T2銅管、銅鋼複合板、シェルアンドチューブ熱交換器などのT2銅管、T2銅鋼複合板の拡管溶接の溶接品質管理
要約: この記事では、T2 銅管と T2 銅鋼複合板の拡張溶接プロセスにおける重要な管理ポイントについて説明します。 シェルアンドチューブ熱交換器の管板の膨張溶接接続構造に対する主要な管理要件が提案されており、管理要件と対策は伸縮継手構造のシール原理、溶接前洗浄、溶接ギャップおよび環境への影響に焦点を当てています。そして装備の調整。
キーワード: 拡張溶接; T2銅管と銅鋼複合板。 シェルアンドチューブ熱交換器。 拡張溶接の品質管理
1つ。 導入
大容量セントラル エアコンの 2 つのコンポーネントである水冷式ヒート ポンプ ユニットと水源ヒート ポンプ ユニットは、通常、シェルアンドチューブ式熱交換器です。 優れた熱伝導性と耐食性を備えた銅製熱交換チューブは、冷凍システムのシェルアンドチューブ熱交換器に適しています。 冷凍業界では、銅管と管板の間の接続は主に機械的拡張によって行われます。 しかし、造船や原子力などの要求の厳しい分野に対応するには、高いシール性能、強い振動や疲労荷重、隙間腐食の防止の両方が必要です[1]。
そのため、パイプと管板との接続は拡張溶接による接続構造が主流となっています。 この記事では、主に複合管板と T2 パイプの間の拡張溶接接続、つまり T2 パイプと T2+ 鋼複合板の拡張溶接について説明します。 銅管と複合管板との接続には、まず溶接してから拡張する方法が採用されています。 その拡張溶接構造を以下の図 1 に示します。 良好な拡張溶接継手を取得し、エアコンユニットの動作品質を確保するには、銅管の拡張溶接プロセスを厳密に管理する必要があります。 以下は、同業者の参考となる自動パルスアルゴンフッ素溶接拡張溶接プロセスの主要な制御ポイントの紹介です。
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1. 溶接前の清浄度管理
溶接前の洗浄：熱交換器チューブと管板を溶接する場合、溶接前の洗浄は非常に重要です。 溶接工程において、管板に錆、油分、水分等の汚れが付着すると、皮下気孔が発生しやすいことが分かりました。 ほとんど
気孔は開口部が大きく深さが深いため、修復が困難です。 対策：溶接前に管板を脱脂洗浄し、表面の油分や不純物を完全に除去します。 清掃後は圧縮空気を吹き付け、白い不織布で拭きます。 白い不織布が変色しなければ合格です。
2.溶接ギャップ管理
T2銅は熱伝導性、熱伝導性に優れています。 20度では鉄の7倍の熱伝導率と熱伝導率を誇ります。 1000度では熱伝導率・熱伝導率が鉄の11倍になります。 ただし、熱伝導率が高いため、銅の溶接プロセスが軟鋼の溶接プロセスと同様の場合、熱は加熱領域からすぐに逃げてしまいます。 ギャップが大きいと、溶融池内の金属は結晶化中に亀裂が発生しやすくなり、溶解が不十分になり、浸透性が低下します。 同時に、前端拡張領域の母材の酸化を引き起こし、拡張の品質に影響を与える可能性があります。 そのため、伝熱管プレートは溶接＋強度拡張によるシール構造を採用しており、溶接ギャップの管理が非常に重要です。
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対策：固着拡管により管と管板の隙間を小さくまたは無くし、拡管の長さを調整し、非溶接面の管板の厚さを3mmに保ち、減肉率を制御する。拡張時に管拡張用潤滑油が管穴を汚染するのを防ぐため、非粘性の拡張継手揮発性油を使用して拡張してください。
3.溶接環境
溶接環境の風速を制御するための機器の調整、ガス流量、タングステン針の研磨などが高すぎると、溶接プロセス中に保護ガスが失われ、それによって保護ガスの流れが減少し、アークが不安定になります。空気と混ざりやすく保護効果が失われ、溶接部の表面が黒くなったり、金属光沢が失われたりします。 タングステン電極が焼き切れて、正常な溶接に影響を与える場合があります。 同じ溶接工程において、タングステン針の角度を調整したり変更したり、ガス保護なしでガスを排気したりすると、爆発時に溶接池の金属が飛び散り、タングステン電極が燃えて溶接に影響を及ぼします。 ただし、保護ガスの流量が多すぎると、ガス圧衝撃による反発効果により保護空気の流れが妨げられ、保護ガスが層流を形成できないため、良好な保護効果が得られません。 。 したがって、溶接環境、ガス流量、装置の調整は非常に重要であり、厳密に管理する必要があります。 以下は、ピアによる参照のために本番環境で取得されたいくつかの経験的なパラメータです。
3.1 溶接環境
(1) 溶接エリアの風速は 1m/s 未満です。
(2) 溶接エリアにファンを吹き込まないでください。 風が強いと感じたり、溶接部に気孔がある場合は、溶接を中止して原因を調べる必要があります。
3.2 機器の調整
(1) 溶接アークが管板と熱交換チューブの接合部に位置するように溶接ガンのタングステン電極の位置を調整します。
