1、熱水器水箱焊接現(xiàn)狀的研究石南輝（哈爾濱華德學(xué)院 焊接教研室 黑龍江 哈爾濱 150025）摘 要：對各種熱水器水箱（俗稱內(nèi)膽）的材質(zhì)及所采用的焊接工藝方法進行介紹，對燃?xì)鉄崴魉洹⑻柲軣崴魉洹㈦姛崴魉浼盁岜脽崴魉涞牟馁|(zhì)及焊接方法進行介紹,其中重點對太陽能熱水器水箱和電熱水器水箱的焊接工藝加以論述，希望能為大家了解熱水器水箱的制造提供借鑒。關(guān)鍵詞： 燃?xì)鉄崴?；電熱水器；太陽能熱水器；空氣能熱泵熱水器；水箱；?nèi)膽；焊接 The present situation of the water heater tank welding researchShi Nan-hui(Harbin

2、 institute of huade The welding conditions Heilongjiang Harbin 150025)Abstract: For a variety of the water heater tank (commonly known as the tank) material and welding technology adopted by the method are introduced, For gas water heater tank/ The solar water heater tank/Electric water heater tank

3、and Heat pump water heater tank The material and welding method are introduced, Which focus on the solar water heater tank and electric water heater tank welding process, I hope for you to understand the water heater tank manufacturing for reference.Keywords: Water heater burning gas; Electric water

4、 heater; The solar water heater; Air can heat pump water heater; The water tank; The tank; welding0 前言熱水器，顧名思義就是一種提供熱水的裝置。從加熱方式上熱水器大致可以分成兩種即熱式熱水器、儲熱式熱水器?，F(xiàn)在市面上的熱水器主要有燃?xì)鉄崴?、太陽能熱水器、電熱水器及空氣能熱泵熱水器等。其中，太陽能熱水器、電熱水器以及空氣能熱泵熱水器均為儲熱式的熱水器；燃?xì)鉄崴魇堑湫偷募礋崾綗崴鳎鞜崾诫姛崴饕矊儆诩礋崾綗崴?。燃?xì)鉄崴鞯乃?即熱交換器部分)材質(zhì)有鋁合金和純銅兩種。太陽能熱水器的水箱（俗

5、稱內(nèi)膽）也有兩種情況，一般非承壓式太陽能熱水器水箱材質(zhì)為奧氏體不銹鋼；承壓式太陽能熱水器水箱材質(zhì)為低碳鋼焊后搪瓷，此外也有一部分為奧氏體不銹鋼材質(zhì)，近年來還出現(xiàn)了納米高分子材料（納米聚丙烯改性樹脂）內(nèi)膽。電熱水器水箱材質(zhì)多為低碳鋼（冷軋鋼板）焊后搪瓷（青島海爾電熱水器內(nèi)膽用熱軋酸洗鋼RST330）、奧氏體不銹鋼和熱浸鋅水箱，此外還出現(xiàn)了電熱水器專用水晶內(nèi)膽（水晶內(nèi)膽是將內(nèi)膽的承壓層、防漏層分離設(shè)計又有機結(jié)合而成的內(nèi)膽其承壓層采用1.2mm 2.0mm厚冷軋鋼板制作防漏層采用4.0mm 特殊合成高分子材料經(jīng)過鋼晶一體化工藝將整個內(nèi)膽表面及開口處渾然一體無任何焊縫從而真正形成沒有焊縫的內(nèi)膽。由于其

6、形成后的顏色一般為白玉色類似于水晶所以稱為水晶“內(nèi)膽”?！八А笔且环N特殊合成高分子材料這種與一般人所知的工程塑料如ABC、聚碳酸有天壤之別它具有超長的綜合能力而且在100以下幾乎不溶于任何溶劑(如酒精、汽油、甲醇、強酸、強堿), 所以其防垢效果尤為出眾。但其形成工藝要求較高，對制作工藝的每一個過程均要求加以嚴(yán)格控制）。空氣能熱泵熱水器水箱主要分為承壓式和非承壓式。其中承壓水箱主要有不銹鋼承壓水箱和搪瓷承壓水箱兩種，目前空氣能熱泵熱水器市場上絕大部分產(chǎn)品采用的是不銹鋼水箱。各種熱水器水箱（內(nèi)膽）一般均需要進行焊接（除納米高分子材料），只是所采用的焊接工藝方法不同而已。1 燃?xì)鉄崴魉渲坪附庸?/p>

