高频电阻焊螺旋翅片管的前景展望论文_康帅

摘要：伴随着科技日新月异的发展，对石油化工设备的要求也越来越高，对于新技术的开发及应用就显得十分重要。本文主要针对高频电阻焊螺旋翅片管，从发展历程，制造工艺，检验验收，应用前景几个方面展开讨论，希望通过本文的论述，能够为该领域的工程技术人员提供参考。

关键词：高频电阻焊；翅片管；检验；缺陷

1、高频翅片管焊接原理

高频翅片管的焊接原理是利用高频电流的集肤效应，对翅片的边缘和待焊基管部位加热，使其熔化，然后再施加一个外力，将二者挤压在一起，从而达到焊接的目的。高频翅片管的特点主要有：①生产效率高，可实现连续绕制和自动化焊接，从基管的抛光到翅片的焊接一气呵成；②热影响区小，由于高频电流的集肤效应，其电热能只在管子表面聚集，不会对管壁内部组织产生影响；③接头强度高，焊接之前，通过焊接工艺评定，接头抗拉强度可达到170MPa以上，保证了翅片管的服役安全，拉伸试样如图1.

图1 拉伸试样

2、制造工艺

翅片管的翅片按照形状不同分为整体形和锯齿形两种，锯齿形又分为U形锯齿形和V形锯齿形，如图2所示

图2 翅片形式

翅片管的制造主要包含两大部分，即基管抛光和翅片焊接，基管和钢带在焊接前，要去除表面的氧化物，锈迹，水渍，油漆涂层等影响焊接质量的杂质，以露出金属光泽为合格；在正式施焊之前，要做焊接工艺评定，主要考察焊接接头的抗拉强度、熔深、结合率，必须符合相关标准要求，施焊人员严格执行焊接工艺规程，焊接过程中，允许基管表面和翅片产生色变，焊后不需要进行热处理，若绕制过程中翅片断裂，则应将翅片对接焊接后方可继续绕制。基管通常使用无拼接的无缝管，若采用拼接管，则拼缝应有合格的工艺评定支持，且应进行100%磁粉或渗透表面检查，100%射线或超声检查合格，然后将焊缝余高磨平，使用Cr-Mo耐热钢做基管时，拼缝应严格控制好“四把火”（预热、层温、后热、终热）的温度和保温时间。

3、检验及验收

翅片管的检验及验收分为原材料检验，过程检验，成品检验，分述如下：

图3 翅片钢带 图4 高频焊接

图5 成品翅片管

①原材料检验，对于到厂的基管和钢带按要求进行复验，按炉复验化学成分，按批复验力学性能，应用于有晶间腐蚀环境的奥氏体不锈钢管和钢带还应进行晶间腐蚀试验，审查质保书是否合格，检查材料表面的原始标记是否齐全、正确，炉批号等是否与质保书保持一致，尺寸规格是否满足订货技术条件，经复验合格的材料，才能用于生产制造，钢带见图3.

②过程检验，过程检验主要是检查焊接工艺参数是否满足工艺要求，如：交流电流、直流电压、直流电流、栅极直流电流、转速、施加压力、冷却介质、焊前是否抛光除锈等，如果有超出工艺范围的，应立即停止，调整工艺参数后重新施焊，同时注意核对所焊基管和钢带牌号是否符合工艺要求，见图4.

③成品检验，成品检验要从首件开始按批进行，主要检查总长度、翅片长度、两端光管长度、直线度、倾伏角、翅片高度、单位长度内的翅片数、焊接中断间距等，重点检查焊接接头是否有未熔合、飞溅及挤出物过多等缺陷，见图5.

4、常见缺陷

基管缺陷

①凹坑、划伤、麻点，可能是基管自带，也可能是运输及吊装过程中碰撞产生的，对于这类影响翅片焊接的连续性和焊着率的缺陷，要在绕制翅片前打磨去除，使之与周围圆滑过渡，并测厚检测是否满足最小壁厚要求，不允许深度超过0.3mm的凹坑存在。

②直线度，如果直线度超标，在基管旋转时其运动轨迹是一个不规则的圆，将会影响翅片的焊接附着率，一般要求在任意3m内，直线度不大于2.5mm，且在总长度内直线度不大于6mm，以保证焊接质量。

翅片缺陷

①倾伏角过大

合格的翅片管焊接后，翅片应是垂直于基管的，如果翅片不垂直于基管，就会产生一个夹角，称为倾伏角，一般要求倾伏角不大于10°，否则会导致翅片传热不均匀，烟气流通不畅，局部热应力过大，影响传热效率；焊接不牢固，不对称，机械损伤等都会造成倾伏角过大，在生产过程中应密切关注。

②翅片厚度减薄

翅片厚度减薄主要来自于两个方面，一是盘卷钢板在切割成盘卷钢带时会将钢带拉薄，二是在翅片绕制过程中，原来的平钢带会被侧弯成圆弧状，翅片外缘顶部会被拉伸减薄，导致传热截面积变小，缩短翅片管使用寿命，

翅根缺陷

①翅根焊瘤

当焊接工艺参数不合适或基管表面清理不彻底时，就会有较多铁锈形成的熔化态氧化物挤出并聚集在有锈迹的地方，造成表面应力过大，容易积垢，降低传热效率，在施焊前要彻底清除基管表面的污垢、锈迹、涂层等有害杂质，焊接时严格遵守工艺文件。

②翅根焊渣

当电流过大、转速过慢时，熔化过多的金属就会堆积在翅根两侧，引起积垢，降低传热效果，因此，合适的转速和工艺参数是保证焊接质量的关键。

③翅根飞溅

当电流过大、转速过快时，熔融态的金属挤出物还未来得及结晶凝固，就被因高速旋转而产生的离心力带走，成为飞溅，而真正用于连接的金属就会减少；此时的飞溅会与翅片有一夹角，不再与翅片垂直，在夹角内容易引起污垢聚集，缝隙腐蚀，增加烟气流通阻力，影响换热效果。

5、总结

高频电阻焊螺旋翅片管已在石化行业内大量应用，尤其是乙烯裂解炉的对流段模块，通过使用翅片管，降低了排烟温度，提高了装置的热效率，有利于节能减排，节能降耗和环境保护，无论是从经济角度还是从环保角度，翅片管的研发和应用都极具价值，将有很大的市场空间。

参考文献：

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[2]卓宁 孙家庆 徐开义 王坚 潘荣璋 庞韵 螺旋翅片管热管技术在锅炉及冶金、环保等预热回收设备上的应用 锅炉技术 1995年2月

[3]黄靖国 高频焊螺旋翅片管的制造及在石化工业中的应用 广州化工 2002年30卷第3期

[4]陈孙艺 李军 张浩帆 刘传宝 SH/T3415-2005 高频电阻焊螺旋翅片管

论文作者:康帅

论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期

论文发表时间:2020/4/21

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