鍋爐集箱的制造工藝

1、7.2集箱7.2.1結(jié)構(gòu)與材料圖7.2-1 典型集箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1-手孔裝置 2-半球形端蓋 3-圓弧板 4-筒體 5-三通 6-包裝預(yù)焊件 7-小管接頭 8-導(dǎo)向板在各種型號(hào)或等級(jí)的鍋爐中，集箱的結(jié)構(gòu)基本相似，大多是由筒體、端蓋、大小管接頭、三通、彎頭、附件（預(yù)焊件或吊耳）等零件組成。典型的集箱結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7.2-1所示。電站鍋爐中集箱的筒體直徑范圍一般為89mm914mm，壁厚范圍為7mm150mm，最大長(zhǎng)度約23000mm。集箱的材質(zhì)為碳鋼（如20G、SA-106B、SA-106C）、低合金耐熱鋼（如15CrMoG、12Cr1MoVG、WB36、SA-335P12、SA335-P22）、中合金耐

2、熱鋼（如SA-335P91），超超臨界鍋爐更用到了SA-335P122、SA-335P92等。集箱制造中常用的設(shè)備一般包括坡口機(jī)、鉆床、鏜床、環(huán)縫自動(dòng)埋弧焊機(jī)、CO2氣體保護(hù)焊機(jī)、彎管機(jī)、水壓機(jī)、熱處理爐及柱塞式水壓泵等。7.2.2引用標(biāo)準(zhǔn)我公司制造的鍋爐集箱，200MW及以下的按照30.2000.067（G）制造，300MW及以上的大容量鍋爐集箱按照HG5.2.1.5（1）制造，并同時(shí)滿足96版蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的要求，打ASME鋼印的產(chǎn)品滿足ASME法規(guī)的要求。大容量鍋爐集箱還引用以下標(biāo)準(zhǔn)：94-0433 集箱環(huán)形對(duì)接焊縫30.97.247 鍋爐對(duì)接焊縫超聲波檢測(cè)規(guī)程 30.2001

3、.322 焊縫射線檢驗(yàn)規(guī)程 30.2001.323 焊縫超聲波檢驗(yàn)規(guī)程 30.2001.327 液體滲透檢驗(yàn)規(guī)程 30.2001.328 濕粉連續(xù)法磁粉檢驗(yàn)規(guī)程 30.2003.343 鍋爐管接頭角焊縫超聲波檢驗(yàn)規(guī)程 HG30.97.050 坐式接管管座焊縫超聲波檢驗(yàn)規(guī)程 HG30.2000.003(D) 大容量鍋爐油漆包裝技術(shù)條件 HG30.2003.005(B) 大容量鍋爐受壓部件焊接技術(shù)條件 HG30.2003.006(C) 大容量鍋爐焊接接頭力學(xué)性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) HG30.2004.008(D) 大容量鍋爐焊接接頭金相檢驗(yàn)方法 HG30.2003.012(B) 大容量鍋爐部件焊后熱處理技術(shù)

4、條件 HG30.2003.053(C) 大容量鍋爐集中下降管角焊縫超聲波檢驗(yàn)規(guī)程 HG2.4.6.7(3) 大容量鍋爐水壓試驗(yàn)技術(shù)條件 HG4.1.1.1(2) 大容量鍋爐鋼材熱切割前預(yù)熱及鋼板切割零件技術(shù)條件 HG5.1.1(2) 大容量鍋爐用外徑小于或等于101.6mm(4)的管子制造技術(shù)條件HG5.2.1.6(1) 大容量鍋爐外徑大于101.6管子、管道和連接管件的制造技術(shù)條件 HG5.3.7.1(1) 大容量鍋爐鍋筒、集箱、減溫器、管路系統(tǒng)、連接管、泵入口集箱、啟動(dòng)分離器和貯水箱的清理技術(shù)條件 HG6.13.2.2(2) 大容量鍋爐母材表面和焊縫表面的目視檢查和修磨 HG-D-980-

