2022年2022年锅炉集箱的制造工艺 .pdf

7.2 集箱7.2.1结构与材料在各种型号或等级的锅炉中，集箱的结构基本相似，大多是由筒体、端盖、大小管接头、三通、弯头、附件（预焊件或吊耳）等零件组成。典型的集箱结构见图7.2-1 所示。电站锅炉中集箱的筒体直径范围一般为 89mm 914mm，壁厚范围为7mm 150mm，最大长度约23000mm。集箱的材质为碳钢（如 20G、SA-106B、SA-106C）、低合金耐热钢（如 15CrMoG、12Cr1MoVG、WB36、SA-335P12、SA335-P22）、中合金耐热钢（如 SA-335P91），超超临界锅炉更用到了SA-335P122、SA-335P92等。集箱制造中常用的设备一般包括坡口机、钻床、镗床、环缝自动埋弧焊机、CO2气体保护焊机、弯管机、水压机、热处理炉及柱塞式水压泵等。7.2.2引用标准我公司制造的锅炉集箱，200MW 及以下的按照30.2000.067（G）制造，300MW 及以上的大容量锅炉集箱按照 HG5.2.1.5（1）制造，并同时满足96 版蒸汽锅炉安全技术监察规程的要求，打ASME 钢印的产品满足 ASME 法规的要求。大容量锅炉集箱还引用以下标准：94-0433 集箱环形对接焊缝30.97.247 锅炉对接焊缝超声波检测规程 30.2001.322 焊缝射线检验规程 30.2001.323 焊缝超声波检验规程 30.2001.327 液体渗透检验规程 30.2001.328 湿粉连续法磁粉检验规程 30.2003.343 锅炉管接头角焊缝超声波检验规程 HG30.97.050 坐式接管管座焊缝超声波检验规程 HG30.2000.003(D)大容量锅炉油漆包装技术条件 HG30.2003.005(B)大容量锅炉受压部件焊接技术条件 HG30.2003.006(C)大容量锅炉焊接接头力学性能检验标准 HG30.2004.008(D)大容量锅炉焊接接头金相检验方法 HG30.2003.012(B)大容量锅炉部件焊后热处理技术条件 HG30.2003.053(C)大容量锅炉集中下降管角焊缝超声波检验规程 HG2.4.6.7(3)大容量锅炉水压试验技术条件图 7.2-1 典型集箱结构简图1-手孔装置 2-半球形端盖 3-圆弧板 4-筒体 5-三通6-包装预焊件 7-小管接头 8-导向板名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 6 页 -HG4.1.1.1(2)大容量锅炉钢材热切割前预热及钢板切割零件技术条件 HG5.1.1(2)大容量锅炉用外径小于或等于101.6mm(4)的管子制造技术条件HG5.2.1.6(1)大容量锅炉外径大于101.6 管子、管道和连接管件的制造技术条件 HG5.3.7.1(1)大容量锅炉锅筒、集箱、减温器、管路系统、连接管、泵入口集箱、启动分离器和贮水箱的清理技术条件 HG6.13.2.2(2)大容量锅炉母材表面和焊缝表面的目视检查和修磨 HG-D-980-052 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 集箱耳板装配公差200MW 及以下锅炉集箱还引用以下标准：30.96.243 锅炉水压试验技术条件30.1999.044 锅炉受压元件焊接技术条件2000-0080 产品材料代用规定30.96.230 熔化焊对接接头射线照相检验规程30.94.040 200MW 锅炉产品油漆、包装及发货技术条件1999-0201 锅炉管孔中心距尺寸偏差96-0249 中低压锅炉焊接管孔尺寸30.2000.286（E）金属材料入厂验收和检验标准30.98.274 额定蒸汽压力P2.5MPa 蒸汽锅炉及热水锅炉的集箱制造技术条件98-0730 关于原材料、焊缝、热处理和无损检验产品识别标记的规定30.96.271 关键部件清洁度标准2000-3473 管接头56-0228 手孔尺寸公差7.2.3制造工艺简介集箱制造工艺流程选管加工坡口环缝拼接100%RT 或100%UT 并MT装焊封头或弯头钻孔清磨下料冲压加热热处理UT+MT并测厚加工坡口抛丸宏检涡流选管切断UT100%或RT100%并MT清理、管接头通道检查倒角校正热处理100%MT装焊管接头及附件MT油包锻造挤压三通外购或外协AABAAB注：图中“A”表示质量特性为 A类;“B”表示质量特性为 B类;“”为特殊工序筒身封头、弯头管接头弯校名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 6 页 -(一)筒体下料集箱筒体全部采用大直径无缝钢管。