随着现代能源工业的发展进步，换热器技术在石油、动能、化工等部门逐渐取得了广泛的进步，而换热器内凹式列管与管板的焊接技术是近些年一个新兴的研究课题，本文就在换热器结构及相关部件的焊接特点的基础上来对其焊接方案、焊接工艺进行简单分析。
换热器在化工、原子能、石油等领域具有广泛的应用，根据其用途的不同，其各种类型的结构也具有一定的差别，为了保证其使用质量，在换热器的制造过程中，选择合适的焊接方案及焊接工艺是非常重要的，本文就对换热器内凹式列管与管板的焊接进行分析。
换热器内凹式列管与管板焊接的结构分析
换热器的列管与管板的内凹式焊接，主要的焊接内容就是将换热器的换热管卧于管板的坡口中1毫米的地方进行焊接，在其焊接要求中，要求要将根部焊透，其中熔深要能够达到管壁厚度的百分之90以上，第二层的焊缝在对第一层的焊缝进行压盖时，一定要保持圆滑，以上的几点焊接要求中，本次研究的难点是要能达到设计所要求的熔深。
换热器内凹式列管与管板的焊接性能分析
本次研究中的管板的材质是316L不锈钢，具有很好的焊接性能，但是其具有较小的热导率，线胀系数较大，在焊接的过程中，焊接接头的加热到冷却过程中，会产生较大的拉应力，这种拉应力的存在，很容易导致焊接过程中产生热裂纹，而本次研究中的列管选用的是00Cr17Ni14Mo2（GB/T24511：022Cr17Ni12Mo2），这种材质很容易形成具有较强方向性的柱状晶焊缝组织，这种焊缝组织的存在对于杂质的偏析是非常有利的，这样性质的存在有利于晶间液态夹层的存在，尤其是在P、S的含量较高的情况下，低熔点的共晶夹层很容易产生，它们的存在很容易加大焊缝的热裂纹倾向。
换热器内凹式列管与管板焊接材料的选择
正因为换热器的列管与管板具有以上的焊接特性，为了满足设计要求，在进行焊接材料的选择时，尤其要注意其焊接性能，本次研究中选择的焊接材料需要具有提高焊缝的金属抗裂性的性能，通过对各种焊接材料的性能进行分析，最终选择00Cr19Ni12Mo2（YB/T5092: H03Cr19Ni12Mo2Si)作为本次焊接中的焊丝，与列管与管板的相关焊接性能相比，该种材质的焊丝中的Cr含量有所升高，而Ni的含量有所降低，这种焊接特性能够有效的控制杂质的含量，并且该焊丝中的Mo、Si等元素，这能够使焊缝中形成少量铁素体与奥氏体共同组成的双相组织，对于焊缝中的裂纹的减少具有积极的促进作用，00Cr19Ni12Mo2（H03Cr19Ni12Mo2Si）焊丝的主要组成部分如表1所示。
表1 00Cr19Ni12Mo2（H03Cr19Ni12Mo2Si）的主要化学成分
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | |
| 标准值 | ≤0.03 | 0.3~0.65 | 1.0~2.5 | ≤0.03 | ≤0.03 | 18~20 | 11~14 | 2.0~3.0 |
| 实测值 | 0.021 | 0.32 | 1.6 | 0.011 | 0.004 | 19 | 10.54 | 2.19 |
换热器内凹式列管与管板焊接工艺选择
本次研究中，各主要焊接部件的规格及坡口形式为：（1）焊丝的材质是00Cr19Ni12Mo2（H03Cr19Ni12Mo2Si），直径为1.6毫米；（2）列管的材质为00Cr17Ni14Mo2（022Cr17Ni12Mo2），管径规格为14毫米×2毫米；（3）管板的材质是316L，管桥宽度为6毫米，厚度为35毫米，孔径为14.2毫米。焊接的坡口形式与分布图如图1所示。
本次研究中，焊接采用的主要焊接方法是手工钨极氩弧焊，本次焊接中对氩气的纯度具有较高的要求，本次试验中采用的氩气的纯度达到了99.9%，纯度非常的高，焊接过程中的电流极性采用的是直流正接的形式，焊接过程中的电流保持在60到70安培之间，焊接电压保持在14到16伏之间，在焊接的过程中，各层之间的温度要小于60摄氏度，焊接过程中的焊接位置是保持水平固定的。本次研究中的主要焊接工艺参数如表2所示。
表2 焊接工艺参数
| 焊接层次 | 焊接方法 | 填充金属 | 焊接 电流 |
电弧 电压 |
焊接 速度 |
|
| 种类 | 直径/mm | |||||
| 点固焊 | GTAW | — | — | 60~70 | 15~16 | — |
| 1 | GTAW | — | — | 70~75 | 15~16 | 150~160 |
| 2 | GTAW | H03Cr19Ni12Mo2Si | 1.6 | 60~65 | 14~15 | 70~80 |
