鍋爐管件制造工藝特點

9章鍋爐管件的制造工藝特點工藝過程：彎管和焊接9.1管件的劃線與下料根據(jù)管件長度；考慮管料的拼接；焊縫位置要求（限制：需避開彎頭、支架、夾持件、吊架等）；管料的拼接應(yīng)滿足（1）充分利用材料，減少廢料又減少拼接焊縫；（2）不同鍋爐，工作條件不同，拼接要求不同；①火管鍋爐：L≤4000，允許有一個拼接焊縫；L＞4000，有兩個焊縫，接管長度≮300；②表9-1，水管鍋爐管件允許的拼接焊縫③對于每排蛇形管全長每4m允許有一個拼接焊縫，拼接管子長度一般≮2.5m,最短長度≮500mm（中、低壓鍋爐≮300mm）。（3）管子的拼接焊縫應(yīng)位于管子的直段部分，焊縫中心至起彎點或支架邊緣距離：高壓鍋爐≮100，中、低壓鍋爐≮80mm，鍋爐范圍內(nèi)管道管子外徑+30mm。下料：鋸床、切管機、火焰切割再進行端面機械加工，端面傾斜度應(yīng)滿足拼接焊接要求。9.2管子的彎曲一、管子彎曲應(yīng)力的分析管子受外力矩M作用而彎曲，中性軸外側(cè)管壁受拉應(yīng)力（σ1），減??；內(nèi)側(cè)受壓應(yīng)力（σ2），增厚；同時合力FN1、FN2使管子截面發(fā)生變形，自由彎曲，成為近似橢圓（圖9-2a）；如用半圓槽彎管模彎曲，則內(nèi)側(cè)基本保持半圓形，而外側(cè)變扁（圖9-2b）。橢圓度除產(chǎn)生橢圓度外，內(nèi)側(cè)管壁在壓應(yīng)力下，還會失穩(wěn)形成波浪形（騶紋）橢圓度大小，起騶嚴重程度~相對壁厚s/D、相對彎曲半徑R/D有關(guān),彎曲半徑R愈小，管子直徑D大，管壁厚度s越薄，管子在彎曲處橫截面積扁的更嚴重，掛表、管子外側(cè)減薄愈顯著，內(nèi)側(cè)更易出現(xiàn)波浪形騶紋。

中、低壓鍋爐管子彎曲半徑DWR3250601001201505112016020030040063.520030040076250300400108300400500159500600盡量采用較大彎曲半徑R≥3.5DW,最小R=1.5DW;二、機械冷態(tài)彎管按外力作用方式：壓彎、滾彎、拉彎（拉拔式）有芯彎管（插入固定芯棒圖9-4）一般冷態(tài)彎管過程有芯彎管芯棒保證彎管質(zhì)量關(guān)鍵。芯棒形式5種；普通圓柱形、勺式成型芯棒、鏈節(jié)式芯棒、軟軸式芯棒、球節(jié)式芯棒。2.反變形彎管（圖9-10）為克服芯棒法彎管不足（芯棒與管子摩擦，管子被拉毛，芯棒磨損，復雜）用半圓形槽模盤彎管時，內(nèi)側(cè)基本圓形，管子變扁主要發(fā)生在外側(cè)。如預先使外側(cè)受到反向變形而向外凸出，以抵消管子彎曲變形時產(chǎn)生的橢圓度，則可使管子橫截面回復到圓形截面，這是反變形的依據(jù)。理論上只要反變形槽尺寸適當，彎曲部分的橢圓度可將到零。壓緊輪具有反變形槽。三、機械熱態(tài)彎管冷態(tài)彎管設(shè)備功率不足（直徑大或壁厚較大）；或被彎管子不允許冷彎如高合金鋼管；大直徑管道彎曲及各種急彎頭的制造工作。大型彎管機熱態(tài)彎管預先加熱，然后送到大型彎管機上彎管；主要優(yōu)點：可彎制各種鋼材（包括淬火傾向較大的合金鋼）的大直徑管道。2.