5、052 分段集箱制造公差HG-D-980-053 不分段集箱制造公差 HG-C-980-543 集箱耳板裝配公差200MW及以下鍋爐集箱還引用以下標(biāo)準(zhǔn)：30.96.243 鍋爐水壓試驗(yàn)技術(shù)條件30.1999.044 鍋爐受壓元件焊接技術(shù)條件2000-0080 產(chǎn)品材料代用規(guī)定30.96.230 熔化焊對(duì)接接頭射線照相檢驗(yàn)規(guī)程30.94.040 200MW鍋爐產(chǎn)品油漆、包裝及發(fā)貨技術(shù)條件1999-0201 鍋爐管孔中心距尺寸偏差96-0249 中低壓鍋爐焊接管孔尺寸30.2000.286（E） 金屬材料入廠驗(yàn)收和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)30.98.274 額定蒸汽壓力P2.5MPa蒸汽鍋爐及熱水鍋爐的集箱制造技

6、術(shù)條件98-0730 關(guān)于原材料、焊縫、熱處理和無(wú)損檢驗(yàn)產(chǎn)品識(shí)別標(biāo)記的規(guī)定30.96.271 關(guān)鍵部件清潔度標(biāo)準(zhǔn)2000-3473 管接頭56-0228 手孔尺寸公差7.2.3制造工藝簡(jiǎn)介集箱制造工藝流程(一)筒體下料 集箱筒體全部采用大直徑無(wú)縫鋼管。筒體下料一般采用磁輪氣割機(jī)進(jìn)行氣割下料，此種方法是在磁輪小車(chē)上加裝火焰氣割槍?zhuān)纱泡喰≤?chē)吸附在管壁上帶動(dòng)氣割槍做圓周運(yùn)動(dòng)，將管子割斷，在切割厚壁管時(shí)，需要在割前預(yù)鉆7mm的孔，如圖7.2-2所示。這種下料方法具有操作簡(jiǎn)便、速度快、割口整齊的特點(diǎn)，切割前應(yīng)根據(jù)筒體的壁厚和材質(zhì)附加預(yù)熱措施。但對(duì)于P91等級(jí)材料的筒體，由于其熱切割性能極差，可選用大型

7、帶鋸床進(jìn)行鋸切下料，如圖7.2-3所示。 圖7.2-2 大直徑管的磁力氣割下料1-磁力氣割機(jī) 2-大直徑管 3-支架 圖7.2-3 大直徑管的大型帶鋸床下料1-帶鋸機(jī)機(jī)頭 2-帶鋸 3-固定夾塊 4-大直徑管 5-送料輥道（二）彎頭的壓制 集箱或管道中的彎頭大部分為大直徑厚壁彎頭，彎曲半徑等于管徑的1倍，采用壓制的工藝。大直徑厚壁彎頭的彎曲角度有90°、75°、40°或45°、30°等，其中90°彎頭最為常用。在壓制彎頭時(shí)，一般分為兩種壓制方法：一種是毛坯全部采用大直徑無(wú)縫鋼管，通過(guò)多次壓縮擠壓的方法來(lái)制成彎頭，主要用于加工厚壁短半徑

8、彎頭，為保證彎頭橢圓度及減薄量的要求，必須控制每次壓制前預(yù)變形的壓扁量，最后采用精整模進(jìn)行精校成形，如圖7.2-4a）所示；另一種是毛坯采用鋼板，先壓成兩個(gè)彎曲的半圓瓦片，然后對(duì)接焊制而成，其焊縫采用全焊透結(jié)構(gòu)，焊前背面加襯環(huán)，焊后清除襯墊，彎頭兩側(cè)無(wú)直段，此種壓制方法適用于壁厚較薄的彎頭，如圖7.2-4b）所示。 圖7.2-4 大直徑管壓制彎頭a) 厚壁壓制彎頭 b）薄壁壓制彎頭通常彎頭毛坯尺寸的確定方法有如下公式：1.毛坯管外徑的計(jì)算公式：D=D0+式中：D毛坯管外徑，單位mm； D0彎頭名義外徑，單位mm；外徑余量，詳見(jiàn)表7.2-1，單位mm。 表7.2-1 彎頭毛坯管外徑余量 （單位：