7、藝燃?xì)鉄崴饔蓺んw、熱交換器系統(tǒng)、燃?xì)庀到y(tǒng)、水路系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)和安全自動控制系統(tǒng)組成。其中熱交換器（俗稱水箱）主要由燃燒室、換熱器兩部分組成。主要作用是提供熱水器燃?xì)馊紵枰目臻g是熱水器的核心部件，主要作用是將熱水器燃?xì)馊紵尫诺臒崃客ㄟ^熱交換過程，將熱交換器內(nèi)流動的冷水，加熱到用戶所需要的溫度。熱交換器（水箱）的材質(zhì)一般為鋁合金或純銅，材質(zhì)為鋁合金的熱交換器（水箱）一般采用連續(xù)釬焊技術(shù)進行焊接；材質(zhì)為純銅的熱交換器（水箱）一般采用銅浸錫鉛技術(shù)進行焊接。2 太陽能熱水器水箱焊接工藝2.1 太陽能熱水器水箱簡介一個典型的太陽能熱水器由太陽能集熱器和儲水箱組成。太陽能熱水器儲水箱主要有兩種形式

8、：一種是非承壓式的水箱，另一種是承壓形式的水箱。非承壓式水箱主要材質(zhì)為奧氏體不銹鋼，牌號主要為SUS304，采用的焊接工藝主要是氬弧焊和電阻焊。承壓式水箱的材質(zhì)主要有低碳鋼和不銹鋼兩種；其中低碳鋼（牌號為Q235A）材質(zhì)，采用的焊接工藝主要是CO2氣體保護焊，焊后對水箱內(nèi)部進行搪瓷處理；不銹鋼材質(zhì)主要是奧氏體不銹鋼（主要牌號SUS304、SUS316、SUS304L和SUS316L等）和鐵素體不銹鋼（主要牌號SUS444），不銹鋼材質(zhì)水箱主要采用氬弧焊焊接方法，低碳鋼材質(zhì)水箱多采用CO2氣保焊進行焊接。其中電阻焊采用搭接接頭和卷邊接頭形式；氬弧焊和CO2氣保焊采用I型坡口或V型坡口。此外還有納

9、米高分子材料水箱是一次整體成形技術(shù)。2.2 太陽能熱水器水箱焊接工藝太陽能熱水器水箱的焊接主要涉及電阻焊和鎢極氬弧焊兩種焊接方法。無極氬弧焊又有自動和手工兩種，其中自動鎢極氬弧焊只是用于內(nèi)膽筒體縱縫的焊接，坡口形式為I形對接，此時要求對口間隙非常嚴(yán)格且坡口處的焊前清理要求也非常嚴(yán)格，而且焊縫坡口邊不能有飛邊毛刺等缺陷（即要求上道工序剪板下料要有足夠高的精度，普通剪板機很難達到要求），否則焊接過程中會燒穿，造成焊接質(zhì)量缺陷，返修量大，且造成了質(zhì)量隱患。在實際生產(chǎn)過程中沒有很好推廣使用。逐漸被后來的質(zhì)量好、成本低、效率高電阻焊所替代；手工鎢極氬弧焊主要是用在內(nèi)膽筒體與端蓋及水箱水嘴的焊接，因其設(shè)備

10、投資少，操作靈活等特點，在最初太陽能熱水器儲水箱內(nèi)膽焊接過程中得到了很好的推廣，但其生產(chǎn)效率低，成本高、焊接質(zhì)量受人為因素影響較大等缺點，以及電阻縫焊的突出優(yōu)點，內(nèi)膽筒體與端蓋環(huán)焊縫焊接也逐漸由電阻縫焊所替代。最后形成了現(xiàn)在完全由電阻焊焊接熱水器內(nèi)膽的制造工藝。2.2.1電阻焊工藝電阻焊在熱水器水箱制造中應(yīng)用主要是點焊和縫焊。點焊主要是用在熱水器水箱附件的點焊和內(nèi)膽內(nèi)蓋的點焊定位等?？p焊主要是熱水器水箱內(nèi)膽的縱焊縫焊接和內(nèi)膽與端蓋的焊環(huán)縫焊接，水箱環(huán)縫焊接設(shè)備如圖1所示，水箱縱縫焊接設(shè)備如圖2所示，水箱縱縫定位點焊如圖3所示，水箱縱縫焊接如圖4，水箱環(huán)縫焊接如圖5所示，太陽能熱水器集成化自動化

