《热能与动力机械制造工艺学 教学课件 ppt 作者 陶正良 张华第三篇 锅炉制造工艺 第9章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热能与动力机械制造工艺学 教学课件 ppt 作者 陶正良 张华第三篇 锅炉制造工艺 第9章（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第9章 电站锅炉的锅筒制造工艺,本章讲述以下几个问题：,9.1锅筒的材料选用 9.2锅筒筒节的制造工艺 9.3 封头的制造工艺 9.4锅筒与管件的连接 9.5 锅筒制造中的热处理 9.6 锅筒制造中的检验与质量控制,9.1锅筒的材料选用,锅筒由筒体、封头及管接头等零部件组成。,图9-1 锅筒结构示意图,世界各国在电站锅炉锅筒筒体的材料选用上，形成两种模式，一是欧洲各国以德国TRD（蒸汽锅炉技术规程）为代表，主要采用高强度合金钢材，以13MnNiMo54 (BHW35、DIWA353)、15NiCuMoNb5(DIWA373)等为代表，可以降低锅筒的金属耗量，相应降低锅炉制造厂所需的设备能力。另
2、一是以美国ASME（美国机械工程师学会）的压力容器为代表，主张采用韧性较好的焊接工艺性能稳定的碳锰钢系，如SA229（以含碳量稍高的SA299、19Mn6为代表），认为高强度台金钢的工艺性能较差，焊缝容易产生裂纹，故应尽量避免选用。,9.2锅筒筒节的制造工艺,锅筒筒体有一定长度，一般由几段筒节组成。 筒节制造工艺主要程序：划线气割涂料加热卷板划割间隙焊接涂料正火校圆清理磨光探伤缺陷退修机械加工。,9.2.1 锅筒筒节的下料与卷制,1锅筒筒节的划线下料 锅筒筒节的划线工作就是在钢板上划出锅筒筒节的展开图。 近年来，在划线工序的改进方面，主要有电子计算机数控划线与电子照相划线（或称感光划线二种）。
3、这些方法的采用，使划线劳动量降低，速度快。,2锅筒筒节的成形及加工工艺过程 当前国际上锅筒筒节成形主要有卷制和压制两种工艺，其工艺各有利弊。卷制的优点是成形均匀，操作方便，但需要功率大钢性好的卷板机。压制筒节一般用水(油)压机，优点是锅筒可做成瓦片上下不等厚，节约材料810% ，缺点是操作不连续，压制速度慢，又要用吊车配合操作，对工人技术的要求也较高。一般先用热压方法初步成形，再用冷压方法进行精校至所需尺寸。,锅筒筒节的成形及加工工艺过程为： 筒节钢板用氧乙炔火焰气割下坯料。气割前气割区域适当预热，预热温度100。 筒节两端坡口采用镗床或刨边机进行机械加工坡口。 筒节钢板上、下表面涂刷高温防氧
4、化涂料 涂料涂完后需经24小时以上时间干燥。 筒体钢板进行加热炉加热。加热温度：930950 ，然后卷制成形。 卷制完成后，吊下筒节采取措施，保证坡口间隙不至张开。, 筒节成形后，测量筒节圆周尺寸。 修磨坡口光滑，经100%磁粉探伤检查。 筒节内壁装焊金属焊接衬垫。 纵缝窄间隙埋弧自动焊焊接成形 筒节纵缝检查合格后，进加热炉进行复校圆加热，加热温度：93O950，然后进行复校圆。 筒节进行回火热处理，加热温度为：630土1O 筒节经回火处理后，对纵缝进行100%射线，100%超声波探伤和100%磁粉探伤检查。,筒节的卷制工作通常是在卷板机上进行的。常用的卷板机可分为三辊卷板和四辊卷板机两类。
5、用三辊卷板机卷制筒节， 如图9-2所示。,图9-2 三辊卷板机卷制钢板 1一上辊；2一下辊；3一钢板,为了获得完整的圆筒形，在弯卷前，必须先将钢板的两端预先弯制成所需弯曲半径的孤形，此项工作称为预弯。,图9-3 利用三辊卷板机进行预弯工作,对于厚壁圆筒往往采用大型的四辊卷板机进行卷制工作，如图9-4所示。,图9-4 四辊卷板机的工作原理 1一上辊:2一下辊:3一侧测;4一钢板,9.2.2 锅筒筒节纵环缝焊接,厚壁筒节的纵缝主要焊接方法有电渣焊、单丝或多丝埋孤自动焊的常规焊接工艺以及可焊更大厚度的窄间隙焊与电子束焊等先进焊接工艺。环缝焊接方法主要采用埋弧焊。 1焊接坡口 选择锅筒焊接坡口的基本原
