C MT焊接技术在复合板换热器法兰堆焊中的应用

2017-03-09胡刚

中国设备工程 2017年1期

关键词：熔滴堆焊焊丝

胡刚

（大连市锅炉压力容器检验研究院，辽宁大连 1 1 6 0 1 3）

C MT焊接技术在复合板换热器法兰堆焊中的应用

胡刚

（大连市锅炉压力容器检验研究院，辽宁大连 1 1 6 0 1 3）

简要介绍C M T焊接技术的原理和优点，制定了基于C M T焊接技术的堆焊焊接工艺评定。将评定合格的C M T堆焊焊接工艺，应用于1 5 C r M o+S 3 2 1 6 8复合板换热器制造过程中的设备法兰和接管法兰堆焊，实际焊接质量满足标准和技术条件的要求，同时提高了焊接效率。

C M T焊接技术；复合板换热器；堆焊

1 设备简介及堆焊方法选择

1.1 设备简介

某1 0 0 0万t/年炼油项目航煤加氢装置中的反应流出物——混氢油换热器为卧式U型管换热器，内径为1 2 0 0 mm。该设备的主要设计参数如表1所示。

表1

该换热器的操作工况为高温、中压、临氢及硫化氢强腐蚀，条件苛刻。为提高设备的抗高温和抗腐蚀的能力，主体材料采用了1 5 C r Mo+S 3 2 1 6 8复合板，设备法兰和接管法兰采用1 5 C r MoⅢ锻件，内表面及密封面堆焊耐腐蚀层。

1.2 堆焊方法选择

普通的焊条电弧焊堆焊是以基材作为一个电极，电弧加热温度和热量分布不均匀，基体容易由于温度过高熔化，因此电弧堆焊的稀释率往往大于1 0%，所以，渗铁成了堆焊工艺的技术难点与影响焊接性能的重要因素。

目前堆焊可采用的主要方法有手工电弧焊、丝极埋弧焊、C O2气体保护焊、带极埋弧焊和C MT冷焊。其中，C O2气体保护焊和手工电弧焊的焊接速度较慢；丝极埋弧堆焊的稀释率较高(一般的为3 0%～6 0%)，熔敷金属的化学成份受母材影响较大，同时容易产生裂纹等缺陷；带极埋弧焊适用于面积较大的堆焊（如管板堆焊）。

综上考虑，在该换热器的制造过程中拟采用C MT焊接技术进行法兰内表面及密封面的堆焊。利用C MT焊接技术进行堆焊，工艺简单高效，且由于其输入热量小而均匀，可以得到稳定的堆焊焊接质量和较低稀释率的熔覆层。

2 C MT焊接技术简介

2.1 C MT焊接技术的工作原理

冷金属过渡技术C MT（c o l d me t a l t r a n s f e r)是指将熔滴过渡过程与送丝运动进行数字化协调，当熔池与熔滴发生短路时，短路信号会反馈给C MT焊机的处理器，焊机会根据短路信号自动切断电流，同时将信号反馈给送丝机，送丝机根据反馈信号自动抽回焊丝，迫使熔滴与焊丝分离。由于熔滴是在切断电流的状态下“冷”过渡，因此，最大程度的消除了飞溅现象。

C MT焊接技术熔滴过渡示意图如图1所示，箭头代表焊丝的运动方向。焊机输出的电流电压波形示意图见图2。

图1（a）图表示电弧引燃，熔滴开始向熔池过渡；图1（b）图表示熔滴进入熔池，电弧熄灭，电流减小；图1（c）图表示电流短路，焊丝自动抽回，熔滴脱落，短路电流保持极小；图1（d）图表示焊丝改变运动方向，熔滴过渡过程重复进行。

2.2 C MT冷金属过渡技术的优点

C MT焊接技术通过控制电源输出波形和焊丝运动实现焊接过程中“热”和“冷”的交替，这种交替变化使焊接过程中产生的热量最大程度降低，同时减少了焊接热量在被焊接工件中的传导。因此，C MT焊接技术主要具有以下优点。

2.2.1 电弧稳定，无飞溅

C MT焊接系统和电弧过程相结合，并且可以机械检测电弧的弧长并在受控状态下快速调节，因此，C MT焊接技术在焊接速度极快的前提下也不会出现断弧的情况，电弧长度也能保持一致，保证了电弧的稳定性。

因此，C MT焊的焊缝和熔深均匀一致，且由于熔滴过渡过程中出现飞溅的因素被消除了，真正做到了无飞溅焊接，焊后清理工作量减小。

2.2.2 焊接变形小，能量输入少

C MT焊接技术实现了熔滴过渡在无电流状态下进行。当短路电流产生，送丝机根据短路信号使焊丝立即自动地回抽并停止前进。

在这种过渡方式下，电弧自身输入热量的过程非常短暂，当短路发生后，电弧立即熄灭，输入热量可以迅速地减少。较低的热量输入，使焊接变形量大大减小。

2.2.3 较低的稀释率

C MT焊层加工后，堆焊层在2.5 mm厚度处，铁(F e)含量可以控制在2%～5%。