蒸汽锅炉炉管胀接安装.doc

蒸汽锅炉炉管胀接安装

——中高压蒸汽锅炉管胀接工艺

工 种：钳工
姓 名：刘国华
身份证号：211102195610161575
申请签定考评等级：技师
准考证号：J030020005
培训单位：盘锦市翔实职业培训学校
签定单位：盘锦市九化职业技能鉴定所
论文完成日期：2008年1月20日

引 言

在蒸汽锅炉的安装程序中，胀接程序是决定安装质量的关键环节，国内炉管胀接很难一次试压成功，所谓胀接程序是指通过锅炉上下汽包找正——管端热处理——除锈打磨——检测汽包孔径，管端内外径——理论计算胀管率——试胀修正胀管率——胀接——铣削管头。八大步聚把锅炉的心脏部分组对连接起来，即通过胀管法，把上下汽包用很多根钢管联系起来的钳工安装程序。

关键词: 胀接、退火、铣削、胀管率、塑性、布氏硬度、管端、陶瓷纤维、
间隙、锅筒、胀管器。

目 录
1胀接前的准备工作 ………………………………………… 1
1.2管端进行退火处理 ……………………………………… 1
1.3胀管前管端表面处理 …………………………………… 2
1.4锅筒管孔清理、检查处理、编号 ……………………… 2
1.5管孔与炉管选配…………………………………………… 3
2试胀试验…………………………………………………… 3
2.1试胀试验的目的………………………………………… 3
2.2试胀工作程序…………………………………………… 4
2.3试胀前的准备工作……………………………………… 4
2.4固定胀接………………………………………………… 4
2.5翻边扩胀胀接…………………………………………… 4
2.6进行外观检查…………………………………………… 5
2.7水压试验………………………………………………… 5
2.8补胀试验………………………………………………… 5
2.9解剖检查………………………………………………… 5
3炉管开始胀接…………………………………………… 5
3.1穿管……………………………………………………… 5
3.2胀接工艺………………………………………………… 5
3.3胀接方式………………………………………………… 6
3.4管头铣削………………………………………………… 7
结论………………………………………………………… 8
1．胀接前的准备工作
1.1胀接前炉管检查、校正和被胀管端处理。
1.1.1胀接管必须具有材质合格证书，否则应做化学成分分析和机械性能试验。
1.1.2清理胀接管，检查管子不应有重皮、裂纹，严重变形或锈蚀。一般缺陷超过允许误差的90%时，建议不使用。
1.1.3检查管端外径尺寸，每根均作测量并记录。其允许偏差见表（一）。测量时应注意测管端内外测点必须位于同一轴线上，第一测点与第二测点互相垂直，管外径与管孔配合见表（二）。
表（一）胀接管外径允许偏差 单位（mm）
管子公称外径
32
38
42
51
57
60
63.5
70
76
83
89
102
管子最小外径
31.35
37.85
41.35
50.19
56.13
59.1
62.57
69
74.84
81.77
87.71
100.58

表（二）胀管外径与管孔配合最大间隙允许值 单位（mm）
管子公称外径
32
38
42
51
57
60
63.5
70
76
83
89
102
最大间隙
1.29
1.41
1.47
1.5
1.53
1.6
1.66
1.89
1.95
2.18

