傳統的端面焊接技術在不銹鋼換熱管與管板的焊接接頭處耐應力腐蝕和縫隙腐蝕能力較差。 內孔焊接技術改變了這種狀況，提高了抗腐蝕能力。 本文以某公司為例，對內孔焊的技術裝備、工藝、焊接工藝及注意事項進行說明。

換熱器廣泛應用于工業領域，在醫藥、化工、石油等領域發揮著重要作用。 換熱器的種類和結構多種多樣，在上述工業領域中，管殼式換熱器較為常見。 在換熱器的設計和生產過程中，不銹鋼換熱管與管板焊接接頭的焊接質量直接決定換熱器的整體質量和使用壽命。 在目前不銹鋼換熱管與管板的連接技術中，膨脹節和焊接是常用的連接方式。 在一般的焊接方式下，不銹鋼換熱管與管板之間會存在縫隙，容易出現腐蝕和過熱問題； 焊接點會產生相應的熱應力，導致焊接接頭破裂。 膨脹節連接方式，如果膨脹節變形，會產生殘余應力，引起應力腐蝕。 不銹鋼換熱管如果在比較高的溫度下使用，很容易導致材質松動，造成膨脹節處開裂或斷裂，造成漏熱。 在上述連接技術背景下，解決不銹鋼換熱管與管板的連接問題一直是研究人員重點解決的課題。 本文將以某公司為例，探討不銹鋼換熱管與內孔管板的焊接工藝。

1、內孔焊接工藝

某公司承接了低壓反應水凝汽器的生產。 管側為氮氧化物，危害性中等。 工作條件下的溫度在40°C和160°C之間； 在30℃～42℃的溫度下。 這種低壓反應水冷凝器的基本功能是將氮氧化物（以氣體形式）從 160°C 還原到 40°C。 本設備換熱管和管程殼為不銹鋼材質，管板為材質，殼程殼體為Q345R材質。 根據相關研究可知，低壓反應水冷凝器腐蝕的原因有以下幾點：

首先，如果不銹鋼換熱管與管板采用焊接和擴管相結合的工藝，那么擴管后的管壁會相應變薄，從而形成殘余應力。 此時進氣口溫度可達160℃，而冷卻水溫度將低于30℃。 此時，如此巨大的溫差很可能導致混熱管相應部位出現裂紋。

其次，氣體輸送到冷卻器后，會產生硝酸鹽。 含有硝酸鹽的氣體由于低壓反應水冷凝器溫度高，會對不銹鋼換熱管與管板連接處造成嚴重腐蝕。 .

第三，由于氣體流速高，在高溫高熱的情況下，會直接沖擊不銹鋼換熱管，形成較大的腐蝕應力。

四、由于管板與管束之間存在縫隙，冷卻水中含有大量的氯氣，氯氣會大量聚集在管板與管束之間的縫隙中，從而逐漸形成不銹鋼換熱管表面腐蝕或麻點。

一、采用內孔焊接技術的原因

為防止不銹鋼換熱管和管板腐蝕，一般根據腐蝕原因采取相應的對策。 例如，在氮氧化物氣體進口處設置防震擋板，或在不銹鋼換熱管與管板連接處采用強度焊接技術，或盡量減少冷卻水中的氯濃度，或更換不銹鋼換熱管的材料 鈦材料具有更好的耐腐蝕性。 由于上述方法存在一定的問題，在使用中也難以普及。 因此，可以從焊接工藝的角度考慮。 首先，應有效降低不銹鋼換熱管與管板焊接界面的殘余應力。 其次，應減小不銹鋼換熱管與管板焊接界面處的間隙。 三、減少或避免腐蝕性物質在上述縫隙中的滯留。 我國經過多年的焊接實踐經驗發現，內孔焊接技術可以防止上述腐蝕現象的發生，有效提高不銹鋼換熱管的質量，增加使用壽命。 為此，某公司對不銹鋼換熱管與低壓反應水冷凝器管板的連接采用了內孔焊接技術。

2、內孔焊接結構及其特點

管殼式換熱器將不銹鋼換熱管與管板焊接的接頭形式有4種，一種是懸垂角焊，一種是縮角焊，第三種是平端焊，還有四是無縫焊接連接器。 內孔焊接工藝結構屬于無縫接頭結構。 其原理是將管板一側的管孔邊緣加工成一定的形狀，使管孔與管端相通。 這時，采用內孔焊，將焊縫抓在接口處進行焊接。

(1)內孔焊接技術的優勢

第一，采用內孔焊接工藝，可以使焊接接頭的穩定性和可靠性更好，不銹鋼換熱管與管板的連接強度更高； 第二，采用內孔焊接技術不銹鋼內波和螺紋換熱管，可以使焊接間隙處的溫度與管殼介質的溫度相近； 三是可以實現不銹鋼換熱管與控制的無縫連接，避免腐蝕。 四是內孔焊接技術的焊接接頭采用對接技術，大大提高了承載能力。 第五，采用內孔焊接技術，不會產生膨脹管的殘余應力。 六、采用內孔焊接技術，不會在焊接接頭根部產生更多的應力集中，保證不銹鋼換熱管在運行過程中不開裂； 第七，相對容易進行射線探傷，從而更好地保證焊接質量。

(2)內孔焊接技術的缺點

第一不銹鋼內波和螺紋換熱管，管板的加工和裝配精度要求非常高，很難達到這個精度； 其次，要使用優質的焊接設備； 三、焊接工藝的工藝要求非常嚴格，需要熟練的技術，只有合格的專業人員才能操作； 第四，一旦出現質量問題，維修難度大，焊縫檢查也困難； 第五，生產周期過長。 總之，上述缺點的存在，使得內孔焊接技術仍然難以采用。