9、mm）D0324356406457508559610762813325051515151751131172.毛坯管壁厚的計(jì)算公式為：T=tmin+5 式中：T毛坯管壁厚，單位mm； tmin彎頭理論最小壁厚，單位mm。3.毛坯管長(zhǎng)度的計(jì)算公式為：L=kR/180式中：L毛坯管下料長(zhǎng)度，單位mm； 彎頭角度，單位°； R彎頭名義半徑，單位mm； K修正系數(shù)，K=1.4左右。(三)大口徑三通的制造圖7.2-5 三種三通結(jié)構(gòu)示意a）腰鼓形鍛壓三通 b）等徑焊接三通 c）等徑?jīng)_焊三通1-主管 2-支管 3-焊縫我公司的三通大體分為：鍛造擠壓三通（以下簡(jiǎn)稱鍛壓三通）、焊接三通、沖焊三通。 幾種

10、三通的結(jié)構(gòu)如圖7.2-5所示。鍛壓三通是使用最多的型式，其具有流通阻力小等特點(diǎn)，鍛壓三通的毛坯是采用大直徑無(wú)縫管，經(jīng)過(guò)開(kāi)孔、預(yù)變形、翻邊、精整、縮徑等多次熱壓過(guò)程而成形。三通的結(jié)構(gòu)一般要設(shè)計(jì)成等徑三通，或支管直徑小于主管直徑，受到模具的限制，一般主管長(zhǎng)度不超過(guò)1200mm、支管高度不超過(guò)200mm。焊接三通只是在對(duì)流通阻力要求很小的省煤器系統(tǒng)中采用，焊接三通的支管端部加工成馬鞍形坡口，焊縫外表面要求打磨成圓滑過(guò)渡，主管內(nèi)孔棱角打磨出半徑為r8mm的圓角，焊縫在熱處理前后進(jìn)行100RT+100UT+100MT。沖焊三通只是在壁厚較薄的再熱器系統(tǒng)中采用（現(xiàn)在已逐步減少應(yīng)用），沖焊三通采用厚壁鋼板，

11、先沖壓出三通的上下半圓瓦片，然后在上半瓦片上開(kāi)孔、沖壓翻邊、精整，制造出三通的支管，最后將上下半瓦片對(duì)接，可采用窄間隙埋弧焊工藝方法拼接兩條縱縫。無(wú)論采用何種三通，其任何部位的實(shí)際壁厚必須大于理論最小壁厚，作為坯料的無(wú)縫鋼管或鋼板必須經(jīng)過(guò)100%超聲波檢查。（四）筒體鉆孔管孔的加工采用搖臂鉆床或數(shù)控多軸鉆床，采用數(shù)控多軸鉆床加工管孔，具有生產(chǎn)效率高、管孔節(jié)距尺寸精確、設(shè)計(jì)的鉆孔刀具可一次性加工出管孔的坡口等特點(diǎn)。（五）管接頭的裝焊集箱筒體上的管接頭一般有兩種，一種是直徑超過(guò)101.6mm的大直徑管接頭，如集箱端蓋和環(huán)縫附近開(kāi)設(shè)的手孔管接頭和閥座。另一種是直徑小于101.6mm的小直徑管接頭，用

