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铁岭亿达节能设备有限公司
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在生产过程中，对各类翅片管进行了相应的检验检测。在此通过对翅片管中焊接难度较大的一类SA335 P91耐热钢管与0Cr13钢带焊接质量的检测，从而对其焊接工艺进行分析，以期更好地开发和推广该类产品。 1 焊接工艺性能分析 1.1 基本原理 翅片管是在无缝钢管外圆上按一定的螺距缠绕钢带（钢带垂直于钢管外圆的表面），以高频电流作焊接热源， 利用高频电流的集肤效应和电热效应，局部加热钢管与钢带的接触面及待焊区，使接触面达到塑性可焊状态，同时在翅片外侧施加**锻力将接触处的金属氧化物、局部熔化物以及多余的塑态金属挤出，使钢管与翅片材料之间达到固态原子间的结合，从而实现接触面的塑性焊接， 1.2 SA335 P91耐热钢管和0Cr13钢带的焊接性 1.2.1 母材的材质状况见表1。 1.4.2 管带母材的焊接性能分析 P91属于ASME标准中的耐热钢牌号，相当于国内的9Cr1Mo钢，由于其合金含量较高，其组织特征为马氏体，具有相当高的空脆特性，供货状态为正火状态。在焊条电弧焊、氩弧焊等焊接方法中焊前预热和焊后热处理都是必不可少的。 0Cr13钢带属于铁素体-马氏体不锈钢，该类钢高温时在（α+γ） 区， 快冷时，γ可转变成M （马氏体），常温成铁素体-马氏体组织，由于有部份γ转变成M，该类钢有部分热处理强化作用。在一般焊接中，该类钢的焊接具有淬硬裂纹倾向。在两相区加热时间过长时，也有铁素体长大的倾向，加剧了焊接应力对焊缝的破坏作用。 但在翅片管高频焊中，由于焊接过程中高频电流的电热效应高度集中，电流穿透深度和影响区域都很小，**于宽2~3mm，深0.2~0.4mm的窄小范围内，发生热影响区相变，而由于邻近效应、电热效应造成的加热和热传导等原因使管上焊合点前20~50mm，后80~120mm范围内持续一定时间的加热、升温、降温的过程，起到了焊前预热，焊后回火的作用，可以消除其产生的淬硬裂纹倾向，这一点可以在后面的金相分析和硬度检验中得到证明。 另外，由于高频焊具有焊接速度快、加热过程短、母材熔融量小，且熔化金属基本上被全部排开、热影响区相当窄小、主要靠原子力结合的特点，所以因材质原因造成对母材的不良影响比较小。试验证明可以忽略。 2 工艺评定 2.1 试样的制备及焊接 2.1.1 焊接处理、**锻轮及电极的准备 对管料进行打砂处理，消除油污、锈迹、污物，不得有明显的凹坑； 钢带宽17.5mm， 保证边缘整齐，无毛刺、凹坑、卷边及拉裂。**锻轮的制备要保证其对钢带的夹持在圆周方向上松紧均匀适度（约有0.1~0.2mm余量），内件相对转动轻松自如。电极较身与触头间的焊接牢固可靠，冷却顺畅，无泄漏。 2.1.2焊接参数 2.2 试样的焊后检查 2.2.1 外观检测见表3。 结论：外观检测符合Q/SH.MM.2.5—2000《高频电阻焊螺旋翅片管技术条件》中要求，试样合格。 2.2.2 耐热钢P91与0Cr13翅片的接头金相组织检查 从图2可看出：没有夹渣、未熔合和裂纹。 从图3管侧金相图上看管侧从接合面起的组织依次为（淬火>回火）组织，回火马氏体，不完全正火组织（原组织铁素体F+正炎铁素体F'+正火珠光体P'）及正火组织（铁素体F+珠光体P）。 2.2.3 管侧硬度检查 在焊缝处开始，0~1mm的范围内选取11点，进行检查，结果见图4。 P91管的淬火硬度为HM300。此硬度表明，淬火区的马氏体已经发生了回火转变，因此P91管高频焊接后不需要进行热处理。因为管子淬火冷却后，在随后的翅片焊接中又受到临近效应的影响，重复受热，相当于回火处理。因此淬火组织已完全转变成回火组织，消除了淬硬裂纹产生的可能性，因此没有必要再重复进行回火处理。 2.2.4 剥带检查 （1）焊着率检查将支翅片管剥开2~3圈，每隔120°测一次，取焊缝平均宽度。依据焊着率=实际焊缝宽度/钢带名义厚度，取样测算焊着率，数据见表4。 （2）焊着强度检查将试样加工成单翅片试件，并在两侧焊上拉伸杆，如图5所示。抗拉强度按《高频电阻焊螺旋翅片管技术条件》标准规定，焊着强度的检测结果见表5。 2.2.5 绕片前后及剥片前后管的冲击试验 对比检查方法：分别选择了绕片前管材、剥开翅片后管侧母材、刨去焊缝热影响区后管母材进行冲击试验，结果见表6。 2.2.6 模拟工况热处理检查 检查方法：按翅片管使用的温度变化状况，制定了比使用工况的热处理更加严格的方案，按图5在翅片管上取弦长30mm的单片样品5件，对其反复做5次升降温处理。再按图5结构做抗拉试验，测出抗拉强度。工作温变过程及热处理曲线见图6。处理试验后的抗拉强度试验结果见表7。 由表5~表7的结果可见：翅片管试样的焊着强度在热处理前后基本一致， 都能满足使用工艺要求，符合标准要求。 3 产品的焊接 3.1 焊接工艺（见表2） 3.2 焊接过程状况 电压：阳极电压在焊接过程中，随栅流变化做50~100V幅度的变化。 电流：阳极电流在焊接过程中，随栅流变化做0.1~0.3A幅度的变化。 焊合点状况： 焊合点处发出耀眼的黄白色光，且连续稳定。 4 产品整体性能试验 刮声：翅片管任选部位做刮声试验，均发出清悦的声音。焊后修整：翅片管身上没有明显的翅片接头痕迹，带头过渡圆滑，与管表面平滑过渡。 外观尺寸检查：翅片高度14.8~15.4mm（标准≤25mm）；螺距5.95~6.05mm（标准3.8~40mm），翅片倾斜度0°~4°（标准≤8°）， 直线度0.3~0.8mm（标准≤1mm/m），5~8mm全长（标准≤10mm/全长） 水压试验：按图纸要求对此翅片管进行12MPa的水压试验，在加压、保压和卸压过程中，没有冒汗、蠕变和泄漏情况。、 5 结 论 分析试件检测及产品整体性能试验的结果可见，P91翅片管的焊接工艺能满足《高频电阻焊螺旋翅片管技术条件》标准及制造合同的要求， 工艺可靠；该类翅片管焊接成后，不必进行焊后热处理，简化了工艺，降低了成本，有推广价值。