筒体下料一般采用磁轮气割机进行气割下料，此种方法是在磁轮小车上加装火焰气割枪，由磁轮小车吸附在管壁上带动气割枪做圆周运动，将管子割断，在切割厚壁管时，需要在割前预钻7mm 的孔，如图7.2-2所示。这种下料方法具有操作简便、速度快、割口整齐的特点，切割前应根据筒体的壁厚和材质附加预热措施。但对于P91 等级材料的筒体，由于其热切割性能极差，可选用大型带锯床进行锯切下料，如图7.2-3 所示。（二）弯头的压制集箱或管道中的弯头大部分为大直径厚壁弯头，弯曲半径等于管径的1 倍，采用压制的工艺。大直径厚壁弯头的弯曲角度有90、75、40或 45、30等，其中90弯头最为常用。在压制弯头时，一般分为两种压制方法：一种是毛坯全部采用大直径无缝钢管，通过多次压缩挤压的方法来制成弯头，主要用于加工厚壁短半径弯头，为保证弯头椭圆度及减薄量的要求，必须控制每次压制前预变形的压扁量，最后采用精整模进行精校成形，如图7.2-4a）所示；另一种是毛坯采用钢板，先压成两个弯曲的半圆瓦片，然后对接焊制而成，其焊缝采用全焊透结构，焊前背面加衬环，焊后清除衬垫，弯头两侧无直段，此种压制方法适用于壁厚较薄的弯头，如图7.2-4b）所示。接电源321氧气、乙炔气图 7.2-2 大直径管的磁力气割下料1-磁力气割机 2-大直径管 3-支架54321图 7.2-3 大直径管的大型带锯床下料1-带锯机机头 2-带锯 3-固定夹块 4-大直径管 5-送料辊道名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 6 页 -通常弯头毛坯尺寸的确定方法有如下公式：1.毛坯管外径的计算公式：D=D0+式中：D毛坯管外径，单位mm；D0弯头名义外径，单位mm；外径余量，详见表7.2-1，单位 mm。表 7.2-1 弯头毛坯管外径余量（单位：mm）D0324 356 406 457 508 559 610 762 813 32 50 51 51 51 51 75 113 117 2.毛坯管壁厚的计算公式为：T=tmin+5 式中：T毛坯管壁厚，单位mm；tmin弯头理论最小壁厚，单位mm。3.毛坯管长度的计算公式为：L=kR/180 式中：L毛坯管下料长度，单位mm；弯头角度，单位；R弯头名义半径，单位mm；K修正系数，K=1.4 左右。(三)大口径三通的制造我公司的三通大体分为：锻造挤压三通（以下简称锻压三通）、焊接三通、冲焊三通。几种三通的结构如图 7.2-5所示。余量衬垫焊缝下半瓦片上半瓦片图 7.2-4 大直径管压制弯头a)厚壁压制弯头 b）薄壁压制弯头图 7.2-5 三种三通结构示意a）腰鼓形锻压三通b）等径焊接三通c）等径冲焊三通1-主管2-支管3-焊缝名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 6 页 -锻压三通是使用最多的型式，其具有流通阻力小等特点，锻压三通的毛坯是采用大直径无缝管，经过开孔、预变形、翻边、精整、缩径等多次热压过程而成形。三通的结构一般要设计成等径三通，或支管直径小于主管直径，受到模具的限制，一般主管长度不超过1200mm、支管高度不超过200mm。焊接三通只是在对流通阻力要求很小的省煤器系统中采用，焊接三通的支管端部加工成马鞍形坡口，焊缝外表面要求打磨成圆滑过渡，主管内孔棱角打磨出半径为r 8mm 的圆角，焊缝在热处理前后进行100RT+100UT+100MT。