浅析管板或锅筒与管件连接的方式.pdf

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工业锅炉
2013年第2期(总第138期)
文章编号:1004-8774(2013)01-004402
浅析管板或锅筒与管件连接的方式
吴向红,顾宇宏,金铭
金牛股份有限公司,陕西西安710043
Analysis of the Joint Between Tube Plate
and Tube of Boiler
WU Xiang-hong, GU Yu-hong, JIN Ming
Gold OX Holding Co Ltd, Xi an 710043, China)
第一作者:吳向红
(1966-),工程师,
摘要:正确选择管板或锅筒与管件的连接方式,直接关系锅炉运行的安全性,不恰当的主要从事工业锅炉
连接方式在锅炉运行过程中会发生渗滿,甚至引发裂纹,导致严重事故。主要结合低中压锅炉工艺设计工作。
中管板或钢筒与管件连接的儿种方式,并分别对其工作特点、工艺要点以及适用范围等方面予
以辩析。
关键词:焊接;胀接;锅筒;管件
中图分类号:TK226
文献标识码:R
0引言
管板
在锅炉的制造、安装和修理过程中,管板或锅筒
与管件的连接方式,可采用焊接连接、胀接连接或胀
焊并用连接,它们各有其工作特点、工艺要点以及适
用范围。我们对这儿种连接方式进行分析比较,浅
谈一些自已的看法,和同行们交流探讨。
焊接连接
高温区
低温区
焊接连接能保证连接部分具有较高的强度和较
图
好的严密性。对于低中锅炉,由于锅筒承受压力2胀接连接
较高,应采用焊接连接。焊接前可进行一次初胀,以
胀接连接是利用管壁与管孔壁不均匀变形产生
消除管子与管孔之间的间隙,以免产生水垢和烟灰的残余应力使管子与管板(锅筒)达到牢固而紧密
腐蚀。对于锅壳锅炉管板的高温区管孔还需开坡口的接触,以获得足够的连接强度和严密性,如图2所
(低温区可不开坡口),如图1所示,目的就在于使。示。
连接接头具有更高的强度和严密性。但是焊接连接
需消耗一些焊接材料,且在检修时更换管件较为不
便,需要专门的设备如管子坡凵机等,且焊口多系未
焊透,所以在高温循环应力作用下易产生疲劳裂纹。
锅筒与管件的焊接连接,对大型中压散装锅炉而言
都是先在锅筒上焊接管接头,到现场组装时,再将
管件与管接头对接。锅壳与附件的连接也是先焊上
胀接前
胀接后
法兰管接头再通过法兰与附件连接。
图2
胀接连接具有操作简便,管子更换方便,对水
质要求低,不需消耗其他材科和焊接、焊后清渣丁时
等,从而降低了锅炉的生产成本;出于胀接是在冷态
收稿日期:2012-10-09
下进行,因此胀接工艺过程具有不改变母材金属组
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?制造与工艺
浅析管板或锅筒与管件连接的方式
织和机械性能等优点。对于低压小容量水管锅炉,管孔的沟槽中,从而大大提高接头的牢固性和严密
水处理效果不理想,易造成管内结垢;锅壳锅炉中?性。有沟糟的胀接紧固力明显大于无沟槽的紧固
管也容易积灰,所以采用胀接连接便于更换管子。力
但是胀接连接处的强度和严密性相对较差。当锅炉3胀焊并用连接
工作温度高于200℃时,对于常用的10或20号钢
胀焊并用综令了胀接和焊接连接的各自优点,
管而言,材料的屈服极限有所下降,这样就有可能出无论是承受高温高压,还是在低温热疲劳和抵抗间
现应变松弛,使胀紧度下降,而发生局部泄漏;当隙腐蚀等方面,都比单独采用焊接或胀接优越得多。
