本發明涉及一種鎳基管屏的焊接方法，尤其是一種鎳基膜式壁管屏的焊接方法。

背景技術：

目前，隨著煤氣化產業的興起和高參數鍋爐的發展，鎳基膜式壁管屏的應用也越來越廣泛。目前的鎳基膜式壁管屏通常是由鎳基管和鎳基扁鋼通過焊接而成，其使用的焊接方法為：將組成鎳基管屏的所有鎳基扁鋼從一側開始依次順序與各鎳基扁鋼兩端的鎳基管相焊接，直至將管屏的所有鎳基扁鋼全部焊完，且在焊接每條鎳基扁鋼時均為一次性將其全部焊滿。但是，由于鎳基扁鋼和鎳基管導熱系數較低，當使用該種焊接方法來焊接鎳基膜式壁管屏時，焊件（即鎳基管和鎳基扁鋼）的溫度會比較高，導致鎳基管屏在焊接過程中會發生變形，且變形量較大，嚴重影響鎳基管屏的尺寸精度。同時，由于鎳基材料在焊接時易形成方向性強的柱狀晶焊縫組織，有利于有害雜質偏析，且焊縫凝固過程中易形成低熔點共晶物，因此容易產生熱裂紋，這樣會導致返修，不僅增加了返修成本，而且還會影響鎳基管屏的加工周期及產品質量。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種鎳基膜式壁管屏焊接方法，采用本發明的焊接方法，可以有效地防止鎳基管屏發生變形及產生熱裂紋，從而保證鎳基管屏的尺寸精度要求，縮短鎳基管屏的生產周期，提高鎳基管屏的質量。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：鎳基膜式壁管屏焊接方法，包括以下步驟：

首先將至少兩根鎳基管和至少一條鎳基扁鋼間隔排列構成一個弧形管屏或直管屏；

然后在管屏上設置至少兩個用于防止管屏發生變形的防變形工裝；

然后將管屏按如下方式將各鎳基扁鋼與鎳基管對應焊接：

首先對管屏的一面進行對稱間隔焊接：各鎳基扁鋼的焊接順序為：首先焊接位于管屏中間位置的那條鎳基扁鋼，并以此鎳基扁鋼的軸線作為對稱軸，然后將位于對稱軸兩側的鎳基扁鋼進行對稱間隔焊接：即焊完對稱鎳基扁鋼后，再焊接其兩側的鎳基扁鋼時，均要間隔一條鎳基扁鋼不焊接，才繼續焊接下一條鎳基扁鋼，直至完成管屏該面的鎳基扁鋼的一輪焊接；然后再將一輪焊接后剩下的還未焊接的鎳基扁鋼進行從管屏中間向兩側焊接的二輪交替對稱焊接，直至將管屏該面的所有鎳基扁鋼全部焊接；單根鎳基扁鋼的焊接方式為：均從鎳基扁鋼的中間分別向其兩端焊接，且采用間斷焊接方式，即每焊接一定長度的焊縫后，均要間斷一定長度的焊縫不焊接；

然后將管屏翻面再對其另一面進行對稱間隔焊接：管屏該面的各鎳基扁鋼的焊接順序與前述的各鎳基扁鋼的焊接順序相同；在焊接單根鎳基扁鋼時，均從鎳基扁鋼的中間分別向其兩端焊接，且采用不間斷焊接方式，即在焊接每條鎳基扁鋼時，均一次性將整條鎳基扁鋼的焊縫全部焊滿；

最后將管屏再次翻面以將該面的未焊處全部焊滿：各鎳基扁鋼的焊接順序和單根鎳基扁鋼的焊接方式與第一次對該面的焊接相同；

上述所有的焊接操作均采用手工電弧焊焊接，且使用的焊接線能量均在10-15KJ/cm之間；可以有效地防止焊縫在冷卻過程中產生熱裂紋。

在管屏的整個焊接過程中，始終保持管屏的所有鎳基管內一直有冷卻水在流動。冷卻水可以有效地降低管屏溫度，使管屏不容易發生變形，同時，冷卻水還能降低道間溫度，防止焊縫處過熱，以避免晶粒粗大增大偏析程度，從而防止焊縫產生熱裂紋。

進一步地，所述的防變形工裝包括相互可拆卸連接的夾持件和固定件，所述夾持件的形狀與管屏的形狀相適應，兩個所述的夾持件沿著垂直于鎳基管軸線的方向分別置于管屏的同一位置的正反面上，夾持件的長度大于或等于管屏的寬度，兩個夾持件的兩端分別通過一個所述的固定件連接固定。防止管屏在焊接過程中發生變形。