11、焊接專用機械如圖6所示。1） 電阻縫焊工藝參數(shù)，見表1表1 電阻縫焊工藝參數(shù)搭接量（mm）電極端面寬度（mm）電極壓力（kN）焊接時間與休止時間比值焊接電流（kA）焊接速度（mm/min）6.08.04.05.03.55.01.25:12:16.07.570100電阻縫焊主要用于水箱內(nèi)膽縱焊縫、環(huán)焊縫的焊接及水箱內(nèi)膽機械化生產(chǎn)線的應(yīng)用焊接等。2）焊接工藝要點a) 電極表面要保持清潔，電極接觸面寬度尺寸要保證，要經(jīng)常修磨（可采用車床車削或板銼銼削）。b) 奧氏體不銹鋼電焊焊接過程中要采取強制水冷措施，對焊接電極及焊接質(zhì)量都是有好處的。c) 焊縫搭接位置及周圍10mm范圍內(nèi)要清理干凈，保證無油污、

12、雜物等，最好用丙酮或酒精進行清洗。d) 每次正式焊接產(chǎn)品焊縫前，均應(yīng)對焊接規(guī)范進行驗證，即檢驗試板焊接質(zhì)量是否滿足質(zhì)量要求，主要是進行手工撕裂試驗。 圖1水箱環(huán)縫焊接設(shè)備 圖2水箱縱縫焊接設(shè)備 圖3水箱縱縫定位點焊 圖4水箱縱縫焊接 圖5水箱環(huán)縫焊接 圖6太陽能熱水器集成化 自動化焊接專用機械2.2.2 鎢極氬弧焊工藝1）手工鎢極氬弧焊工藝參數(shù)，見表2表2 手工鎢極氬弧焊工藝參數(shù)焊接設(shè)備電源極性鎢極直徑（mm）焊接電壓（V）焊接電流（A）氬氣流量（L/min）手工脈沖鎢極氬弧焊直流正接2.0912V60901015手工鎢極氬弧焊（TIG）主要用于補焊或水嘴的角焊縫焊接，一般不進行根部保護。2）

13、自動鎢極氬弧焊工藝參數(shù),見表3 表3 自動鎢極氬弧焊工藝參數(shù)焊接設(shè)備電源極性鎢極直徑（mm）焊接電壓（V）焊接電流（A）焊接速度（mm/min）氬氣流量（L/min）保護氣體純度脈沖焊接直縫專用設(shè)備直流正接2.0912V6090507081299.95%Ar自動鎢極氬弧焊主要用于水箱縱縫焊接及承壓水箱水嘴的焊接等，縱縫自動鎢極氬弧焊如圖7所示，水嘴自動鎢極氬弧焊如圖8所示。圖7 縱縫自動鎢極氬弧焊 圖8 水嘴自動鎢極氬弧焊3 電熱水器水箱焊接工藝3.1 電熱水器水箱簡介電熱水器水箱材質(zhì)主要是低碳鋼（冷軋鋼板）、不銹鋼和熱軋酸洗鋼RST330，與太陽能承壓熱水器水箱材質(zhì)類似。低碳鋼（冷軋鋼板）和

14、熱軋酸洗鋼RST330一般采用CO2氣體保護焊焊接工藝，其縱縫坡口型式為I型對接坡口，環(huán)峰為帶襯墊I型對接坡口，焊后對水箱內(nèi)部進行搪瓷處理。不銹鋼材質(zhì)主要有奧氏體不銹鋼（主要牌號SUS304、SUS316、SUS304L和SUS316L等）和鐵素體不銹鋼（主要牌號SUS444），個別奧氏體不銹鋼板材厚度僅為1.5mm，焊接方法一般采用熔化極氬弧焊（MIG），小批量也有采用手工鎢極氬弧焊手動填絲；鐵素體不銹鋼采用的焊接方法與奧氏體不銹鋼相同；坡口形式一般采用V型坡口。3.2 電熱水器水箱工藝電熱水器儲水箱內(nèi)膽Q235A鋼板的焊接采用的多為CO2氣體保護焊，其縱焊縫坡口型式為I型對接坡口，環(huán)焊縫帶