炉工作温度高于350℃时,又将发生蠕变松弛,而导对于某些次中压锅炉采用焊接连接的焊缝,位于烟
致连接完全失效。对于低压快装锅炉,胀接工作是气侧时,为了封闭水侧管件与管孔之间的间隙,防止
在制造厂内进行的。由于管子度往往与管板(锅水中的碱分在间隙中浓缩沉积而导致裂纹,往往采
筒)的硬度相当,因此为了提高管端的塑性,防止胀用胀焊相结合的连接方式。
接时管端产生裂纹,要对管子管端进行退火处理,以
胀焊并用连接有先焊后胀和先胀后焊炳种方
降低管端硬度(比管板、锅筒硬度小HB30左右)。
常用的管端退火方法是铅浴法,退火温度为600
(1)先焊后胀
650℃,管端退火长度一般取170mm。胀接时可在
先焊后胀可以使焊接产生的大量气体由管件和
管子内壁涂少许黄油,然后把胀管器插入管中胀接。管孔之间的间隙向外逸出,从而减少了焊缝中产生
管子胀接前,管端伸出管板(锅筒)的长度应达到规气孔的几率;由于胀接在焊接后进行,因而胀接时的
定标准,一般为6~12m,具体数值随管子外径而油污对焊接质量没有影响,而且在管板(锅筒)孔桥
定,管子外径增加,则管端伸出长度也相应有所增上还出现负的径向应力,使连接部位存在的残余应
加,否则管端伸出太长就会发生裂口和欠胀现象;而力得到明显改善,对防止管板(锅筒)孔桥裂纹十分
无法扳12°~15°酮边,不利于水的循环,又保证不有利。先焊后胀工艺简单,操作方便,制造费用低,
了牢固性。胀管率初胀一般为1.3%~1.4%,终胀因此先焊后胀是胀焊连接优先选用的一种先进工
为17%-1.9%。胀管率应严格控制,否则会产生艺,而且也符合国际标准(ISO/TCI165《锅売式
过胀和欠胀现象。欠胀和过胀都不能保证胀接质锅炉》要求。但是先焊后胀的胀管质量难以检验,
量。过胀时,使管孔扩大并变形,使管板(锅筒)内而且在大直径管子的焊后胀管及爆炸胀接等场合受
的管壁厚度减薄,同时管板(锅筒)内的管子内壁产
到限制。
生冷加工硬化,使金属变脆而造成早期损坏(可能
(2)先胀后焊
造成管子内表面撕裂)。欠胀时,管端塑性变形和
先胀后焊是在连接处先胀接后焊接,它具有先
管孔弾性变形小,使孔壁箍在管璧上的胀紧力也小,焊后胀所没有的优点:强度胀结合密封焊时,由于密
胀口处易产生泄漏,管子松动或脱出,达不釗胀接要封焊能够起到辅助性止漏作用,因而可在焊接前进
求。另外胀接管孔的型式对胀接质量有很大的影行胀接的强度试验,保证了胀接的可靠性:先胀后焊
响,一般在承受载荷低时,例如额定蒸汽压力小于或使管子与管孔已对中贴紧,保证了焊接质量;小管径
等于1.27MPa的锅炉,可采用图3(a)所示的型式;管子采用先胀后焊可提高其抗疲劳性能。但在采用
承受载荷较大时,例如额定蒸汽压力大于或等于
先胀后焊的工艺顺序时,为胀至完全消除间隙,则管
2.45MPa的锅炉,如仍采用图3(e)所示的管孔型端已有一定的胀紧度,这时再进行焊接是在刚性状
式,则不能保证胀接连接的牢固性和严密性,在承载态下进行,由于角接焊缝的应力作用,使管端发生
使用过程中,有可能发生泄漏,至被拉,此时,宜。收缩变形,致使管件与管孔胀接的贴紧程度降低,对
采用图3(b)的管孔型式,胀接后,管壁材料被挤人
焊接质量大为不利,甚至焊后使管子与管孔壁之问
0-
产生缝隙,如果焊缝中的缺陷与该缝隙连通,则会由
于受到腐蚀介质作用而引起腐蚀坑,成为应力腐蚀
开裂的裂源。实践证明,胀后焊接,接头易渗漏。同
时,胀接时产生的油污等不易清除干净也会影响焊
b)
图3胀接管孔型式
接质量,而且增加了施工的成本和难度。