6、则是，尽量采用全焊透的焊接坡口形式，尽量减小筒体内部的工作量，改善劳动条件。,(1) 埋弧自动焊坡口： 板厚14mm可不开坡口(图9-5)； 板厚为1422mm时多开V形坡口（图9-6）； 板厚22mm时，多开U形坡口（图9-7）和U、V混合形坡口（图9-8）。,图9-5 I形坡口 图9-6 V形坡口,图9-7 U形坡口 图9-8 U、V混合形坡口,(2). 窄间隙埋弧自动焊 厚壁容器壳体窄间隙埋弧自动焊坡口形式。,图9-9 窄间隙埋弧焊通用的坡口形式 （a）固定衬垫单面焊坡口；（b）陶瓷衬垫单面焊坡口； (c) 背面封底的单面焊坡口,（3)手工焊坡口：环缝打底焊坡口(图99),装配间隙及钝边
7、为2mm左右;管接头坡口型式如图910和图911所示。,图910全焊透管接头坡口 图911马鞍形管接头坡口,（4）坡口加工：可采用刨边或车削。,2焊前准备 （1）手工焊：首先要检查坡口尺寸及装配质量，错边量不大于1.5mm，焊件装配必须保证间隙均匀，高低平整，坡口处和坡口边缘10mm20mm范围要将锈蚀、油污、氧化皮、水分等杂质清理干净，露出金属光泽，焊条经250400温度下2h烘干，随取随用。 （2）埋弧自动焊：坡口装配质量和清理要求同手工焊。 （3）电渣焊：工件装配前，必须将焊缝的熔合面及其附近40mm50mm处（筒体内外）清理干净，露出金属光泽,焊缝两侧要保持平整、光滑，必要时可进行砂轮
8、磨光或进行机械加工以使冷却铜块能贴紧工件和顺利滑行。,（4）窄间隙埋弧自动焊 窄间隙埋弧自动焊可以采用图912所示的三种工艺方案。,图912 短间隙埋弧焊的三种基本工艺方案 （a）每层单道焊；（b）每层双道焊； （c）每层三道焊,9.3 封头的制造工艺,对于不同参数的锅炉，封头的型式是不同的。低压锅炉常采用平封头或椭圆形封头；中压锅炉，一般采用椭圆封头；高压及超高压锅炉，则采用半球形封头。 封头的典型制造过程是：原材料检验一划线(毛坯计算)一切割下料一封头毛坯拼焊（指用两块钢板拼接时）一铲除焊缝余高一射线探伤一毛坯成形一热处理一封头边缘余量切割加工一质量检验。,9.3.1封头毛坯展开尺寸的计算
9、,1平封头毛坯尺寸的计算 平封头（如图9-13所示）的毛坯尺寸有下列两种计算方法: （1）周长法假定毛坯直径D0等于平封头纵截面的弧线的长度、直边长度和工艺余量之和。,（2）面积法假定封头毛坯面积等于成型封头的面积,再考虑一定的加工余量。,图913平封头简图,2椭圆形封头毛坯尺寸的计算. 椭圆形封头的形状如图9-14所示，椭圆形封头(包括碟形)坯料的经验计算公式为,图914椭圆形封头简图,3球形封头毛坯尺寸的计算 球形封头（如图9-15所示）的毛坯尺寸通常根据面积法或近似法计算 （1）面积法,（2）近拟法公式计算:,图915球形封头筒图,9.3.2 封头的冲压成型与受力分析,图9-16是封头冲
10、压的典型过程示意图。这种方法称为一次成型冲压法。由低碳钢或普通低合金钢制成的通用尺寸封头，均可一次成型进行冲压。 通常，采用压边圈且间隙大于毛坯钢板厚度的封头冲压，其各部位材料的应力状态可大致分析如下(如图9-17所示)。,图916封头冲压过程 1一上冲模；2一压边圈；3一封头坯料； 4一下冲环； 5一脱件装置,图9-17封头冲压受力分析 1一上冲模 2一下冲模 3一压边圈,图9-18给出了椭圆形封头和球形封头冲压后，材料各部分壁厚变化的情况。,图9-18大型钢制封头冲压后的壁厚变化 (a)椭球形；(b)球形,9.3.3 封头冲压工艺与影响质量因素分析,当封头有椭圆人孔(或圆孔)时，一种结构是
11、封头冲制后，再切割人孔，焊上加强圈；另一种结构是在钢板上割出人孔预切椭圆，在热态下进行翻孔工序。 封头冲制后，在翻孔模上进行外翻孔(扳出)如图12-19所示。,图919外翻孔示意图 1上冲头:2一冲环:3一封头,锅炉封头人孔的内翻孔工序，一般是在封头冲压过程中进行的。先在钢板坯料上割出入孔预切椭圆，上冲模在此起着冲封头凸模和翻孔冲环两个作用，其典型结构如图9-20所示。,图920 带人孔封头压制示意图 1上冲模；2压边圈；3冲模与冲环； 4人孔翻孔冲头；5坯料,对于薄壁封头(一般指45s)，即使采用带有压边圈的一次成形法，也会出现鼓包和皱折现象。因此，常采用两次成形法，如图9-21(a),图9