火焰加熱彎管利用特制的火焰加熱圈對管子進行加熱，然后彎管；火焰加熱圈應(yīng)比管子外徑大8~10mm。火焰加熱圈內(nèi)圓周側(cè)開一圈火焰噴孔φ0.5mm，孔距3~4mm，在加熱圈背對彎管方向的側(cè)面開一圈φ1mm噴水孔，以便加熱彎管后對管子冷卻。采用乙炔氣體+氧作混合氣體燃料。P乙炔=50~100kPa,P氧氣=400~600kPa，中性火焰，噴水量很應(yīng)控制好。3.中頻感應(yīng)加熱彎管中頻感應(yīng)加熱圈，中頻電流2500Hz，套在管子適當位置，加熱900℃左右，利用機械傳動使管子產(chǎn)生彎曲變形。中頻感應(yīng)加熱彎管機有拉彎式和推彎式兩種。拉彎式彎曲半徑可調(diào)節(jié)，彎曲均勻，可彎制180°彎頭，但彎頭外側(cè)減薄大。推彎式動力在管尾部，靠液壓傳動裝置把管子推向前進。由于管子被夾持在夾頭內(nèi)，夾頭與轉(zhuǎn)臂可圍繞立柱轉(zhuǎn)動，因此管子末端受到推力時管子沿圓弧曲線彎曲。彎轉(zhuǎn)處外壁減薄小，可彎指不同彎曲半徑，彎曲均勻且調(diào)整方便，但彎曲角度一般不超過90°。中頻彎管特點：優(yōu)點：彎管機結(jié)構(gòu)簡單，不需特殊模具，可彎制R/D=1.5~2.0管件；加熱速度快，熱效率高，彎管表面不產(chǎn)生氧化皮；彎曲部分外形好，彎頭和橢圓度≤5%；缺點：外側(cè)減薄大，Δδ=20%，25%（R/D=1.5）中頻彎管主要控制參數(shù)：中頻加熱量，一般加熱到管子呈紅熱狀態(tài)，彎管速度彎曲半徑大彎管速度可快些；彎曲半徑小，應(yīng)慢些，否則，管子的外側(cè)會顯著地減薄。一般中頻彎管只適用于彎制低碳鋼管。鉻鉬鋼管彎制試驗采用皂化油作冷卻劑，彎制后再進行適當熱處理，在一定程度上也能保證彎頭的質(zhì)量。合金鋼管中頻彎管有待進一步研究。四、彎管機類型簡介按傳動方式分類：手動彎管機Dw≤25mm氣動彎管機Dw≤32mm機械傳動彎管機Dw≤159mm液壓傳動彎管機可彎制各種直徑管件。按控制方式分：人工控制、半自動控制、自動控制、數(shù)控彎管機BW27彎管機主要技術(shù)參數(shù)（機械傳動）：最大彎管直徑φ108最小彎管直徑φ38彎曲半徑范圍R=150~410最大彎曲角度R≤400，180°；R＞400，90°；最大管壁厚度，Smax=4.5mm；彎管機轉(zhuǎn)速0.42r/min;電機7.5kVA，1450r/min，電機尺寸：3790×1810×1098;凈重：1960kg9.3管子的焊接根據(jù)管子批量、管徑、壁厚等具體情況采用適當焊接方法。手工氣焊：用于小直徑薄壁管件，特別是已彎制的合金鋼管件的焊接；手工電弧焊：直徑較大，管壁較厚管件，已彎制的水冷壁下降管、汽水管等拼接常用手工電弧焊。摩擦焊目前只焊接低溫區(qū)的省煤器管子。全位置等離子弧焊接：目前在小直徑厚壁管子拼接中廣泛應(yīng)用（φ42×5、φ51×5、φ60×5），質(zhì)量滿足要求；埋弧自動焊：主要用于φ325~φ377，S≥20mm管子，集箱、或管道的對接工作；窄間隙埋弧自動焊也廣泛采用（大型厚壁管道）。全位置TIG焊：一般用于小直徑薄壁管的對接工作，焊接質(zhì)量好（φ42mm以下，δ=3~3.5mm以下），常用脈沖電流及全位置自動焊。