锅炉管件制造工艺特点

9章锅炉管件的制造工艺特点工艺过程：弯管和焊接9.1管件的划线与下料根据管件长度；考虑管料的拼接；焊缝位置要求（限制：需避开弯头、支架、夹持件、吊架等）；管料的拼接应满足（1）充分利用材料，减少废料又减少拼接焊缝；（2）不同锅炉，工作条件不同，拼接要求不同；①火管锅炉：L≤4000，允许有一个拼接焊缝；L＞4000，有两个焊缝，接管长度≮300；②表9-1，水管锅炉管件允许的拼接焊缝③对于每排蛇形管全长每4m允许有一个拼接焊缝，拼接管子长度一般≮2.5m,最短长度≮500mm（中、低压锅炉≮300mm）。（3）管子的拼接焊缝应位于管子的直段部分，焊缝中心至起弯点或支架边缘距离：高压锅炉≮100，中、低压锅炉≮80mm，锅炉范围内管道管子外径+30mm。下料：锯床、切管机、火焰切割再进行端面机械加工，端面倾斜度应满足拼接焊接要求。9.2管子的弯曲一、管子弯曲应力的分析管子受外力矩M作用而弯曲，中性轴外侧管壁受拉应力（σ1），减薄；内侧受压应力（σ2），增厚；同时合力FN1、FN2使管子截面发生变形，自由弯曲，成为近似椭圆（图9-2a）；如用半圆槽弯管模弯曲，则内侧基本保持半圆形，而外侧变扁（图9-2b）。椭圆度除产生椭圆度外，内侧管壁在压应力下，还会失稳形成波浪形（驺纹）椭圆度大小，起驺严重程度~相对壁厚s/D、相对弯曲半径R/D有关,弯曲半径R愈小，管子直径D大，管壁厚度s越薄，管子在弯曲处横截面积扁的更严重，挂表、管子外侧减薄愈显著，内侧更易出现波浪形驺纹。

中、低压锅炉管子弯曲半径DWR3250601001201505112016020030040063.520030040076250300400108300400500159500600尽量采用较大弯曲半径R≥3.5DW,最小R=1.5DW;二、机械冷态弯管按外力作用方式：压弯、滚弯、拉弯（拉拔式）有芯弯管（插入固定芯棒图9-4）一般冷态弯管过程有芯弯管芯棒保证弯管质量关键。芯棒形式5种；普通圆柱形、勺式成型芯棒、链节式芯棒、软轴式芯棒、球节式芯棒。2.反变形弯管（图9-10）为克服芯棒法弯管不足（芯棒与管子摩擦，管子被拉毛，芯棒磨损，复杂）用半圆形槽模盘弯管时，内侧基本圆形，管子变扁主要发生在外侧。如预先使外侧受到反向变形而向外凸出，以抵消管子弯曲变形时产生的椭圆度，则可使管子横截面回复到圆形截面，这是反变形的依据。理论上只要反变形槽尺寸适当，弯曲部分的椭圆度可将到零。压紧轮具有反变形槽。三、机械热态弯管冷态弯管设备功率不足（直径大或壁厚较大）；或被弯管子不允许冷弯如高合金钢管；大直径管道弯曲及各种急弯头的制造工作。大型弯管机热态弯管预先加热，然后送到大型弯管机上弯管；主要优点：可弯制各种钢材（包括淬火倾向较大的合金钢）的大直径管道。2.火焰加热弯管利用特制的火焰加热圈对管子进行加热，然后弯管；火焰加热圈应比管子外径大8~10mm。火焰加热圈内圆周侧开一圈火焰喷孔φ0.5mm，孔距3~4mm，在加热圈背对弯管方向的侧面开一圈φ1mm喷水孔，以便加热弯管后对管子冷却。采用乙炔气体+氧作混合气体燃料。P乙炔=50~100kPa,P氧气=400~600kPa，中性火焰，喷水量很应控制好。3.中频感应加热弯管中频感应加热圈，中频电流2500Hz，套在管子适当位置，加热900℃左右，利用机械传动使管子产生弯曲变形。中频感应加热弯管机有拉弯式和推弯式两种。拉弯式弯曲半径可调节，弯曲均匀，可弯制180°弯头，但弯头外侧减薄大。推弯式动力在管尾部，靠液压传动装置把管子推向前进。由于管子被夹持在夹头内，夹头与转臂可围绕立柱转动，因此管子末端受到推力时管子沿圆弧曲线弯曲。弯转处外壁减薄小，可弯指不同弯曲半径，弯曲均匀且调整方便，但弯曲角度一般不超过90°。中频弯管特点：优点：弯管机结构简单，不需特殊模具，可弯制R/D=1.5~2.0管件；加热速度快，热效率高，弯管表面不产生氧化皮；弯曲部分外形好，弯头和椭圆度≤5%；缺点：外侧减薄大，Δδ=20%，25%（R/D=1.5）中频弯管主要控制参数：中频加热量，一般加热到管子呈红热状态，弯管速度弯曲半径大弯管速度可快些；弯曲半径小，应慢些，否则，管子的外侧会显著地减薄。一般中频弯管只适用于弯制低碳钢管。