万祥不锈钢材料有限公司
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案例

热交换器用不锈钢焊接钢管

发表时间:2017-09-11 08:24

0概述由于小口径不锈钢焊接钢管具有尺寸精度高、规格宽、价格低、用途广泛等优点,因此越来越为石油、化工、汽车、食品、造纸等行业广泛采用。

  特别在工业发达的美国、日本、韩国、英国等国家,小口径不锈钢焊接钢管的用量已占不锈钢管总量的30%以上。

  随着我国工业生产的发展,不锈钢用材的需求),男,浙江湖州人,工程师,公司董事长兼总经理,主要从事钢管技术、工艺研究,曾在德国进修。

  量越来越大,不锈钢管材的销量也越来越大,从我公司的生产及销售情况来看,近年来呈逐年递增趋势。中低压锅炉、热交换器用小口径不锈钢管,过去多数用户均选购无缝钢管,近年来,不少用户向我公司咨询订购小口径不锈钢焊接钢管。但由于国内生产小口径不锈钢焊接钢管的企业仅有几家,且产品质量一直不太稳定,无法满足用户的要求,加之小口径不锈钢焊管价格与无缝钢管相差并不是很大,因而限制了不锈钢焊管的生产与推广应用。

  1998年一家石化机械厂需小口径热交换器用不锈钢管约140t,计划选择南方的一家生产焊管的厂家供货,但因其价格问题,又改用了无缝钢管。

  我公司现有的不锈钢管中,大口径焊管的市场需求量每月成倍增加,与此同时有许多用户纷纷要求订购小口径不锈钢焊管,但由于本公司不能生产而只能放弃订单。然而1998年以来,要求订购小口径不锈钢焊管的客户越来越多,根据市场这一发展动态,为抓住机遇,尽快形成小口径不锈钢焊管的生产能力,以适应市场的需求,公司决定依托自身技术力量。

  1主要生产工艺的选择焊接钢管是用带钢或钢板,在辊式或压力机上成型为圆筒后,将接合处用压力焊或熔融焊加工成所要求几何尺寸的钢管。

  焊管的成型方法很多,有连续辊式成型、排辊成型、三辊弯板成型、UOE成型等。

  钢管的焊接方法有:高频焊、直流电阻焊、炉焊、惰性气体保护焊、等离子焊、激光焊、电子束焊等。

  每一种成型方法或焊接方法都有其自身的优点和缺点,不同的方法适应不同类型管子的制造。对于不锈钢焊管而言,连续辊式成型+氩弧焊(或高频焊)应用较为普遍,也有用UOE成型(或辊式弯板成型)+等离子焊(或氩弧焊)的。前者产量高,设备投资大,适合于小直径、大批量生产;后者产量低,设备投资少,适合于大直径、多规格、小批量生产。

  温州万祥不锈钢材料有限公司根据当前国内的实际需求情况及原材料供应情况,以确保产品质量的稳定可靠为前提,采用连续辊式成型+钨极氩弧焊的生产方式生产锅炉、热交换器用小口径不锈钢焊接钢管。不锈钢板卷经纵剪分条机分条成不锈钢带卷,在连续辊式成型焊接机上焊接成型,焊接方式采用钨极氩弧焊。为了进一步提高不锈钢焊接钢管的焊缝质量,对焊接成型后的钢管,再经冷轧(或冷拔)加工处理,以达到中低压锅炉、热交换器对小口径不锈钢焊接钢管的特殊质量要求。

  2生产工艺技术2.1工艺流程原材料(不锈钢板卷)―纵剪―钢带卷―连续辊式成型―自动焊接(钨极氩弧焊)―清除焊缝毛剌―定尺切断―去油※固溶处理―矫直滑―冷轧(拔)查、无损探伤、水压试验、理化检验)标记※包装入库。

  主要工艺特点成型对焊接而言,焊接时的接头状态对焊接质量有着密切关系,对自动焊更为重要。因此,设计了合适的成型工艺,得到最佳的接头状态和稳定的成型质量,可确保稳定的焊接状态。

  自动焊焊接是整个生产工艺中最重要的一道工序,焊接质量的好坏是保证焊管质量的关键。本工艺采用了对焊接过程进行控制的最佳工艺参数及管内气托装置,从而保证了稳定的背面成型和管内保护,确保了工艺过程中焊接电流、电压和焊接速度的稳定,焊接热输入量的稳定,从而确保了焊缝的内在质量。