全位置MIG焊、全位置等離子弧焊用于焊接低碳鋼、低合金鋼、及合金鋼管件的對接工作。各種直徑及壁厚管件均可采用；大直徑厚壁管道常采用窄間隙MIG焊；小直徑厚壁管采用MIG焊或等離子弧焊更具有獨特優(yōu)點，焊接質(zhì)量穩(wěn)定。通常用脈沖電流及全位置程序控制。TIG/MIG焊接設(shè)備及焊接方法圖示為鍋爐廠采用的先進的焊接設(shè)備和工藝方法。主要用來進行管子對接焊。具有效率高、質(zhì)量好的優(yōu)點。用TIG打底焊，隨后用MIG焊進行金屬填充及蓋面，既利用了TIG單面焊雙面成型的優(yōu)點，保證焊透又利用MIG焊具有較高焊接效率的優(yōu)點。鍋爐蛇形管的制造：省煤器、過熱器、再熱器。材料：低碳鋼、低合金鋼、高合金鋼、不銹鋼外徑φ38~φ76，壁厚，4~12mm；TIG/MIG自動焊機：自動輸送設(shè)備、裝卡系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)、控制系統(tǒng)TIG/MIG單獨焊接又可聯(lián)合焊接CPU中心、單元控制實現(xiàn)工藝參數(shù)預先設(shè)置過程中適時調(diào)節(jié)故障監(jiān)視和分析功能（多功能控制）TIG打底焊要求根部焊透，內(nèi)表面成型光滑，收弧時弧坑應(yīng)填滿，且搭接過渡圓滑，焊縫致密性好，需要調(diào)節(jié)好引弧、收弧、焊接三方面參數(shù)。打底焊后，TIG焊槍自動收起，MIG焊槍平移下降到焊接位置，調(diào)節(jié)對準焊縫中心，按下焊接啟動鍵，便開始MIG焊。合理調(diào)節(jié)各參數(shù)，確保電弧平穩(wěn)燃燒，溶滴過渡均勻，飛濺少，收弧快速穩(wěn)定。TIG/MIG規(guī)范參數(shù)（表13-5、表13-6）焊接工藝合理，焊接質(zhì)量好，效率高，用于小口徑直管對接焊，在鍋爐制造廠獲得廣泛的應(yīng)用。熱絲TIG焊：加熱電源對填充焊絲加熱加熱至預熱溫度，提高焊絲熔化速度（比冷焊絲提高2倍以上），通入電流→磁偏吹，使工藝性能變壞。消除磁偏吹，采用交互送電的兩個電源，TIG電弧電源、焊絲加熱電源（圖3-13、圖4-29）。9.4膜式水冷壁管排制造工藝一、膜式水冷壁管管排組合方式1.軋制起鰭片管相互組合2.光管與扁鋼組合焊接采用雙頭、4頭埋弧焊機；12頭（3管4扁鋼）20頭（5管6扁鋼）二、MPM特點（20頭膜式壁管屏焊接裝置）分成前組焊矩上6個，下6個；后組焊矩，上4個，下4個；同組上、下間距70；組間距140；①富氬氣體保護，脈沖焊質(zhì)量好，焊縫成型不亞于埋弧焊；②光管加扁鋼拼排，正反兩面同時焊接省掉了拼排翻轉(zhuǎn)工序而避免焊件變形；③可有效利用上下管屏焊矩同時焊接及先后焊接時間差所殘存的余熱，從而降低管屏焊接所需的總耗電量，一般后組焊矩比前組焊矩可降低10~30A；④可同時焊多組（光管+扁鋼）正反面（5管6扁鋼20頭，如圖）。管排不需翻轉(zhuǎn)，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量；生產(chǎn)能力如以焊速70cm/min,兩班/日，運轉(zhuǎn)率60%計，每日焊8000m，一月26天，