1.2管端进行退火处理
为使管端的硬度和塑性达到规范胀接要求，要对胀接管的胀接部位进行抽查，并记录。如抽检试验结果HB（布氏硬度）超过170时，管端部必须进行退火处理。这是为了进一步调整原材料机械性能，使之即不过分降低原材料强度，又使原材料有较好的塑性。实践中，一般采用铅欲法及燃碳二种热处理法。该方法不安全，操作者70%被烫伤，效率低，难已控制退火温度，质量保证达不到规范要求。因此，上述方法是致使胀接失败的一个原因，必须加以改进。
管端退火处理，可采用电热处理法，即：用6mm钢板制成600mm×600mm×2m的加热箱，箱的内壁衬100mm厚的陶瓷纤维毯，并分别在箱内上、中、下放入165mm×1360mm，LCD-220-50履带试电加热器，和PWK-60型控温箱并联接入380V电源，加热器总功率可达160KW，最高温度可达1010度，应控温度为600—650度。在宁阳化工厂SHU型锅炉安装中，我探索试用该方法获得成功，不仅保证质量安全，而且提高工效十倍。
1.3胀管前管端表面清理：
胀管前管端内外清理，打磨质量直接会影响到以后的胀管率计算的准确度。
胀管前对已检查合格的胀管，对管端的油污，氧化层锈点，班痕，纵向沟槽进行清理，磨光处理。打磨应用打磨机进行，将管端打磨干净，露出金属光泽，磨出管端长度应为锅筒壁厚+50mm， 后用锉刀和沙布精修磨光，打磨后管端应呈圆形，无麻点及纵向沟纹。一般打磨深度不超过原管0.2mm。在管端内径处100mm长区域也要进行仔细打磨清理，这是由于管内不洁净会影响胀管率；由计算得知管内锈层达0.025—0.05mm时，可使胀管率增大0.1—0.2%，由此可知造成的，也是直接影响胀接质量的一种原因。最后我采取借用电动磨头来对管内进行彻底清理打磨使胀管率计算准确无误。
1.4锅筒管孔清洗、检查、处理、编号。
1.4.1清洗锅筒孔，除去防锈油料及污垢，直至露出金属光泽为止。在有加工微痕或轻微锈蚀，尺寸允许加工的条件下，可用砂布轮进行打磨，打磨时必须保证管孔圆度，并且仅能按管周方向打磨。
1.4.2胀接管孔尺寸及允许偏差应符合表（三）
表（三）胀接管孔的尺寸和允许偏差
管子公称外径
32
38
42
51
57
60
63.5
70
76
83
89
102
管子直径
32.3
38.3
42.3
51.3
57.5
60.5
64
70.5
76.5
83.6
89.6
102.7
管
孔
允
许
公
差
直径
+0.34
0
+0.40
0
+0.46
0
圆度
0.14
0.15
0.19
圆柱度
0.14
0.15
0.19
测量管孔尺寸应以位于管孔纵横中心的各自起为准，管孔的超差不得超过规定偏差值的5%，超差孔率当管孔总数小于或等于500孔时，不得超过管孔总数的2%，且不超过5个孔，管孔总数大于500孔时，不得超过管孔总数的1%，且不超过10个孔。
1.4.3管孔表面粗糙度低于或等于12.5 ，管孔边缘不得有毛刺，纵向刻痕，个别管孔刻痕深度小于0.5mm，宽度不超过1mm，且刻痕位于距管缘4mm以上，而且刻痕呈环向状。
1.5管孔与炉管的选配
1.5.1装管前应根据管孔和炉管实测尺寸，力求管孔和炉管间隙适中，这样有利于胀管和控制胀管率。一般间隙不超过表（二）中数据。
1.5.2、经选配的管孔，炉管应做好对应记录，以期达到“对号入座”。
2.试胀试验
2.1试胀试验的目的
试胀试验的目的是：掌握胀管器性能，所用材质实胀性能，提出合适的胀管率、胀管工艺及胀管率控制方法，以指导正式胀接施工。
试胀用管板、管子其材质、几何尺寸、加工精度，硬度等均应与实胀件一样。
2.2试胀的工作程序。
试胀前准备工作 固定胀接 翻边扩胀胀接 水压试验
补胀 解剖检查 确定最佳工艺和胀管率。
2.3试胀前准备工作
选取几组有代表性的管孔，炉管尺寸，加工精度，加工试胀管孔及炉管，根据预测间隙，预选胀管率计算出终胀后管内径及限位垫片厚度。采用内径控制法时终胀内径d1= d3H+ d2+δ
式中：d1—管子的计算终胀内径mm
H—预定胀管率%
d2—胀前管内径mm
d3—胀前管孔直径mm
δ—胀前管孔直径与管外径之差mm
其扩胀值：△=Hd3
式中△这杆在胀管中每前进1mm时，胀管器直径的扩大值。
用计算的胀杆插入深度来确定限位片的厚度，限位片一般制做成垫圈型式，其厚度为1—2mm。（例如胀杆锥度为1:25时，每前进1mm，扩胀量为0.04mnm；每增加2mm垫片，其扩值为0.08mm）
2.4固定胀接
检查管孔和炉管尺寸接触面清洁程度，符合规定后，将先配好的炉管与管孔对号入座，用固定式胀管器进行胀接。当管间隙消除时，管子在管孔中不摇动，用电动胀管器再扩胀0.2—0.3mm，记录其电流值。
2.5翻边扩胀胀接
用翻边胀管器进行胀接，当达到预选胀管率时，不立即退胀管器，在原地再转三圈左右，这时记录电流值，进行胀口测量，并记录。
2.6进行外观检查。
检查胀口端是否有裂纹，胀接过渡过区是否有偏胀和挤台，喇叭口根部与管壁结合状态，胀口各部尺寸是否符合要求；并观察孔径周围氧化度脱落情况。
2.7水压试验
将试胀后的管口封闭，按水压试验规定值进行水压试验。
2.8补胀试验
对试压渗漏管子可进行补胀，记录其电流值及补胎后胀口情况。
2.9解剖检查
将试胀口进行解剖检查，重点检查管外径与孔壁接触装态的印痕，啮合情况，管壁厚减薄数值，管孔变形情况。
根据上述结果，确定最佳胀管率。最佳胀管率应为1.5%---1.7%。
3．炉管开始胀接
3.1穿管
具备胀条件进行穿管时管孔及炉管端部应进行一次清理，管子两胀接端应能自由穿入其安装孔内，没有卡阻及偏斜现象，管端插入长度应在出锅筒内壁10mm---13mm之内，如有管子角度不对，必须进行校正和处理，严禁强力穿管。穿管时应先穿基准管，取垂直于锅炉纵向中心线的最外两排管，为保证伸入锅筒内长度一致，我制做了穿管定位卡子。
3.2胀管工艺
3.2.1胀管的基本要求；
3.2.1.1锅筒内必须清理干净，内部应铺绝缘橡胶板。
3.2.1.2在胀接过程中，应严禁油、水、灰尘渗入胀口中；胀管应在环境温度零度以上进行，胀管过程中每胀20—30个胀口，对胀管器进行一次检查清理。
3.2.1.3在胀管过程中胀管器应保持正确位置，转动应平稳均匀。
3.2.1.4采用翻边胀接时，翻边终胀位置应与始胀位置重合，而且终胀位置应终止于鼻梁宽度最大处。翻边胀管达到胀管率后，在不进给条件下转2-3圈，进而修正胀口不圆度。
3.2.1.5胀管时如用机械胀管器，速度控制在30r/mir以下，胀口温度不能高于50℃。
3.3胀管方式
3.3.1胀管方式有前进式和引拨式两种方式，锅筒壁厚小于50mm宜用前进式，大于50mm宜用引拨式胀管法。
3.3.2胀管率及胀接质量的控制
胀管率是表示胀接质量唯一数据，胀管率计算公式如下：
胀管率的控制有以下几种方法，即内径增大率控制法和外径增大率控制法。
d1 — d2 — δ
3.3.2.1内径增大率法公式：
d3
H= ×100％
式中：d1—胀后实测管内径mm
d2—胀前实测管内径mm
d3—未胀前锅筒孔径实测值mm
δ—未胀前锅筒孔径实测值与管子外径实测值之差mm
D—d3
3.3.2.2外径增大率法公式：
d3

