淺析660MW超超臨界機(jī)組鍋爐受熱面部件制造工藝

劉俊麟 宋建

摘要：介紹了某燃煤電廠660 MW超超臨界機(jī)組鍋爐受熱面部件制造工藝，以水冷壁、蛇形管、集箱部件為主，分析了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及制造工藝難點(diǎn)，提出了相應(yīng)的工藝處理措施。

關(guān)鍵詞：超超臨界機(jī)組;電站鍋爐;受熱面制造工藝

1 鍋爐概述

本文以河北大唐蔚縣電廠660 MW超超臨界機(jī)組鍋爐為例，介紹其受熱面零部件制造工藝。該電廠使用的鍋爐型號(hào)為HG-1988/29.3-YM5，額定蒸發(fā)量為1 988 t/h，額定蒸汽壓力為29.3 MPa，鍋爐采用π型布置方式，為單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)，燃料為煙煤，燃燒方式為前后墻布置的對(duì)沖燃燒。

2 鍋爐受熱面部件制造工藝

2.1? ? 水冷壁主要部件特點(diǎn)、制造難點(diǎn)及控制措施

2.1.1? ? 水冷壁總體結(jié)構(gòu)介紹

爐膛上部水冷壁為垂直管屏，中、下部水冷壁為螺旋管圈，采用中間混合集箱實(shí)現(xiàn)螺旋管至垂直水冷壁管的過(guò)渡，垂直管屏、螺旋管圈的管子均為光管。鍋爐燃燒方式為對(duì)沖燃燒，燃燒器噴口為“花籃”結(jié)構(gòu)。水冷壁延伸包墻由水冷壁管片和水平煙道入口集箱組成，二者在制造廠內(nèi)對(duì)接后整體發(fā)貨。

2.1.2? ? 水冷壁上部結(jié)構(gòu)、制造難點(diǎn)及解決措施

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。前、側(cè)水冷壁上部管屏均為直管片結(jié)構(gòu)，管子規(guī)格為？準(zhǔn)31.8 mm×6.2 mm，材質(zhì)為12Cr1MoVG;扁鋼規(guī)格為6 mm×25.7 mm，材質(zhì)為12Cr1MoV。

（2）制造難點(diǎn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，12Cr1MoVG材質(zhì)的管子壁厚大于6 mm，焊后需要進(jìn)行去應(yīng)力退火熱處理。水冷壁管屏的尺寸較大，熱處理時(shí)易產(chǎn)生變形。

（3）工藝措施。水冷壁管屏采用整體進(jìn)爐熱處理的方式。管屏裝爐前，先在管屏熱處理支架上擺放平穩(wěn)，確保管屏兩端懸空長(zhǎng)度小于500 mm。管屏疊放及裝爐時(shí)，管屏之間用槽鋼支墊，槽鋼和管屏熱處理支架的支點(diǎn)要與支座在同一截面上。支墊高度大于500 mm，支座間距小于1.5 m，使用鋼板支墊保證管屏熱處理支架與各支座接觸?？刂茻崽幚頎t裝爐量，管屏疊放高度不超過(guò)2 m，以確保管屏不變形。熱處理保溫結(jié)束后，管屏應(yīng)冷卻到100 ℃以下，方可吊離熱處理爐臺(tái)車，吊離時(shí)吊運(yùn)管屏熱處理支架。

2.1.3? ? 水冷壁延伸側(cè)包墻及底包墻結(jié)構(gòu)、制造難點(diǎn)及解決措施

水冷壁延伸側(cè)包墻及底包墻示意圖如圖1所示。

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。水冷壁延伸側(cè)包墻為直管片廠內(nèi)與水平煙道入口集箱對(duì)接的結(jié)構(gòu)。管子規(guī)格為？準(zhǔn)44.5 mm×8 mm，材質(zhì)為12Cr1MoVG;扁鋼規(guī)格為6 mm×70.5 mm、6 mm×13 mm，材質(zhì)為12Cr1MoV。

（2）制造難點(diǎn)。水冷壁延伸側(cè)包墻為直管片與集箱對(duì)接結(jié)構(gòu)。集箱管接頭為雙排結(jié)構(gòu)，直管片與集箱焊后外形尺寸較大，采用整體熱處理方式很難保證其不發(fā)生變形。直管片與集箱對(duì)接后的擺放、起吊、轉(zhuǎn)運(yùn)等都為制造過(guò)程增加了難度。

（3）工藝措施。合理制定水冷壁延伸側(cè)包墻及底包墻工藝流程（圖2），直管片與集箱制成后分別整體進(jìn)行熱處理再對(duì)接，對(duì)接焊口進(jìn)行局部熱處理，局部熱處理時(shí)對(duì)直管片部分每隔3 m用槽鋼或木方支墊，保證管屏擺放平穩(wěn)，以免發(fā)生變形。

管屏與集箱組裝后，由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，擺放時(shí)集箱無(wú)管接頭的一面朝下，直管片每隔3～4 m用方木支墊，保證管屏擺放平整、安穩(wěn)，集箱向上管接頭側(cè)不得疊放任何工件及物品，防止管接頭變形。

