锅炉锅筒的制造工艺方法

锅炉锅筒的制造工艺方法

1、锅筒（俗称汽包）的结构

锅筒一般由左右封头、封头人孔、筒体、各种接管及安装耳板等组成。电站锅炉根据其工作方式不同，可分为自然循环锅炉和控制循环锅炉，相应的锅筒在结构尺寸，如筒径、长度、壁厚等方面也不尽相同，典型的600MW亚临界控制循环锅炉如图1所示。

图1.600MW亚临界锅炉锅筒典型结构图

1—左封头 2—安全阀管接头 3—小管接头 4—起吊耳板 5—右封头6—省煤器给水管接头 7—下降管接头 8—上筒体 9—下筒体

2、锅筒的制造工艺方法

（1）封头的制造

头的形状多为半椭圆短轴的旋转体，或为两个相连的不同半径的对弧形旋转体。其板厚与筒壁相当或稍厚一些。封头分为有人孔与无人孔两种。制造工艺如下：原材料检验→划线→下料→拼缝破口加工→拼板的装焊→加热→压制成形→二次划线→封头余量切割→热处理→检验→装配。

①封头的成形

锅筒的封头一般采用大型的压力机一次热冲压成形。 封头冲压所采用的模具一般包括冲头、拉环、上模托架、拉环座及底座等，如图2所示。

图2.封头冲压模具图

1—上模托架 2—冲头 3—钢板4—拉环 5—拉环座 6—底座

封头钢板采用半自动热切割下料，利用定心拉杆辅助半自动切割机，即可割出完整的圆形毛坯。封头进行热冲压时，钢板的加热温度要超过材料的上临界点，保温时间依据钢板的壁厚1.2min/mm，终压温度约为800①。封头冲压后进行超声波检测壁厚，封头任意部位的实际壁厚不得小于理论最小壁厚。

①封头的堆焊

一般高压、中压及低压锅筒封头补强均采用焊加强板的方式，而亚临界锅筒封头采用堆焊的方法来实现补强，堆焊范围为封头球顶ф813mm范围内，可采用变位机与操作机配合进行堆焊。

（2）筒体的制作 ①筒体的成形

筒体的成形可分为压制成形和卷制成形两种。压制成形时，可采用冷压、热压和温压；卷制成形可分为冷卷、热卷和温卷。

压制时将筒体分成两片压制，然后焊接两条纵缝组成圆形筒体；卷制时需焊接一条纵缝，然后再经过高温矫圆加工成形筒体。压制或卷制工艺的选择，并没有强制性的原则，对于制造厂来说，可根据各自设备的能力和生产经验来选择。

压制筒体工艺流程如下：热切割下料→涂防氧化涂料→加热→正火结合压制→回火热处理→冷精矫→UT测厚→热切割余量→加工纵缝坡口→装焊引弧板、吊耳→焊妥纵缝→磨纵缝两侧→100%UT+100%RT+100%MT→去除引弧板、吊耳→划环缝坡口线→加工环缝坡口→转总装。

卷制筒体工艺流程如下：热切割下料→涂防氧化涂料→加热→正火结合压制→清理打磨坡口→UT测厚→焊妥纵缝→100%MT→涂防氧化涂料→加热→正火结合矫圆→喷砂→100%UT+100%RT+100%MT→回火热处理→划环缝坡口线→加工环缝坡口→转总装。

①筒体纵环缝的焊接

筒体的成形方法及纵、环缝坡口形式见表1，筒体纵、环缝焊接的焊接参数及热处理参数见表2和表3。 表1.筒体的成形方法及纵、环缝坡口形式

成形方法

坡口加工

坡口形式参考图 适用的焊接方法

卷制 机械加工或热切割

SMAW+SAW或SAW

热切割

ESW

压制 机械加工或热切割

SMAW+SAW或SAW

机械加工 SMAW+SAW

SMAW+SAW 表2.筒体纵、环缝焊接的焊接参数

表3.筒体纵、环缝焊接的热处理参数

① SA-299材料，厚度范围25～75mm，预热≥100℃。

筒体的其他部件，如人孔、接管、法兰、支座等，一般采用焊条电弧焊焊接。

筒体焊接完以后，还必须用各种方法进行检验，以确定焊缝质量是否合格。对于力学性能试验、金相分析、化学分析等破坏性试验是用于对产品焊接试板的检验；而对筒体本身焊缝则应进行外观检查、各种无损探伤、耐压及致密性试验等。凡检验出超过规定的焊接缺陷，都应进行返修，直到重新探伤后确认缺陷已全部消除才算返修合格。