H= ×100％
式中：D—胀后紧贴气包外测管子外径mm
d3—未胀时锅筒孔径实测值mm

胀管率最小1%，最大1.9％，大于1.9%为过胀，小于1％为欠胀。过胀、偏胀、欠胀都是胀接的失败。
控制胀接质量可用以下几个方面综合把握。
（1） 胀接的部分无裂纹，胀接过渡部分无剧烈变化。
（2） 管端伸出管孔的长度10mm，正负偏差小于3mm。
（3） 管口翻边的斜度应在12°—150
（4） 根据试胀后的检查结果，调整理论计算的胀管率，确定合理的胀管率。实践中，用该方法确保了胀接质量，在我施工胀接的锅炉中都是一次试压成功。
3.4管头铣削
因锅炉汽包最小的直径不足600mm，胀管和铣削都十分困难，气割法和磨削法都会使胀接部位产生高温，导致胀接失败。1996年我在海天化120吨开工锅炉胀接中研制了单刀双刃铣削器。4—5分钟就可以铣削一个管头，提高工效5倍以上，即保证了胀接后质量，又提高了工作效率。

结 论
在实际工作中，通过技术革新和小机具设计制造及对胀接工艺的严格控制，使锅炉管胀接工作在盘天化2台40吨日本日立牌开工锅炉、山东宁阳化工厂2台10吨锅炉、黑山磷肥厂2台10吨锅炉、海南天然气化工厂意大利进口的120吨锅炉等施工中胀接质量达到了国内先进水平，做到了每台锅炉管胀接合格率达到了100％水压实验全部都是一次成功。

参考文献: 1、锅炉安装手册，中国电力出版社出版，
主编:朱宝山
参考资料: 1、哈尔滨锅炉厂编制的锅炉管胀接守则。
2、日本日立公司编制的40吨蒸汽锅炉安装指南。