進一步地，管屏上相鄰的兩個防變形工裝之間的間隔距離小于或等于2000mm，且相鄰的兩個防變形工裝通過至少一個縱向固定件固定連接。增強防變形工裝的穩定性。

進一步地，在采用間斷焊接方式焊接每條鎳基扁鋼時，均從鎳基扁鋼的中間分別向其兩端焊接，每焊接150-250mm長度的焊縫后，均要間斷150-250mm長度的焊縫不焊接。

進一步地，管屏的所有鎳基管均通過橡膠管相互串聯為一條管串，管串的一端為進水端，另一端為出水端，從進水端通入冷卻水，使冷卻水流經所有的鎳基管后再從出水端流出。

本發明的有益效果是：采用本發明的焊接方法可以有效地防止鎳基管屏在焊接過程中發生變形及產生熱裂紋，從而保證鎳基管屏的尺寸精度要求、減小鎳基管屏的返修量、縮短鎳基管屏的生產周期及提高鎳基管屏的質量。

附圖說明

圖1是本發明的弧形管屏的正視圖。

圖2是圖1的弧形管屏的俯視圖。

圖3是本發明實施例1的弧形管屏的正面結構圖。

圖4是本發明實施例1的弧形管屏的反面結構圖。

圖中標記為：1-鎳基管，2-鎳基扁鋼，3-防變形工裝，4-縱向固定件，5-加持件，6-固定件，7-一號扁鋼，8-二號扁鋼，9-三號扁鋼，10-四號扁鋼，11-五號扁鋼，12-六號扁鋼，13-七號扁鋼，14-八號扁鋼，15-九號扁鋼。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

本發明的鎳基膜式壁管屏焊接方法，包括以下步驟：

首先將至少兩根鎳基管1和至少一條鎳基扁鋼2間隔排列構成一個弧形管屏或直管屏；

然后在管屏上設置至少兩個用于防止管屏發生變形的防變形工裝3；

然后將管屏按如下方式將各鎳基扁鋼2與鎳基管1對應焊接：

首先對管屏的一面進行對稱間隔焊接：各鎳基扁鋼2的焊接順序為：首先焊接位于管屏中間位置的那條鎳基扁鋼，并以此鎳基扁鋼的軸線作為對稱軸，然后將位于對稱軸兩側的鎳基扁鋼進行對稱間隔焊接：即焊完對稱鎳基扁鋼后，再焊接其兩側的鎳基扁鋼時，均要間隔一條鎳基扁鋼不焊接，才繼續焊接下一條鎳基扁鋼，直至完成管屏該面的鎳基扁鋼的一輪焊接；然后再將一輪焊接后剩下的還未焊接的鎳基扁鋼進行從管屏中間向兩側焊接的二輪交替對稱焊接，直至將管屏該面的所有鎳基扁鋼全部焊接；單根鎳基扁鋼2的焊接方式為：均從鎳基扁鋼的中間分別向其兩端焊接，且采用間斷焊接方式，即每焊接一定長度的焊縫后，均要間斷一定長度的焊縫不焊接；

然后將管屏翻面再對其另一面進行對稱間隔焊接：管屏該面各鎳基扁鋼2的焊接順序與前述的各鎳基扁鋼的焊接順序相同；在焊接單根鎳基扁鋼2時，均從鎳基扁鋼的中間分別向其兩端焊接，且采用不間斷焊接方式，即在焊接每條鎳基扁鋼時，均一次性將整條鎳基扁鋼的焊縫全部焊滿；

最后將管屏再次翻面以將該面的未焊處全部焊滿：各鎳基扁鋼2的焊接順序和單根鎳基扁鋼2的焊接方式與第一次對該面的焊接相同；

上述所有的焊接操作均采用手工電弧焊焊接，且使用的焊接線能量均在10-15KJ/cm之間；

在管屏的整個焊接過程中，始終保持管屏的所有鎳基管1內一直有冷卻水在流動。

所述的防變形工裝3包括相互可拆卸連接的夾持件5和固定件6，所述夾持件5的形狀與管屏的形狀相適應，兩個所述的夾持件5沿著垂直于鎳基管1軸線的方向分別置于管屏的同一位置的正反面上，夾持件5的長度大于或等于管屏的寬度，兩個夾持件5的兩端分別通過一個所述的固定件6連接固定。