(2) タングステン電極が焼けた場合は、適時に交換する必要があります。
3.3 保護ガスの交換
(1) 溶接シールドガス流量計は鉛直上向きにしてください。
(2) 保護ガス圧力が 1.0MPa 未満の場合は、直ちに交換してください。
3.4 タングステンニードルの研磨と交換
タングステン電極を研削するときは、研削パターンをスパイラル状に使用せず、バスバーの方向に沿って行う必要があります。 溶接電流の大きさに応じて研削角度αを変更する必要がある。 タングステン電極の先端は、溶接電流の大きさに応じて直径 d まで研磨する必要があります。 0.2-0.8 プラットフォーム。 タングステンニードルの研磨では、タングステンニードルの先端が焼けて卑金属の残留物が残った場合は、適時に交換する必要があります。 溶接プロセス中は、タングステン針の状態を観察する必要があります。 最大 5 つのチューブ穴を溶接する場合は、必ず 1 回観察する必要があります。
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4. 拡張溶接シーケンス
伝熱管と管板との接続が膨張溶接構造の場合、膨張溶接の順序が溶接品質に大きく影響します。 経験上、最初に拡張してから溶接する場合、溶接温度場が拡張領域に影響を与えることがわかっています。 動作中は、拡張領域がリラックスします。 国家規格 151-1999「シェルアンドチューブ熱交換器」によれば、溶接や膨張の影響を軽減するために 15 mm の非膨張領域が確保されています。 しかし、溶接部が15mmで閉じているため、この空間の塵やガスは加熱後に急激に膨張し、スムーズな排出経路がありません。 したがって、空気圧が一定の限界に達すると、爆発的に溶融池に放出されます。 これにより溶接部に貫通穴が形成され、圧力が不足するため一部の残留物が溶接部に残り、皮下穴が形成されます [2]。 爆発の際、溶接池内の金属が飛散することが多く、タングステン電極が焼き切れて溶接に影響を及ぼします。 逆に、先に溶接してから拡張する場合には、上記の現象が発生する可能性は非常に低くなります。 統計によると、前者は後者よりも毛穴ができる可能性が 40-60 倍高くなります。 また、拡管してから溶接したパイプの応力分布は溶接後により複雑になりますが、溶接前に拡管した場合の溶接応力は比較的安定しています。 熱交換器の全体的な品質を確保するには、溶接部の気孔率や溶接継手の応力状態を低減することを考慮しても、構造化されたパイプと管板の拡張溶接および溶接を最初に実行する必要があります。
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6. 銅管と管板間の伸縮継手の原理
銅管と管板が拡張された後、銅管は塑性変形し、管板の穴はわずかな反発を生じ、銅管と管の内壁との接合部には接触面間の残留応力が形成されます。穴。 伸縮継手はセントラル空調ユニットの使用と寿命に直接影響します。 有効膨張長によって引き離し力が決まり、温度差や圧力差応力に耐える能力が直接反映されます。 接触面間の嵌合の程度がシール性能に直接影響します [3]。 この記事に記載されている拡張長さは管板の厚さに基づいています。 管板の両端部の厚みを3mm薄くしています。 チューブエキスパンダーの調整。 管板先端は溶接されているため、外力により溶接部が圧迫され、溶接部にクラックが発生し、溶接品質に影響を与えます。 同時に、溶接は不規則で不均一であり、拡張中に拡張面全体にかかる力の均一性に影響を与えます。 そのため、拡張時に溶接線を避けるために先端を3mm縮小します。 スロット付きパイプ エキスパンダーを使用してジョイントを拡張できます。 管板の後端は過度の拡張を避けるために 3mm 縮小されています。 チューブ穴の端が銅管に接しており、銅管を損傷します。
7.結論
製造現場では、T2 銅管と T2 銅鋼複合板がタングステン・アルゴン・ヘリウム混合ガスシールド溶接を使用して溶接されることが証明されています。 溶接前の清浄度と溶接ギャップの制御は、熱交換器チューブとチューブプレートの溶接にとって重要なプロセスパラメータです。 、それらは溶接の品質に直接影響します。 溶接環境、装置の調整、ガスの流れ、タングステン針の研磨は、溶接に影響を与える直接的な要因です。 タイムリーな調整とスポット検査がなければ、溶接プロセスで一括溶接異常が発生し、さらには溶接部を修復できずにユニットが廃棄されるなど、多大な影響を及ぼします。 経済的損失。 拡張および溶接熱交換器の場合、拡張および溶接の順序は溶接継手の品質に大きな影響を与えます。 溶接後の膨張は、溶接欠陥の発生を減らすだけでなく、溶接継手の応力分布が良好になることを保証します [4]。 この記事で提案した制御方法とプロセス対策を使用すると、膨張溶接構造熱交換器の品質を保証し、シェルアンドチューブ熱交換器の安全性と長期使用の要件を満たすことができます。