冲焊三通只是在壁厚较薄的再热器系统中采用（现在已逐步减少应用），冲焊三通采用厚壁钢板，先冲压出三通的上下半圆瓦片，然后在上半瓦片上开孔、冲压翻边、精整，制造出三通的支管，最后将上下半瓦片对接，可采用窄间隙埋弧焊工艺方法拼接两条纵缝。无论采用何种三通，其任何部位的实际壁厚必须大于理论最小壁厚，作为坯料的无缝钢管或钢板必须经过 100%超声波检查。（四）筒体钻孔管孔的加工采用摇臂钻床或数控多轴钻床，采用数控多轴钻床加工管孔，具有生产效率高、管孔节距尺寸精确、设计的钻孔刀具可一次性加工出管孔的坡口等特点。（五）管接头的装焊集箱筒体上的管接头一般有两种，一种是直径超过101.6mm的大直径管接头，如集箱端盖和环缝附近开设的手孔管接头和阀座。另一种是直径小于101.6mm的小直径管接头，用于集箱与省煤器、过热器和再热器等管屏组焊。在集箱筒体全长度上焊有大量密排的小直径管接头，有的是长度小于300mm 的短管接头，也有的是弯成一定形状长度为3001700mm 的长管接头。大管接头的接头形式为马鞍形，通常采用采用氩弧焊（包括手工和自动两种工艺）打底，焊条电弧焊或 CO2气保焊填充盖面的焊接工艺，其中CO2气保焊，配以药芯焊丝，是近些年新兴的焊接技术，具有焊接效率高、焊缝成形美观的特点，其焊接效率可达到手工电弧焊的2 倍以上。小管接头在集箱中数量最多，结构形式也最复杂，由于要与受热面管屏相接，为吸收管屏受热产生的膨胀量，一般小管接头均弯曲成一定形状，所以在装焊时，小管接头的定位将十分关键。小管接头的装配采用定位多孔板的方法，即首先将位于集箱端部的各排小管接头装配定位，然后在管端拉线，并装配定位多孔板，将其余的小管接头再按照定位多孔板上的管孔进行装焊，这样就保证了所有小管接头的节距尺寸。（六）集箱热处理我公司联箱分厂共有两台大型热处理炉供集箱进行整体热处理，401 炉长宽高22.5 3.5 3(米)，403 炉长宽高213 2.8(米)，绝大部分集箱均可在此两台热处理进行整体热处理，对于超过 22.5 米的超长集箱，需转至重容分厂32 米长的 701 炉进行热处理，此三台热处理炉的控温精度均为10，能够很好的满足集箱热处理的要求。（七）集箱水压我公司制造的所有集箱在厂内均进行水压试验，以保证焊缝无泄漏。水压时环境空气温度不低于5，水温高于受试工件材料的露点和脆性转变温度，但不高于70，推荐碳钢水温为21 40，合金钢水温为 30 50。水压后将工件内部的水排净，然后用压缩空气吹干工件外表面，再用压缩空气对工件内部进行吹水，保证集箱内部不存积水。（八）集箱内部清洁度集箱内部如果存在草帽头、铁屑等杂物，在电厂运行时，极易引起爆管等停炉事故，因此对集箱内部的清洁度必须加以严格的控制，我公司采取在集箱钻完孔后，全部用内R 风铣刀将管孔内壁上的草帽头、毛刺清理干净，及时将集箱内部杂物清理掉，在装焊时尽量避免将杂物掉到集箱内部，水压后倒角时，将名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 6 页 -其它管接头盖住，防止铁屑掉入，在最后出厂前清理时，每个管接头都通钢丝绳进行通道检查，防止有异物堵住管接头，筒身内部采用压缩空气吹等方法清理杂物，最终用内窥镜对每根管接头和集箱内部进行检查，保证出厂的每根集箱的内部清洁度符合要求。7.2.4制造工艺特点1.集箱筒身全部采用大口径无缝钢管制造；2.集箱筒身下料采用磁轮气割机和大型带锯床；3.集箱钻孔采用摇臂钻和三轴数控钻床；4.三通、弯头采用锻造形式；5.环缝焊接采用手工氩弧焊手工电弧焊埋弧自动焊和窄间隙热丝TIG 焊；6.小管接头角焊缝采用2 台焊接机器人工作站，大管接头角焊缝采用氩弧焊封底CO2气体保护焊盖面，焊接质量好、成形美观；7.集箱全部采用整体进炉热处理；8.集箱组装后全部进行整体水压试验，保证无泄漏出厂；9.最终集箱内部全部用内窥镜进行检查，保证内部清洁度要求；10、国内最先具有P91 材料制造业绩、拥有成熟而先进的制造工艺。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 6 页 -