管屏上相鄰的兩個防變形工裝3之間的間隔距離小于或等于2000mm，且相鄰的兩個防變形工裝3通過至少一個縱向固定件4固定連接。

在采用間斷焊接方式焊接每條鎳基扁鋼2時，均從鎳基扁鋼2的中間分別向其兩端焊接，每焊接150-250mm長度的焊縫后，均要間斷150-250mm長度的焊縫不焊接。焊接每條鎳基扁鋼時，能夠保證每條鎳基扁鋼和位于其兩側的鎳基管均不會發生變形。

管屏的所有鎳基管2均通過橡膠管相互串聯為一條管串，管串的一端為進水端，另一端為出水端，從進水端通入冷卻水，使冷卻水流經所有的鎳基管2后再從出水端流出。

實施例

本發明的鎳基膜式壁管屏焊接方法，包括以下步驟：

首先將十根長度為2000mm的鎳基管和九條長度稍短于鎳基管的鎳基扁鋼相互間隔排列構成一個弧形管屏；由于管屏的長度為2000mm，所以能在管屏上設置至少兩個防變形工裝，此實施例的管屏上設置有兩個防變形工裝，兩個防變形工裝分別設置在管屏的頂部及底部；防變形工裝的制作過程為：首先將兩個形狀與弧形管屏形狀相適應的夾持件沿著垂直于鎳基管軸線的方向分別置于管屏的同一位置的正反面上，且使夾持件與弧形管屏的表面緊密貼合，夾持件的長度稍大于管屏的寬度，然后再使用兩個固定件分別將兩個夾持件的兩端通過焊接固定連接即可，通過在管屏的頂部和底部分別設置一個防變形工裝，可以在一定程度上防止后述的管屏在焊接的過程中發生變形。為了進一步增強防變形工裝的穩定性，再使用三條縱向固定鋼分別將兩防變形工裝的兩端及中部通過焊接連接固定，此處的縱向固定鋼采用的是槽鋼。

然后將弧形管屏的十根鎳基管采用橡膠管相互串聯為一條管串，管串的一端為進水端，另一端為出水端，在后述的弧形管屏的整個焊接過程中需要一直向管串內通入冷卻水，冷卻水從進水端進入并流經整個管串后再從出水端流出。當管屏在焊接時，通過流動冷卻水的冷卻作用可以有效地降低管屏的溫度，使管屏不容易發生變形，并且，冷卻水還能降低道間溫度，防止焊縫處過熱，以避免晶粒粗大增大偏析程度，從而起到防止焊縫產生熱裂紋的作用。另外，由于本發明的冷卻水只在管串內進行一次性流動，再加上后述的對管屏采取了獨特的焊接方式，使得本發明的冷卻水在將管屏冷卻后再從出水管流出時，其溫度也不會上升得太高，所以本發明的冷卻水只需使用常溫冷水即可滿足降低要求，不需要對常溫冷水進行降溫處理以獲得溫度更低的冷卻水。

最后將弧形管屏按如下方式將各鎳基扁鋼與鎳基管對應焊接：

首先對管屏的一面（視為管屏的正面）進行對稱間隔焊接：各鎳基扁鋼的焊接順序為：首先焊接位于管屏中間位置的五號扁鋼11，并以五號扁鋼11的軸線作為對稱軸，然后將位于對稱軸兩側的八條鎳基扁鋼進行對稱間隔焊接：即焊完五號扁鋼11后，再依次焊接七號扁鋼13、三號扁鋼9、九號扁鋼15及一號扁鋼7，此時就完成了對管屏正面寬度方向的鎳基扁鋼的一輪焊接；然后再將一輪焊接剩下的還未焊接的鎳基扁鋼進行二輪交替對稱焊接，焊接順序為：六號扁鋼12、四號扁鋼10、八號扁鋼14及二號扁鋼8，此時管屏正面的所有鎳基扁鋼就已全部焊完；單條鎳基扁鋼的焊接方式為：均從鎳基扁鋼的中間分別向其兩端焊接，且采用對稱間斷焊接方式，即每焊接200mm長度的焊縫后，均要間斷200mm長度的焊縫不焊接。

然后將管屏翻面再對其另一面（即管屏的反面）進行對稱間隔焊接：管屏反面各鎳基扁鋼2的焊接順序與正面的各鎳基扁鋼的焊接順序相同；在焊接單根鎳基扁鋼2時，均從鎳基扁鋼的中間分別向其兩端焊接，且采用不間斷焊接方式，即在焊接每條鎳基扁鋼時，均一次性將整條鎳基扁鋼的焊縫全部焊滿；