內孔焊接結構具有多樣化的特點。 不銹鋼換熱管及管程殼為材質，管板為III級材質，殼程殼為Q345R材質，規格為Φ25×2mm，共1268件。 不銹鋼換熱管和管板都是用不銹鋼制作的，管板的厚度比較厚，不銹鋼換熱管的數量也比較多。 因此，采用內孔焊接技術的工作量非常大。 由于不銹鋼材料受熱容易膨脹，焊接處容易因焊后溫度升高而變形，又由于厚板焊接接頭的殘余應力比較大，導熱系數比較低，且熱量蓄積后不易散失，造成溫度過高。 集中。 因此焊接接頭處的腐蝕較低。 為解決上述焊縫殘余應力問題，可采用機械加工，在每個焊縫處加工圓形缺口，以釋放焊縫殘余應力，加速熱量散失。

3、內孔焊接工藝及設備

內孔焊接工藝采用全位置數控脈沖自動氬弧焊設備，采用內孔焊頭。 焊接時，頭部深入管孔內部。 由于采用自動化技術，在計算機上進行一定的編程設定，設定一定的焊接參數，如脈沖電流、頻率等。 采用這種內孔焊接工藝和設備，使焊接處于高度自動化狀態。 因此，該焊接工藝避免了人為的不穩定操作因素，使焊接質量較高。 某公司使用WZM1-400管板全位置數控脈沖自動氬弧焊機。 該設備由內孔焊頭、可編程控制箱、遙控器、焊接電源和冷卻系統組成。

(1) 內孔焊頭

送絲器、吊架、中心桿、定位環、調整盤和進氣管共同構成內孔焊頭。 內孔焊頭的工作原理是：首先，焊接深度由調節盤控制； 做好焊接工藝參數，六是進行全位置自動焊接成型。

(2) 遙控器

遙控器主要控制焊接的啟停、氬氣輸送的啟停、焊頭的調節，確保焊接過程的方便性和準確性。

(3) 可編程控制箱

可編程控制箱采用先進的西門子CPU，彩色屏幕，可觸摸操作，全數字顯示，滿足內孔焊接工藝的所有參數設置要求。

(4)焊接電源

焊接電源采用先進的YC-400TX電源，質量安全可靠。

(5) 冷卻系統

冷卻系統的作用是冷卻焊接設備。 冷卻系統可直接對焊嘴進行冷卻，延長焊嘴的使用壽命。

由于某公司的不銹鋼換熱管、管板采用不銹鋼材質，為保證不銹鋼換熱管、管板背面在內孔焊時不被氧化，采用氬氣保護。是在焊接時專門設置的。 具體操作是：先不焊接管板和殼程筒體，焊接時要留有足夠的空間用氬氣保護。

4、內孔焊焊接工藝試驗

在內孔焊接前，可以進行焊接工藝試驗，獲取必要的焊接參數，從而在產品生產中積累足夠的參數信息，減少產品焊接不合格的發生，通過大量的焊接試驗，提高了產品質量的技術指標，提高了焊接質量。

(1)模擬試品的結構及尺寸

模擬試驗產品的結構和尺寸應與待生產產品相似或相同。

(2) 獲取焊接過程的實驗參數

不同型號的不銹鋼換熱管有不同的焊接位置和相應的焊接參數。 內孔焊焊接工藝的一般程序是：首先，按下遙控器的啟動按鈕，發射氬氣； 二是高頻起弧，起弧后在起弧點停留片刻。 第三，利用電弧預熱焊接區，建立標準熔池； 然后，按遙控器上相應的按鈕，發出脈沖電流，同時讓機頭轉動，在焊接處周圍焊接完成后，脈沖電流開始減弱； 最后，經過一段時間后，焊頭停止轉動，送氣延遲。 經過反復試驗驗證，獲得了足夠的焊接參數。

5、內孔焊接技術的具體應用

以某公司生產低壓反應水凝汽器工藝為例，說明內孔焊接工藝的焊接工藝及要求：

(1)清理管板口及外表面的污垢、鐵銹等雜質，殘留的雜質直接影響焊接質量。

(2)設置得到的焊接工藝試驗參數，并根據具體生產要求調整參數。

(3)檢查管路(水、氣)是否通暢。

(4)固定好管板，防止焊接時變形。

(5)用水平量尺測量管板是否垂直，并根據管板水平調整焊接接頭。

(6)不銹鋼換熱管、管板裝配時，嚴禁全部裝配完畢后再進行焊接，應逐一裝配焊接。

2.結論

首先，從內孔焊接技術的結構特點和形式可以發現，內孔焊接技術可以有效降低不銹鋼換熱管與管板焊接形成的殘余應力，有效避免不銹鋼換熱管及管板。 管板之間有縫隙，使腐蝕性物質無處積聚，焊接接頭根部切口處不會產生應力集中，使產品在運行中不易開裂。

二、某公司使用WZM1-400管板全位置數控脈沖自動氬弧焊機。 該設備由內孔焊頭、可編程控制箱、遙控器、焊接電源和冷卻系統組成。 通過本設備的焊接工藝試驗，可以獲得產品生產所必需的焊接參數，使產品生產過程中的焊接接頭工藝符合相應的規范和標準。

三、內孔焊接技術在某公司低壓反應水冷凝器生產過程中的應用，為內孔焊接技術積累了相當的技術參數和經驗，為今后產品生產中內孔焊接技術的應用提供了指導.