12、于集箱與省煤器、過(guò)熱器和再熱器等管屏組焊。在集箱筒體全長(zhǎng)度上焊有大量密排的小直徑管接頭，有的是長(zhǎng)度小于300mm的短管接頭，也有的是彎成一定形狀長(zhǎng)度為3001700mm的長(zhǎng)管接頭。大管接頭的接頭形式為馬鞍形，通常采用采用氬弧焊（包括手工和自動(dòng)兩種工藝）打底，焊條電弧焊或CO2氣保焊填充蓋面的焊接工藝，其中CO2氣保焊，配以藥芯焊絲，是近些年新興的焊接技術(shù)，具有焊接效率高、焊縫成形美觀的特點(diǎn)，其焊接效率可達(dá)到手工電弧焊的2倍以上。小管接頭在集箱中數(shù)量最多，結(jié)構(gòu)形式也最復(fù)雜，由于要與受熱面管屏相接，為吸收管屏受熱產(chǎn)生的膨脹量，一般小管接頭均彎曲成一定形狀，所以在裝焊時(shí)，小管接頭的定位將十分關(guān)鍵。小

13、管接頭的裝配采用定位多孔板的方法，即首先將位于集箱端部的各排小管接頭裝配定位，然后在管端拉線，并裝配定位多孔板，將其余的小管接頭再按照定位多孔板上的管孔進(jìn)行裝焊，這樣就保證了所有小管接頭的節(jié)距尺寸。（六） 集箱熱處理我公司聯(lián)箱分廠共有兩臺(tái)大型熱處理爐供集箱進(jìn)行整體熱處理，401爐長(zhǎng)×寬×高22.5×3.5×3(米)，403爐長(zhǎng)×寬×高21×3×2.8(米)，絕大部分集箱均可在此兩臺(tái)熱處理進(jìn)行整體熱處理，對(duì)于超過(guò)22.5米的超長(zhǎng)集箱，需轉(zhuǎn)至重容分廠32米長(zhǎng)的701爐進(jìn)行熱處理，此三臺(tái)熱處理爐的控溫精度均為±

14、10，能夠很好的滿足集箱熱處理的要求。（七） 集箱水壓我公司制造的所有集箱在廠內(nèi)均進(jìn)行水壓試驗(yàn)，以保證焊縫無(wú)泄漏。水壓時(shí)環(huán)境空氣溫度不低于5，水溫高于受試工件材料的露點(diǎn)和脆性轉(zhuǎn)變溫度，但不高于70，推薦碳鋼水溫為2140，合金鋼水溫為3050。水壓后將工件內(nèi)部的水排凈，然后用壓縮空氣吹干工件外表面，再用壓縮空氣對(duì)工件內(nèi)部進(jìn)行吹水，保證集箱內(nèi)部不存積水。（八） 集箱內(nèi)部清潔度集箱內(nèi)部如果存在草帽頭、鐵屑等雜物，在電廠運(yùn)行時(shí)，極易引起爆管等停爐事故，因此對(duì)集箱內(nèi)部的清潔度必須加以嚴(yán)格的控制，我公司采取在集箱鉆完孔后，全部用內(nèi)R風(fēng)銑刀將管孔內(nèi)壁上的草帽頭、毛刺清理干凈，及時(shí)將集箱內(nèi)部雜物清理掉，在裝焊時(shí)盡量避免將雜物掉到集箱內(nèi)部，水壓后倒角時(shí)，將其它管接頭蓋住，防止鐵屑掉入，在最后出廠前清理時(shí)，每個(gè)管接頭都通鋼絲繩進(jìn)行通道檢查，防止有異物堵住管接頭，筒身內(nèi)部采用壓縮空氣吹等方法清理雜物，最終用內(nèi)窺鏡對(duì)每根管接頭和集箱內(nèi)部進(jìn)行檢查，保證出廠的每根集箱的內(nèi)部清潔度符合要求。7.2.4制造工藝特點(diǎn)1. 集箱筒身全部采用大口徑無(wú)縫鋼管制造；2. 集箱筒身下料采用磁輪氣割機(jī)和大型帶鋸床；3. 集