铬钼钢管弯制试验采用皂化油作冷却剂，弯制后再进行适当热处理，在一定程度上也能保证弯头的质量。合金钢管中频弯管有待进一步研究。四、弯管机类型简介按传动方式分类：手动弯管机Dw≤25mm气动弯管机Dw≤32mm机械传动弯管机Dw≤159mm液压传动弯管机可弯制各种直径管件。按控制方式分：人工控制、半自动控制、自动控制、数控弯管机BW27弯管机主要技术参数（机械传动）：最大弯管直径φ108最小弯管直径φ38弯曲半径范围R=150~410最大弯曲角度R≤400，180°；R＞400，90°；最大管壁厚度，Smax=4.5mm；弯管机转速0.42r/min;电机7.5kVA，1450r/min，电机尺寸：3790×1810×1098;净重：1960kg9.3管子的焊接根据管子批量、管径、壁厚等具体情况采用适当焊接方法。手工气焊：用于小直径薄壁管件，特别是已弯制的合金钢管件的焊接；手工电弧焊：直径较大，管壁较厚管件，已弯制的水冷壁下降管、汽水管等拼接常用手工电弧焊。摩擦焊目前只焊接低温区的省煤器管子。全位置等离子弧焊接：目前在小直径厚壁管子拼接中广泛应用（φ42×5、φ51×5、φ60×5），质量满足要求；埋弧自动焊：主要用于φ325~φ377，S≥20mm管子，集箱、或管道的对接工作；窄间隙埋弧自动焊也广泛采用（大型厚壁管道）。全位置TIG焊：一般用于小直径薄壁管的对接工作，焊接质量好（φ42mm以下，δ=3~3.5mm以下），常用脉冲电流及全位置自动焊。全位置MIG焊、全位置等离子弧焊用于焊接低碳钢、低合金钢、及合金钢管件的对接工作。各种直径及壁厚管件均可采用；大直径厚壁管道常采用窄间隙MIG焊；小直径厚壁管采用MIG焊或等离子弧焊更具有独特优点，焊接质量稳定。通常用脉冲电流及全位置程序控制。TIG/MIG焊接设备及焊接方法图示为锅炉厂采用的先进的焊接设备和工艺方法。主要用来进行管子对接焊。具有效率高、质量好的优点。用TIG打底焊，随后用MIG焊进行金属填充及盖面，既利用了TIG单面焊双面成型的优点，保证焊透又利用MIG焊具有较高焊接效率的优点。锅炉蛇形管的制造：省煤器、过热器、再热器。材料：低碳钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢外径φ38~φ76，壁厚，4~12mm；TIG/MIG自动焊机：自动输送设备、装卡系统、焊接系统、控制系统TIG/MIG单独焊接又可联合焊接CPU中心、单元控制实现工艺参数预先设置过程中适时调节故障监视和分析功能（多功能控制）TIG打底焊要求根部焊透，内表面成型光滑，收弧时弧坑应填满，且搭接过渡圆滑，焊缝致密性好，需要调节好引弧、收弧、焊接三方面参数。打底焊后，TIG焊枪自动收起，MIG焊枪平移下降到焊接位置，调节对准焊缝中心，按下焊接启动键，便开始MIG焊。合理调节各参数，确保电弧平稳燃烧，溶滴过渡均匀，飞溅少，收弧快速稳定。TIG/MIG规范参数（表13-5、表13-6）焊接工艺合理，焊接质量好，效率高，用于小口径直管对接焊，在锅炉制造厂获得广泛的应用。热丝TIG焊：加热电源对填充焊丝加热加热至预热温度，提高焊丝熔化速度（比冷焊丝提高2倍以上），通入电流→磁偏吹，使工艺性能变坏。消除磁偏吹，采用交互送电的两个电源，TIG电弧电源、焊丝加热电源（图3-13、图4-29）。9.4膜式水冷壁管排制造工艺一、膜式水冷壁管管排组合方式1.轧制起鳍片管相互组合2.光管与扁钢组合焊接采用双头、4头埋弧焊机；12头（3管4扁钢）20头（5管6扁钢）二、MPM特点（20头膜式壁管屏焊接装置）分成前组焊矩上6个，下6个；后组焊矩，上4个，下4个；同组上、下间距70；组间距140；①富氩气体保护，脉冲焊质量好，焊缝成型不亚于埋弧焊；②光管加扁钢拼排，正反两面同时焊接省掉了拼排翻转工序而避免焊件变形；③可有效利用上下管屏焊矩同时焊接及先后焊接时间差所残存的余热，从而降低管屏焊接所需的总耗电量，一般后组焊矩比前组焊矩可降低10~30A；④可同时焊多组（光管+扁钢）正反面（5管6扁钢20头，如图）。管排不需翻转，提高生产效率和质量；生产能力如以焊速70cm/min,两班/日，运转率60%计，每日焊8000m，一月26天，