  热处理众所周知,奥氏体不锈钢在焊接过程中,由于种种原因有可能使晶界上形成铬的碳化物析出造成贫铬区,因而影响耐晶间腐蚀性能,对此可以通过固溶处理(加热到1020~1100水冷)使焊接时析出的铬重新固溶到奥氏体中去,从而提高抗晶间腐蚀能力,并且可以改善含镍不锈钢的耐高温性能,提高焊缝的耐高温强度,使焊缝区性能与母材一致。我公司的产品利用原有无缝管车间的辊底炉进行固溶处理,从而确保了产品的理化性能。

  冷加工根据用户的不同要求,对焊后的管子进行冷加工变形,可改变焊缝的组织结构,大大提高不锈钢焊管的尺寸精度和内外表面质量以及钢管的理化性能,满足换热器用管的特殊要求。

  2.3工艺技术开发根据锅炉、热交换器用不锈钢焊管的技术性能要求对工艺技术进行了开发,主要是围绕提高不锈钢焊管的整体质量,特别是焊缝质量这一关键环节进行。

  2.3.1成型质量成型质量的好坏将直接造成管筒边部接头处的形状变化,从而严重影响焊缝的焊接质量。我们针对各种连续辊式成型技术对不锈钢焊管焊接质量的影响进行了对比试验研究,由此确定了适合不锈钢焊管生产的成型技术――反弯成型(W成型)法,从而达到了成型时管坯边部变形最小、成型稳定、表面擦伤少的目的,使焊管生产过程稳定,确保了焊接质量。

  2.3.2最佳工艺参数的选定焊接质量的好坏决定了不锈钢焊管的质量好坏,因此抓好焊接质量是保证产品质量的关键。

  对于不锈钢焊管生产来说,在成型质量一致的前提下,影响焊接质量的主要因素有:①电弧电流;②电弧电压;③焊接速度;④保护气体(气体种类和流量)。因此,只要选择合适的工艺参数就能找到最好的工作点,就可实现稳定的焊接,有了稳定的焊接就可保证焊管质量的稳定。

  经过对上述4个主要工艺参数的反复试验,找到了不同材质、不同规格的最佳工艺参数和允许变动的范围,严格加以控制,确保了产品质量的稳定,并为实施计算机控制奠定了基础。

  2.3.3背面成型技术为了得到良好的内表面质量,我们自行研制了管内气托装置。该装置大大加强了焊接的背面保护,使焊管背面成型稳定、光滑,内焊缝余高可控制在0.1mm左右,满足了换热器用不锈钢焊管的内表面质量要求,使生产获得可靠的保证。

  2.3.4焊管后续冷加工变形量对焊管性能的影响不锈钢焊管能否进一步进行加工,冷加工变形量大小对焊管的性能产生何种影响,这方面的研究工作国内还未很好开展。为了进一步拓宽不锈钢焊管的应用领域,推动我国不锈钢焊管的生产,我们对此课题进行了试验研究。通过试验研究找出了冷加工变形量与钢管性能之间的关系,确定了满足特殊用途换热器用不锈钢焊管的最经济的冷加工变形量。经本工艺加工的不锈钢焊管的整体性能显著提高,与无缝管不相上下,部分指标(壁厚偏差、表面质量)优于无缝管,由此扩大了不锈钢焊管的应用范围。

  3结论200t小口径不锈钢焊接钢管生产线,采用自行设计的成型、自动焊接、热处理与冷加工技术可生产出满足各种不同用户需求的中低压锅炉、热交换器用不锈钢焊管,在国内同行业中处于领先水平,可与进口产品相媲美。

  产品的各项理化性能指标均满足有关标准要求,质量优良,已批量生产使用,获用户好评。

  该小口径不锈钢焊接钢管生产线的投产,可以满足国内石化、化工及轻工等行业部分用管需要。

  温州万祥不锈钢公司的焊管车间采用涡流探伤法取代水压试验法检测焊管质量后,不仅显著缩短了检查验收时间,而且还实现了间接监控生产工艺流程和修正焊管生产各阶段中的工艺参数的目的。


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