15、襯墊I型對接坡口。1）CO2氣體保護焊工藝參數(shù)，見表4表4 CO2氣體保護焊工藝參數(shù)焊接設(shè)備電源極性焊接材料/規(guī)格（mm）焊接電壓（V）焊接電流（A）焊接速度（mm/min）干伸出長度（mm）氣體流量（L/min）保護氣體純度CO2氣體保護焊機直流反接H08MnA/0.81822V80120192181381299. 5% CO2 CO2氣體保護焊主要用于電熱水器水箱內(nèi)膽和太陽能承壓水箱內(nèi)膽材質(zhì)為碳鋼的縱縫、環(huán)縫焊接及水嘴的焊接等，CO2氣體保護焊設(shè)備如圖9所示，CO2氣體保護焊環(huán)縫焊如圖10 所示。圖9 CO2氣體保護焊設(shè)備 圖10 CO2氣體保護焊環(huán)縫焊2）鎢極氬弧焊工藝電熱水器儲水箱內(nèi)膽

16、不銹鋼板的焊接采用熔化極氬弧焊（MIG），其縱焊縫和環(huán)焊縫坡口型式均為I型對接坡口。表5 熔化極氬弧焊工藝參數(shù)焊接設(shè)備電源極性焊接材料/規(guī)格（mm）焊接電壓（V）焊接電流（A）焊接速度（mm/min）干伸出長度（mm）氬氣流量（L/min）保護氣體純度熔化極氬弧焊機直流反接ER316/0.81822V80120192181381299.95%熔化極氬弧焊主要用于電熱水器水箱內(nèi)膽和太陽能承壓水箱內(nèi)膽材質(zhì)為不銹鋼的縱縫、環(huán)縫焊接等，熔化極氬弧焊焊接環(huán)縫如圖11所示，自動鎢極氬弧焊焊接水嘴如圖12所示。 圖11 熔化極氬弧焊焊接環(huán)縫 圖12自動鎢極氬弧焊焊接水嘴4 空氣能熱泵熱水器水箱的焊接工藝空氣

17、能熱泵熱水器水箱主要分為承壓式和非承壓式。承壓式水箱主要是面對家庭自來水供水系統(tǒng)，借用自來水的壓力提供動力供水。其內(nèi)膽為一個密閉的容器，當(dāng)用戶關(guān)閉用水閥門時，水箱內(nèi)需要承受自來水管網(wǎng)的壓力，在熱水器加熱時承受更高的壓力。非承壓式主要應(yīng)用于需求水容積較大的場所，水箱內(nèi)膽和大氣有連通，內(nèi)膽并非密閉的容器，供水需要另外增加動力例如水泵等。因此，承壓式水箱對內(nèi)膽的質(zhì)量要求更高，本文主要討論承壓式水箱。其中承壓水箱主要有不銹鋼承壓水箱和搪瓷承壓水箱兩種，目前熱泵熱水器市場上絕大部分產(chǎn)品采用的是不銹鋼水箱。不銹鋼承壓水箱的材質(zhì)與電熱水器和承壓式太陽能熱水器的材質(zhì)類似。不銹鋼材質(zhì)主要有奧氏體不銹鋼（主要牌號

18、SUS304、SUS316、SUS304L和SUS316L等）和鐵素體不銹鋼（主要牌號SUS444）；低碳鋼牌號主要是Q235A。不銹鋼材質(zhì)水箱的焊接多采用氬弧焊進行焊接，低碳鋼材質(zhì)水箱多采用CO2氣保焊進行焊接，坡口形式多為V型坡口。 5 結(jié)語熱水器水箱的種類很多，制造工藝差別也較大，焊接工藝也不相同，但焊接主要工藝是釬焊技術(shù)、電阻焊、非熔化極氣體保護焊（TIG焊）和熔化極氣體保護焊（CO2氣保焊和MIG焊）為主要形式。其中太陽能熱水器水箱薄板主要采用電阻焊，厚板主要采用熔化極氣體保護焊（CO2氣保焊和MIG焊）；電熱水器水箱、空氣能熱泵熱水器水箱多采用熔化極氣體保護焊（CO2氣保焊和MIG焊），個別小批量生產(chǎn)采用手工鎢極氬弧焊手動填絲進行焊接；而燃?xì)鉄崴魉洳捎免F焊技術(shù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，相信焊接新技術(shù)和新工藝也會很快應(yīng)用到熱水器水箱的制造中的。參考文獻1. 許忠良.淺談空氣能熱水器的