内孔焊在换热管与管板连接中的应用及焊接要点在石油、化工、医药和核工业中，换热器的应用广泛，在管壳式换热器的设计、制造过程中，换热管与管板之间的连接质量决定了换热器的优劣和使用寿命。常规焊接结构管子与管板孔之间存在间隙，易产生间隙腐蚀、过热等问题，角接的焊接接头易产生应力集中，造成应力腐蚀开裂。因此，换热器管子与管板的连接一直是国内外技术人员关注的焦点。
1 内孔焊的提出GB/T 151-2014热交换器第6.6条换热管与管板的连接中，在1999版的GB 151的强度胀接、强度焊接和胀焊并用的基础上，增加了第4种换热管与管板的连接方式，即内孔焊。新版151给出了4种内孔焊接头形式，见下图。
图1 新版151给出的内孔焊接头形式
2 内孔焊的特点内孔焊在换热管与管板的连接中的应用，并不是最近刚出现的新技术，在卡萨利和托普索设计的废锅中经常采用这种结构，国内的压力容器制造厂也有过内孔焊产品的制造经验。以新版151给出的4种内孔焊接头形式中的图a为例（这也是应用最为广泛的内孔焊形式），与普通端面形式的管端焊结构进行分析比较。
图2 内孔焊结构
图3 端面焊角接结构
与普通换热器管端焊的角接结构（如图3）相比，内孔焊具有以下优点：
（1）内孔焊焊缝置于低温的壳程介质中，焊接接头的工作状态得到改善；
（2）采用全焊透的对接焊接接头，没有应力集中，从而提高了焊接接头的疲劳强度，且不易产生根部裂纹，焊缝使用寿命高；
（3）内孔焊消除了端面焊换热管与管板之间的缝隙，提高了焊接接头的抗缝隙腐蚀和抗应力腐蚀的能力。并有利于设备的清洗和维修。
（4）可以对焊缝进行100%RT或者100%UT检验，提高了焊缝的可靠性。
但是，内孔焊也存在不足之处：
（1）对管板的孔径尺寸、位置精度、凸台尺寸精度以及换热管端部垂直度等要求很高；
（2）对管板与换热管的装配要求严，要确保换热管与管孔的错边量、间隙等；
（3）由于无法观察熔池形状并实时调整焊接参数，需确保焊接的稳定再现性；
（4）返修困难，实际产品可能根本无法返修；
（5）受管板孔径尺寸限制，大部分内孔焊难以实现填丝焊，容易造成焊缝减薄、极易产生气孔等缺陷；
（6）无论是全位置焊还是横焊，均会在管孔内部形成下塌，影响管孔内部尺寸。
3 内孔焊的焊接要点（1）采用带有自锁结构的焊接坡口；
图4 带有锁口结构的焊接坡口
（2）采用顶紧工装，确保换热管管端与管板间的装配间隙；
（3）采用对中工装，确保换热管管端与管板间的错边量；
（4）焊前严格清理，做好防尘措施；
（5）根据焊接位置，分区采用不同参数焊接；
图5 全位置焊分区示意图
（6）焊接产品前，先焊接模拟件，检测合格后再焊接产品；
焊接过程中从人、机、料、法、环的角度全面控制焊接质量，可以获得稳定的焊缝，焊缝剖面图如下。
图6 焊缝剖面图
作者简介：于?B，男，大学本科学历，工程师，国际焊接工程师，发表论文7篇，申请实用新型专利5项，发明专利3项。主要从事于承压设备的焊接工艺和焊接设备工作。
