接技術(shù)熔滴過渡示意圖

圖2 電流電壓波形示意圖

3 焊接工藝評定

正式產(chǎn)品施焊前，按照NB/T 4 7 0 1 4-2 0 1 1《承壓設(shè)備用焊接工藝評定》以及產(chǎn)品技術(shù)條件的要求進行了焊接工藝評定，評定參數(shù)及檢驗項目如表2所示。

按表2中的參數(shù)制作焊接工藝評定試件，并進行檢驗，化學(xué)成分以及其他檢驗項目的檢驗結(jié)果如表3所示。

由表3和表4的結(jié)果可知，焊接工藝評定結(jié)果合格，焊接工藝可行。

4 現(xiàn)場焊接及檢驗

根據(jù)合格的焊接工藝評定，編制焊接工藝指導(dǎo)書，指導(dǎo)現(xiàn)場焊接。焊接及檢驗工藝順序如下：

（1）清理待堆焊面，待堆焊面1 0 0%MT檢測，Ⅰ級合格。

（2）預(yù)熱1 0 0～1 5 0℃，堆焊過渡層，完成后立即進行消氫處理（3 5 0℃×2 h）。

（3）過渡層表面進行1 0 0%P T檢測，Ⅰ級合格。

（4）堆焊覆層，外觀檢查。

（5）覆層表面進行1 0 0%P T檢測，Ⅰ級合格、1 0 0%UT檢測，Ⅰ級合格、鐵素體含量檢測、化學(xué)成分分析。

（6）最大熱處理（6 7 5℃×1 2 h）。

（7）熱處理完成后，覆層表面進行1 0 0%P T檢測，Ⅰ級合格、1 0 0%UT檢測，Ⅰ級合格、硬度檢測。

在反應(yīng)流出物——混氫油換熱器的實際制造過程中，按照上述工藝進行接管法蘭和設(shè)備法蘭內(nèi)表面及密封面堆焊，堆焊質(zhì)量良好，各項檢測指標均符合相應(yīng)標準和技術(shù)條件的要求，產(chǎn)品合格。

5 結(jié)語

綜上所述，按照本文提出的C MT堆焊焊接工藝，對反應(yīng)流出物——混氫油換熱器的設(shè)備法蘭和接管法蘭內(nèi)表面及密封面進行耐蝕層堆焊，堆焊層與基體結(jié)合良好，組織致密，母材稀釋率小，產(chǎn)品質(zhì)量得到保證的同時，生產(chǎn)效率大大提高。

表2 焊接工藝評定參數(shù)及檢驗項目表

表3 焊接試件化學(xué)成分檢測結(jié)果 %

表4 焊接試件理化檢測結(jié)果

[1]于建平．C MT焊接在堆焊（包覆）鎳基耐蝕合金層中的應(yīng)用[J]．石油化工設(shè)備技術(shù)，2 0 1 3,(3 4):5．

[2]劉德豐，孟慶嘉．1 5 C r Mo管板帶極堆焊[J]．工藝與應(yīng)用，2 0 0 1(3)．

[3] F T C-B 0 4-2 0 0 9.臨氫壓力容器內(nèi)部堆焊技術(shù)條件．

[4]周方明，宋輝. 活性劑C MT焊接的研究[J]. 電焊機，2 0 1 3(0 3).

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