（3）锅筒的总装工艺 锅筒的总装包括筒节环缝的拼装、组装左右封头、各种管接头的开孔与装焊、各种附件或预焊件的装焊、整体退火热处理、整体水压、内部设备的装焊等环节。

总装工艺流程如下：装配环缝→预热→焊妥环缝→打磨→划探伤线→100%UT+100%RT+100%MT→划预焊件位置线→预热→装焊预焊件→打磨角焊缝→100%MT→装两封头→预热→焊妥环缝→打磨→划探伤线→100%UT+100%RT+100%MT→划孔线→UT检测耳板装焊处→碳弧气刨耳板坡口→打磨→MT→手工堆焊（该工序由工艺定，堆焊可防厚板层状撕裂）→100%UT+00%MT→钻孔→热切割下降管孔→装下降管、给水管→焊妥下降管、给水管外侧坡口→中间热处理（根据筒体材料和技术要求选择是否需要）→碳弧气刨清根→焊条电弧焊内侧→打磨并内外侧焊缝100%UT+00%MT→打磨管孔、装配管接头→焊妥管接头→清理焊缝→100%UT+00%MT→装焊耳板打磨角焊缝→100%UT+00%MT→焊所有附件→角焊缝100%MT→整体热处理→打磨纵环缝、角焊缝→纵、环缝100%的MT复检、下降管100%UT复检→水压试验→清理内部→装内部设备→涂装→包装发货。

环缝的焊接坡口通常采用V形坡口，或U形+V形坡口，焊接工艺见表2。下降管和给水管管孔通常采用马鞍形气割机进行加工，坡口为插入式结构，内侧加衬垫。下降管的焊接可选用焊条电弧焊、药芯焊丝气体保护焊、马鞍型自动埋弧焊等焊接方法。其他小管接头筒体坡口，通常为管坐式结构、机加坡口。小管接头的焊接采用氩弧打底（手工或自动），药芯焊丝气体保护焊、焊条电弧焊或细丝埋弧焊填充及盖面的焊接工艺。筒体与管接头焊接时的焊接工艺见表4。 表4.筒体与管接头的焊接

接管 坡口形式 焊接参数及操作

焊接方法 焊接材料规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V

下降管 SMAW ф4.0 160～180 23～27

ф5.0 200～240 24～28

FCAW ф1.2 240～280 32～38

1. SMWA先焊接坡口侧，背面清除垫板后焊满

2. 先焊接坡口侧，SMAW焊接至20～30mm，然后采用FCAW焊满坡口，背面清除垫板后焊满

3. 对于筒体壁厚大于等于100mm的接头，采用加长型焊条（500mm）进行焊接

4. 焊后消应力退火处理 5.对于筒体壁厚≥150mm时，需作中间热处理

焊接方法 焊接材料规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 焊接速度/（m/h）

SAW ф3.0 380～450 28～30 20～25

1. 坡口侧使用马鞍形埋弧焊机焊满

2. 背面清除垫板后，打磨光滑，焊缝高度不够的地方，采用SMAW补焊 接管

坡口形式 焊接参数及操作

小管接头 焊接方法 焊接材料规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V

M-GTAW ф2.4 160～180 11～14

SMAW Ф3.2 110～130 22～26

Ф4.0 160～180 23～27

Ф5.0 200～240 24～28

FCAW ф1.2 200～240 27～30

260～280 28～30

A-GTAW -- 160～180 13～15

1. 打底焊采用M-GTAW或A-GTAW

2. 用SMAW填充和盖面，第一层用ф3.2mm焊条，第二层用ф4.0mm焊条，其余层用ф5.0mm焊条

3. 使用FCAW填充和盖面，首层选用小规范，其他层使用大规范

焊接方法 焊接材料规格/mm 焊接电流/A 电弧电压/V 焊接速度/（m/h）

SAW ф2.0 280～320 28～30 20～25

1. 打底焊采用M-GTAW或A-GTAW不填丝自动焊，焊接参数同上

2. 填充和盖面焊采用细丝SAW焊接

3. 焊后消应力退火处理