12、-21薄壁封头两次成形法 D2一上冲模直径；Z一间隙,对于厚壁封头(一般指8s时)，因毛坯较厚，边缘部分不易压缩变形，尤其是球形封头，在成形过程中边缘厚度会急剧增加，需要很大的冲压力，并导致底部材料过分拉薄。因此在压制厚壁封头时，常事先把封头毛坯车斜面，再进行冲压,如图922所示。,图9-22厚壁封头的压制,封头是采用热态还是冷态冲压，主要依据下列两个因素。 （1）封头材料性能常温下塑性较好的材料可考虑采用冷态压制，如铝及铝合金。热塑性较好的钢材，一般应采用加热冲压。因冲压过程中钢板受力复杂，变形很大，热态冲压则有利于材料变形，可避免加工硬化现象和产生裂纹，易于保证一封头质量。 （2）封头坯料
13、尺寸主要看封头坯料D0与厚度S的关系。当封头较薄时，即当: 碳素钢或低合金钢,不锈钢或合金钢 可以采用冷态冲压封头。 当封头较厚时，即 碳素钢或低合金钢 不锈钢或合金钢 应采用热态冲压封头。,封头毛坯加热温度应控制在一定范围之内。几种常用材料的加热范围可参考下表,一般来说，当满足下式时，便需要采用压边圈。 椭圆形热压封头的压边圈范围为 球形封头,压边圈范围为 平封头,压边圈范围为,9.3.4 封头的爆炸成型与旋压成型,1. 封头的爆炸成型 爆炸成型是一种高能成型工艺，它是利用炸药爆炸时所产生的高温高压气体，通过介质的传递，在极短的时间内(通常在0.001s内)产生巨大的冲击波施加于毛坯钢板上，
14、使之产生塑性变形，从而获得设计上所要求的几何形状和尺寸。,爆炸成型具有下列特点： （1）质量好，可确保工件达到所要求的几何尺寸，表面光洁,壁厚减薄现象不严重。工件经退火处理后，机械性能可进一步得到改善。 （2）设备简单，不需要大型的复杂设备。 （3）操作方便，生产率高，成本低，对于成批生产的封头尤为显著。 爆炸成型可分为有模成型和自由成型两类。封头的爆炸成型通常采用自由成型方式。,2. 封头的旋压成型,图9-23 旋压成型法示意图 1上主轴；2一下主轴；3一外旋辊I； 4外旋辊II；5内旋辊,旋压成型法具有下列优点： （1）投资省，能适应大型化产品的发展。 （2）模具费用低，适合单件小批量生产
15、。 （3）成本低、节约能源、操作简单、劳动条件好。 采用旋压法还是冲压法来制造封头主要取决于两方面的因素：一是生产批量问题，单件小批生产以旋压法较经济，成批生产可采用冲压法；二是尺寸问题，薄壁大直径封头以采用旋压法较合理，厚壁小直径封头用冲压法较适宜。,9.3.5 成型封头的端面加工 与质量检验,封头的质量检验包括封头的表面状况、几何形状和几何尺寸等。 封头表面状况的检查主要是检查其表面是否有起皱裂纹、划痕且坑及起包等。封头不允许有裂纹、重皮等缺陷。对于微小的表面裂纹和距人孔圆弧起点大于5mm处的裂口,经检验部门同意可进行修磨或补焊。但修磨后的钢板厚度应在厚度的允许偏差范围之内。,9.4锅筒与
16、管件的连接,9.4.1 排孔划线与钻孔 9.4.2 锅筒与管件的连接,9.4.1 排孔划线与钻孔,在锅筒上进行排孔划线应以钢板下料时划出的锅筒纵向中心线(纵向基准线)为依据。但由于在锅筒制造过程中，此基准线可能产生偏差，因此在排孔划线前,应予以校核。,图924 锅筒吊中示意图 1直尺； 2挂线； 3锅筒； 4滚轮台,管孔的加工往往需分几步进行。首先是用直径较小(通常为24mm左右)的麻花钻头在锅筒上管孔中心钻出定位孔，作为大直径钻头的定位对中孔。其次用大直径钻头或扩孔割刀进行扩孔，直至所需直径。第三步进行端面扩钻,加工出管座。对于胀接管孔，最后还需进行一次精加工，以保证管孔表面有足够的光洁度。,9.4.2 锅筒与管件的连接,锅筒与管件的连接方法可采用焊接连接，也可采用胀接连接。这两种连接方法各有优缺点和其适用范围
