分析铜镍合金高通量换热器焊接工艺试验与应用.pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.com第11期一5一铜镍合金高通量换热器焊接工艺试验与应用张勇(中国石油大庆石油化工机械厂，黑龙江大庆163714)[摘要]对90Cu一1ONi换热管与16MnIII复合蒙乃尔合金4OO管板的焊接性及焊接的工艺特点进行了详细分析，制定了合适的焊接工艺试验参数并应用于实际产品的焊接生产过程中，管子管板接头经10O％RT探伤合格，其焊接质量达到了设计工程要求。[关键词]铜镍合金；复合管板；异种钢焊接；工艺试验；90Cu—lONi随着经济的迅速发展和科学技术的不断进金焊接工艺一直是此类产品制造中的技术难点之步，在乙二醇浓缩

2、环境中可选用的材料范围越来越广，如双相不锈钢、铜镍合金及镍基合金等，本文结合生产实际，对铜镍合金90Cu10Ni的其中铜镍合金价格比镍基合金低很多，且传热性焊接性能进行分析，经过焊接工艺试验确定了合能良好，是广泛应用于乙二醇生产设备的主要材理的焊接工艺并成功应用于大直径铜镍合金材料料之一。浓缩塔再沸器的制造中。在乙二醇装置换热器设计中，对传热性能和190Cu一1ONi铜镍合金焊接性分析强度均有一定要求，其主体材料换热管可选用铜1．1换热管材料镍合金，管板可选用镍铜合金复合材料，这两种材料在性能与经济上可优势互补，具有广阔的应90Cu一10Ni(C

3、70600)铜镍合金换热管按用前景。但由于铜镍合金与钢的熔点、热导率、ASMEB466供货，供货状态为退火，截取20段备膨胀系数和力学性能均有很大不同，且铜镍合金用，每段尺寸为①31．75mm×1．65mm×80mm。的焊接工艺性能一般都较差，制定合理的铜镍合管材化学成分与力学性能见表1。表1C70600化学成分和力学性能(％)项目CuNiSnFeZnMnSlP6bminMPa6sminMPa硬度HRC数值剩余9～1iO．O51～1．81．O1．00．0210．0226289．6451．2管板材料中蒙乃尔合金400符合ASMEB127，试板尺寸为

4、300mmX200mm×(90+10)mm，加工管孔如爆炸复合板按NB／T47002．1-2009验收，材质图1所示，管孔直径为①32．10。。mm，孔间距4016MnlII复合蒙乃尔合金400(即镍铜合金)，其mm。基材化学成分见表2，复层材质化学成分见2．5表3t”。全部’，。表2基材化学成分(％)元素CMnSiSPNiCr含量O．161．28O．27O．O1O．O14O．O50．03作者简介：张勇(1972一)，男，黑龙江大庆人，大学本科，高级工程师。现任大庆石油化工机械厂副总工程师，长期从事压图1试板示意图力容器制造技术管理及新产品研制工

5、作。学兔兔www.xuetutu.com6．■论文广场2石0油15和年化第工设备一18卷表3蒙乃尔合金400化学成分(％)和力学性能项目CuNiCFeSiMnS6bMPa6sMPa65％数值28~34l63O．32．50．52．O0．024I485195351．3焊丝按SFA一5．14N02061，选择焊丝ERNi．1，直径为①0．8mill，其化学成分及力学性能见表4t。表4焊丝化学成分及力学性能牌号数据来源化学成分(％)力学性能ClMnIFelPISISilCulNiIA1lTiI其他0bMPaERNi一1标准0．15l1．0I1．010．0

6、310．01510．75l0．25l≥93l1．5l2．0～3．5l0．53801．4铜镍合金的焊接性能板，如图2所示，用X射线按JB／T4730要求完成RT90Cu．10Ni与16MnIII复合蒙乃尔合金400之间检查，不允许存在裂纹、条孔、密集孔、夹杂、焊接难点如下[3】：未熔合、未焊透等缺陷，气孔接受标准为：直径dm~x<0．25t(管壁厚)，任何管头不超过2个气孔，1．4．1铜镍合金90Cu一10Ni与蒙乃尔合金400极易形相邻气孔的环向间距2dm，所有接头气孔总数不成低熔点共晶，且铜镍合金线膨胀系数较大，焊超过6个，实际管子／管板接头按

7、图3所示进行RT检缝易产生热裂纹和铜的偏析。因此，焊接时，在杳[5】o较大焊接残余应力的作用下，易产生热裂纹。1．4．2金属表面状态会对焊接产生影响，如金属表面的氧化膜、铁锈、油污等，含有S、P、Pb杂质都会给焊接带来不利影响。为解决上述问题，在铜镍合金90Cu．10Ni焊接过程中应该注意以下几点：(1)焊接材料选用。选用一种与铜镍合金90Cu一10Ni和蒙乃尔合金400都能良好焊接的焊接材料，如纯镍焊材。这是由于镍可以和铜无限固溶，且镍与钢在结晶性能上又很接近，因此纯镍焊材与铜镍合金90Cu．10Ni~D蒙乃尔合金400都能直接焊R一光源；f-

8、X射线薄片；w一厚度补偿接。图2(2)焊接工艺方法。为避免产生热裂纹，焊接操作中应采用小线能量，多层多道焊，尽量降低熔合比，并应严格控制