管子與管板的連接形式有以下幾種:脹接、焊接、強度脹+密封焊及強度焊+貼脹。
先焊后脹
先焊后脹工序,焊前管板坡口容易清洗干凈,焊接時管子與管板間隙處的空氣可以從正、反兩側排除,對 于防止焊縫產生氣孔及保證焊接接頭的質量十分有益。同時,后脹可以使脹口脹后的殘余應力不會松馳,避免了因焊接高溫的影響而發生松馳。但是對于焊接性較差的管子與管板接頭,脹接時焊道容易產生微裂紋,甚至于將焊道脹裂。對于這種情況,應采用深度脹(即管口10~15 mm左右不脹),使脹接部位避開焊道,從而減小脹接對焊道的影響,這也是先焊后脹工藝的最大不足之處。文獻[15]的試驗研究表明,采用先脹后焊工藝,管 子與管板焊后的泄漏率比采用先焊后脹工藝要高出10倍左右,而且檢驗結果表明,焊縫外觀均勻,有金屬光澤,成形美觀,著色檢查的氣孔與未熔合現象很少。因 此,國外也多采用先焊后脹工序。先脹后焊
采用先脹后焊工序,由于脹接時在管端及坡口處將留下大量油污及鐵銹等雜物,盡管焊前要進行清洗,但由于管橋較窄,加之管子伸出管板等原因,難以保證坡口的徹底清洗。當焊接時,這些遺留雜物將發生巨烈的化學變化,水分和空氣因受熱而局部膨脹,并在管子與 管孔的間隙內形成壓力,由于脹后背面堵死,這些帶壓氣體只能從焊道一側排除,焊接時處于熔融狀態下的金屬無強度可言,氣體便很容易穿過焊道,尤其在收弧處 更是如此。氣體沖出焊道使焊縫金屬呈沸騰狀,造成焊縫高低不平,甚至呈蜂窩狀。同時,還使焊縫表面氧化,造成未熔合等缺陷。在焊縫冷卻過程中,有的氣體未 能及時逸出焊縫表面,從而在焊縫內部形成氣孔。另外,焊接時產生的高溫會導致已脹接的部位變形,使脹接過程中產生的殘余應力和彈性變形有所消失,從而可能 使脹緊力減小甚至消失。文獻[15]的試驗研究結果表明,先脹后焊工藝泄漏率是先焊后脹的10倍左右。我們長期的大量生產實踐也證明,先脹后焊確實存在著 許多不足,尤其是在焊接工藝性能較差的情況下問題更為嚴重,如20MnMo、15CrMo與奧氏體不銹鋼管的匹配就屬于這種情況。
綜合以上分析,采用先焊后脹工序更具有優勢。因此,在設計和制造時,應優先考慮先焊后脹工序,對于管子材料可焊性較差的情況,可以將管口留出10~15 mm不脹的區域。
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