管屏組件吊運(yùn)時(shí)應(yīng)使用專用吊梁，集箱無(wú)管接頭的一面朝下，起吊前估計(jì)管屏組件的重心，采用低位試吊方法逐步找準(zhǔn)管屏組件的重心，管屏組件的重心應(yīng)接近吊梁重心，以免吊運(yùn)過(guò)程中管屏傾斜而引起脫鉤，造成安全事故。吊運(yùn)結(jié)束后，管屏擺放平穩(wěn)后才能摘除吊鉤。

管屏組件側(cè)吊和翻身前應(yīng)估計(jì)管屏組件的重心，采用低位試吊方法逐步找準(zhǔn)管屏組件的重心，側(cè)吊和翻身的吊點(diǎn)位于管屏組件重心兩側(cè)且至重心距離基本相等。側(cè)吊或翻身時(shí)必須采用翻身起吊裝置和吊梁，或采用專業(yè)廠家的可翻身吊鉤，或采用S型吊鉤加吊索固定管屏。采用S型吊鉤加吊索摟緊管屏起吊和翻身時(shí)，吊索與管屏邊鰭間用專用繩套隔開(kāi)，以免邊鰭變形或磕斷吊索。管屏組件翻身后應(yīng)擺放在有一定高度的裝焊架上，使集箱管接頭不得與地面相碰。

2.1.4? ? 下部螺旋管圈結(jié)構(gòu)、工藝要點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

水冷壁中部為螺旋管圈，側(cè)墻帶螺旋彎頭。前后墻中部水冷壁管屏中，布置有燃燼風(fēng)噴口和燃燒器噴口管屏，前后墻共有20只燃燼風(fēng)噴口管屏、30只燃燒器噴口管屏。管子規(guī)格為？準(zhǔn)38 mm×7.3 mm，材質(zhì)為15CrMoG;扁鋼規(guī)格為6 mm×15 mm，材質(zhì)為15CrMo。

（2）工藝要點(diǎn)。

側(cè)中螺旋彎頭采用臥式成排彎彎制;斜角管屏采用聯(lián)屏下料的工藝方法;前中、后中水冷壁存在噴口的管屏采用預(yù)留孔、補(bǔ)貼等工藝方法，以提高材料利用率;為防止起吊變形，對(duì)于預(yù)留孔的管屏邊部采用槽鋼固定;“花籃”式噴口管屏，采用通用裝配胎具進(jìn)行整體組裝。

2.2? ? 蛇形管受熱面主要部件特點(diǎn)、難點(diǎn)及控制措施

2.2.1? ? 總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

蛇形管高溫受熱面采用垂直懸吊結(jié)構(gòu)，低溫段管屏為水平布置垂直懸吊結(jié)構(gòu)，其中高溫段蛇形管管屏需要在制造廠內(nèi)裝焊小集箱。

2.2.2? ? 屏式過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器、后屏再熱器、末級(jí)再熱器結(jié)構(gòu)及制造難點(diǎn)

（1）主要結(jié)構(gòu)。

屏式過(guò)熱器、末級(jí)過(guò)熱器、后屏再熱器、末級(jí)再熱器結(jié)構(gòu)，均為蛇形管+小集箱結(jié)構(gòu)，蛇形管管子材質(zhì)為SA-213TP347HFG內(nèi)噴丸、SA-213S30432內(nèi)噴丸、SA-213TP310HCbN。

（2）制造難點(diǎn)。

管屏制造工藝與常規(guī)產(chǎn)品類似，難點(diǎn)在于管屏完工后與小集箱的裝焊，管屏與小集箱對(duì)接時(shí)管子中心線橫向間距為108 mm，縱向間距為115 mm，施焊困難，因此建立合理的裝配順序，確定合適的尺寸結(jié)構(gòu)，對(duì)產(chǎn)品制造難度有著重要影響。

（3）工藝措施。

為避免對(duì)接焊口的熱處理，在集箱管接頭端部增加一段不銹鋼過(guò)渡管，該過(guò)渡管與集箱進(jìn)行整體熱處理后再與管屏對(duì)接。

管屏全部為不銹鋼材質(zhì)，附件焊接后可不進(jìn)行熱處理，因此，為方便裝焊小集箱，在裝焊小集箱之前，管屏靠近小集箱端的活動(dòng)夾塊先不進(jìn)行焊接，可進(jìn)一步增大管子的活動(dòng)范圍，待管屏與小集箱裝焊完畢，再焊接活動(dòng)夾塊。在管屏與小集箱對(duì)接時(shí)，可將影響焊接的管子先墊起再實(shí)施焊接，依次類推，直至焊接完成。在焊接過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格注意避免產(chǎn)生折口。

2.2.3? ? 水平低溫再熱器結(jié)構(gòu)及制造難點(diǎn)

水平低溫再熱器管屏由SA-213T91及12Cr1MoVG兩種材質(zhì)組成，兩種材質(zhì)均存在小R擠壓結(jié)構(gòu)。制造工藝與常規(guī)產(chǎn)品類似，不做詳細(xì)介紹。