最后將管屏再次翻面以將其正面的未焊處全部焊滿：各鎳基扁鋼的焊接順序為：首先將位于管屏中間位置的具有焊接間斷的五號扁鋼11全部焊滿，并以五號扁鋼11的軸線作為對稱軸，然后將位于對稱軸兩側的具有焊接間斷的八條鎳基扁鋼進行對稱間隔焊接：即將五號扁鋼11全部焊滿后，再依次將焊接七號扁鋼13、三號扁鋼9、九號扁鋼15及一號扁鋼7全部焊滿，此時就完成了對管屏正面具有焊接間斷的鎳基扁鋼的一輪焊接；然后再將一輪焊接剩下的還具有焊接間斷的鎳基扁鋼進行二輪交替對稱焊滿焊接，焊接順序為：六號扁鋼12、四號扁鋼10、八號扁鋼14及二號扁鋼8，此時管屏正面的所有鎳基扁鋼就已全部焊滿；單根鎳基扁鋼的焊接方式為：均從鎳基扁鋼的中間分別向其兩端焊接，直至將整條鎳基扁鋼全部焊滿。

本發明的管屏采用了對稱間隔的焊接方式，當對五號扁鋼11進行焊接時，由于才剛開始焊接，所以五號扁鋼11和位于其兩側的鎳基管的溫度均為常溫，所以在焊接五號扁鋼11時，五號扁鋼11和位于其兩側的鎳基管基本不會發生變形，當五號扁鋼11焊接完成后，再對七號扁鋼13進行焊接時，由于中間隔著兩根鎳基管和一條六號扁鋼12，使得由焊接五號扁鋼11而產生的熱量不會傳遞到七號扁鋼13上，所以在對七號扁鋼13進行焊接時，七號扁鋼13的溫度和位于其兩側的鎳基管的溫度幾乎同樣為常溫，所以能夠保證七號扁鋼13和位于其兩側的鎳基管基本不會發生變形，當七號扁鋼13焊接完成后，再對三號扁鋼9進行焊接時，同理，可以保證三號扁鋼9和位于其兩側的鎳基管基本不會發生變形，以此類推，完成對九條鎳基扁鋼的焊接，從而保證整個管屏在焊接過程中基本不會發生變形。同時，對稱焊接方式本身也可以在一定程度上防止鎳基管和鎳基扁鋼發生變形，因為在對稱焊接的過程中，因一側的鎳基扁鋼和鎳基管產生的變形可以通過另一側的鎳基扁鋼和鎳基管產生的變形來相互抵消，所以能進一步保證整個管屏不會發生變形。另外，本發明的管屏在焊接其正面的所有鎳基扁鋼時，均采用了對稱間斷焊接的方式，即在焊接每條鎳基扁鋼時，均是從其中間分別向兩端焊接的，且每焊接200mm長度的焊縫后，均要間斷200mm長度的焊縫不焊接，當把鎳基扁鋼中間的200mm長度的焊縫焊完后，要間斷200mm長度的焊縫不焊接，使得因焊接鎳基扁鋼中間的200mm長度的焊縫而產生的熱量將傳遞給與其相連的200mm長度的間斷焊縫，只有少許的能量將傳遞到下一段需要焊接的200mm長度的焊縫上，從而該段200mm長度的焊縫兩側的鎳基管和鎳基扁鋼具有較低的溫度，所以在焊接這段200mm長度的焊縫時，其兩側的鎳基管和鎳基扁鋼基本不會發生變形，以此類推，完成對九條鎳基扁鋼的焊接，從而保證整個管屏在焊接過程中基本不會發生變形。另外，所述的焊接焊縫及間斷焊縫的長度顯然是由鎳基扁鋼和鎳基管的長度決定的，。

上述所有的焊接操作均采用手工電弧焊焊接，考慮到鎳基扁鋼和鎳基管熱裂紋傾向較大的特性，為了能有效地防止焊縫在冷卻過程中產生熱裂紋，需要使用與鎳基材料相匹配的焊接線能量并控制道間溫度，經過發明人多次試驗發現，當管內通冷卻水控制道間溫度時，手工電弧焊使用的焊接線能量控制在10-15KJ/cm之間，能夠非常有效地防止焊縫產生熱裂紋，本實施例所使用的焊接線能量為12KJ/cm。

綜上所述，采用本發明的焊接方法焊接而成的鎳基管屏，其不會發生變形及產生熱裂紋，從而保證了鎳基管屏的尺寸精度要求，同時，還減小了鎳基管屏的返修量，縮短了鎳基管屏的生產周期及提高了鎳基管屏的質量。