2.3? ? 集箱

2.3.1? ? 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該鍋爐折焰角入口集箱、省煤器入口集箱及水冷壁中間集箱為長(zhǎng)管接頭結(jié)構(gòu)，在制造廠內(nèi)生產(chǎn)難度較高。

2.3.2? ? 長(zhǎng)管接頭集箱結(jié)構(gòu)、制造難點(diǎn)及解決措施

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

折焰角入口集箱：筒身材質(zhì)為15CrMoG，規(guī)格為？準(zhǔn)273 mm×65 mm，長(zhǎng)度10 863 mm，一端敞口;管接頭材質(zhì)為12Cr1MoVG，規(guī)格為？準(zhǔn)44.5 mm×8 mm，共193根，長(zhǎng)度為2～2.8 m。

省煤器入口集箱：筒身材質(zhì)為WB36，規(guī)格為？準(zhǔn)508 mm×85 mm，長(zhǎng)度13 224 mm，兩端敞口;管接頭材質(zhì)為SA-210C，規(guī)格為？準(zhǔn)44.5 mm×7 mm，共368根，長(zhǎng)度為1.3～1.8 m。

水冷壁中間集箱：筒身材質(zhì)為15CrMoG，規(guī)格為？準(zhǔn)219 mm×60 mm，長(zhǎng)度11 185 mm，一端敞口;管接頭材質(zhì)為12Cr1MoVG，規(guī)格為？準(zhǔn)31.8 mm×6.2 mm，共194根，長(zhǎng)度為628 mm、1 057 mm;管接頭材質(zhì)為15CrMoG，規(guī)格為？準(zhǔn)38 mm×8 mm，共64根，長(zhǎng)度為321 mm。

（2）制造難點(diǎn)。

集箱管接頭超長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，熱處理時(shí)變形較大，熱處理后管接頭倒角困難;集箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形尺寸大，起吊轉(zhuǎn)運(yùn)難度大。

（3）工藝措施。

集箱熱處理前，在管排直段區(qū)域裝焊防變形槽鋼，并將不同區(qū)域的多孔板利用槽鋼連接在一起，增加管排整體剛性，防止熱處理時(shí)發(fā)生變形，同時(shí)避免管排倒角時(shí)管接頭的晃動(dòng)，固定槽鋼在集箱整體熱處理及管接頭倒角后去除。

集箱起吊時(shí)，采用鋼絲繩纏繞筒身的方式，由1臺(tái)吊車或2臺(tái)吊車配合起吊，吊點(diǎn)位置距管端距離為集箱總長(zhǎng)1/5左右。當(dāng)采用1臺(tái)吊車時(shí)，保證鋼絲繩的最大打開(kāi)角度不大于120°;當(dāng)采用2臺(tái)吊車配合起吊時(shí)，保證鋼絲繩豎直。起吊提升前做試吊，直到集箱獲得平衡為止，防止提升時(shí)集箱發(fā)生滑動(dòng)或滾動(dòng)。

2.3.3? ? 屏過(guò)小集箱

（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

屏過(guò)小集箱筒身材質(zhì)為12Cr1MoVG，規(guī)格為？準(zhǔn)219 mm×50 mm，長(zhǎng)度為1 446 mm;管接頭材質(zhì)為12Cr1MoVG+SA-

213TP310CHCbN，規(guī)格為？準(zhǔn)44.5 mm×8.5 mm，共25根。

（2）制造難點(diǎn)。

管接頭與筒身焊接采用全焊透坡口型式，長(zhǎng)管接頭在裝配定位時(shí)難度較大;集箱部分管接頭接管屏端內(nèi)鏜尺寸較大，熱處理后倒角困難。

（3）工藝措施。

管接頭彎制時(shí)逐根在平臺(tái)上對(duì)樣檢查，保證形狀尺寸與圖紙一致。裝配過(guò)程中在管接頭端部拉線定位，通過(guò)筒身開(kāi)孔及基準(zhǔn)線的約束來(lái)保證管接頭的準(zhǔn)確裝配。

針對(duì)部分內(nèi)鏜尺寸較大的管接頭，采用裝焊前先內(nèi)鏜的方式，減少熱處理后內(nèi)鏜的難度。

2.3.4? ? 水冷壁上下集箱、省煤器出口集箱、包墻下集箱等其他集箱

其他集箱與常規(guī)鍋爐集箱類似，不做詳細(xì)介紹。

3 結(jié)語(yǔ)

在上述工藝措施的保證下，蔚縣電廠的鍋爐各受熱面部件順利產(chǎn)成，驗(yàn)證了上述工藝措施的可行性和有效性，同時(shí)也為今后類似產(chǎn)品的生產(chǎn)制造積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

收稿日期：2020-07-21

作者簡(jiǎn)介：劉俊麟（1989—），男，吉林梨樹人，助理工程師，從事鍋爐及壓力容器制造工藝研究及項(xiàng)目管理工作。