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鍋爐行業焊接技術的現狀及發展趨勢

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鍋爐行業焊接技術的現狀及發展趨勢

發布日期:2015-12-10 09:10 來源:http://www.bl-obi.com 點擊:

我國鍋爐行業經過數十年的發展,特別是近5年的快速發展,取得了輝煌的成就。據統計,鍋爐生產廠家達1400多家,鍋爐制造能力接近1億kW貴州鍋爐。各種鍋爐技術的發展突飛猛進,如超臨界和超超臨界鍋爐、大型CFB鍋爐以及蒸汽燃氣聯合循環鍋爐等。大型發電鍋爐朝著大容量高參數和高效率發展,短短幾年之內,我國鍋爐完成了由300mW機組上升到600mW、1000mW機組,蒸汽壓力從亞臨界發展到超臨界和超超臨界,主蒸汽溫度從540℃發展到566℃、600℃。我國鍋爐設計、制造技術水平已經達到世界先進水平。

四虎视频影城焊接是鍋爐制造中最為關鍵的工藝方法之一,鍋爐行業中焊接技術水平的高低直接影響我國發電裝備制造行業水平。長期以來,鍋爐制造行業一直致力于鍋爐焊接技術的發展,進步鍋爐制造技術水平,特別是近5年來,鍋爐技術的發展進一步加快了焊接技術的發展,同時焊接技術水平的進步也有利推動了鍋爐行業的發展。下面重點先容鍋爐焊接技術的發展現狀,并結合后期鍋爐發展趨勢,談談鍋爐焊接技術的發展方向和遠景。


四虎视频影城鍋爐焊接技術的發展現狀

這些年來,國內各鍋爐廠均在積極進行技術改造,引進新設備,推行先進的焊接新工藝,以適應鍋爐容量、參數和爐型的變化,滿足復雜鍋爐部件和鍋爐新材料的制造要求。下面著重先容鍋爐關鍵部件的焊接技術發展現狀。


1.鍋爐關鍵部件焊接工藝現狀

四虎视频影城電站鍋爐主要關鍵部件包括汽包、集箱、膜式壁和蛇形管(過熱器、再熱器和省煤器)等部件。各部件焊接技術現狀如下貴州鍋爐:

(1)鍋爐汽包的焊接

四虎视频影城汽包在鍋爐中承擔集汽、集水和汽水分離的作用,是亞臨界鍋爐關鍵核心部件。汽包由筒節、封頭、下降管管座、汽水連接管座、水位表管座和汽包內件組成,其主要焊縫包括筒節縱縫、環縫、下水管管座焊接、汽水連接管的焊接以及其它附件焊接。

由于汽包在鍋爐中的特殊地位,其焊接質量一直受到制造廠的高度重視和電廠用戶的普遍關心,我國國家法規對其焊接和檢驗提出相當高的要求,因此焊接工藝必須確保焊接質量。同時,由于汽包壁厚和尺寸大,焊接工作量相當大,因此,鍋爐制造廠家需積極發展高效的焊接工藝和方法。

四虎视频影城①鍋爐筒身縱、環縫焊接

當前汽包筒身主要采用板制焊接而成,成形工藝有壓制和卷制兩種工藝。根據筒身成形工藝不同,各廠采用的焊接方法、工藝和焊接坡口也就有所差異。目前,用于鍋筒縱、環縫焊接方法中有電渣焊、焊條電弧焊+常規坡口埋弧自動焊和焊條電弧焊+窄間隙埋弧自動焊等。

國內300mW、600mW鍋爐的壓制筒節縱縫和環縫大都采用了窄間隙埋弧自動焊,配備焊接防竄動滾輪架和焊接操縱機,構成縱環縫焊接工作站。由于該焊接工藝填充量小,接頭韌性好,焊縫抗氫致裂紋性能好,在鍋爐上得到廣泛使用。縱縫焊接時應留意焊接變形導致坡口尺寸變化,應在選擇坡口角度和防止變形方面采取措施。

窄間隙埋弧焊接可以單絲或雙絲,雙絲比單絲效率進步70%~80%。然而由于雙絲焊接對坡口加工精度、焊縫跟蹤、焊劑工藝性能和焊工操縱技能等要求較高,而少有采用,東方鍋爐已完全把握該技術并在鍋爐汽包和重型容器上使用。

20世紀80年代以前各鍋爐廠均采用電渣焊工藝,用來焊接200mW以下鍋爐汽包筒節縱縫。設備為前蘇聯引進和國內仿制的3絲電渣焊。后來因設備報廢,國內停止生產而逐漸淘汰。部分廠家因其焊接效率高、配套成形設備等因素仍繼續使用,而且通過改進焊接材料、外加磁場和熱處理工藝,較好地改善了電渣焊接頭的綜協力學性能。

 

②下降管管座焊接

四虎视频影城大容量機組鍋筒下降管管座常由15CrMo、20MnMo、13MnNiMo54等低合金鋼制成,每臺汽包至少有4只下降管。常用的焊接方法為焊條電弧焊和埋弧自動焊,此外還有藥芯焊絲半自動氣保焊。

20世紀90年代以前,我國各鍋爐廠普遍采用手工電弧焊接。焊接量相當大,如300mW鍋爐下降管角焊縫所用焊條達120~140kg,需要2名焊工對稱焊接3天左右,而且深坡口內焊渣很難清除導致焊接缺陷,合金鋼焊接預熱溫度150℃以上,焊接勞動強度相當大。

四虎视频影城1993年北京京藝公司開發了馬鞍埋弧焊接設備以來,相繼在上海鍋爐、東方鍋爐、哈爾濱、武漢鍋爐等廠家使用,大大進步了焊接效率和焊接質量,現在已在鍋爐行業廣泛使用,并用于其它類似結構的焊接,如圖1所示。下降管馬鞍埋弧焊接普遍采用數控馬鞍切割機在筒身上制備A型坡口,電加熱或電磁感應加熱方式預熱,焊接材料必須考慮到馬鞍上坡和下坡焊接的熔池流淌。

圖1馬鞍焊接

 

③大管座焊接

鍋爐汽包上管徑φ≥108mm的管座一般多達150只,焊接工作量也相當大,而且鍋爐法規要求所有接頭采用焊透結構、焊透的工藝方法,并經過100%UT探傷檢查。采用氬弧焊打底的焊接工藝保證根部焊透,外面填充焊道各廠采用不同的焊接方法,有手工電弧焊、半自動氣體保護焊、馬鞍埋弧自動焊。馬鞍埋弧自動焊接采用φ1.6~φ2.0焊絲,焊接效率比手工焊接進步50%以上,合格率達98%,該方法已在鍋爐行業廣泛使用,但焊道之間需要人工排道。

當前有的鍋爐廠已經實現內孔自動氬弧焊+馬鞍埋弧自動焊新工藝。

 

④內件及其他附件焊接,當前還沒有實現機械或自動焊接,主要采用半自動氣體保護焊和焊條電弧焊。

 

(2)集箱焊接

四虎视频影城集箱也是鍋爐中關鍵的承壓部件之一,在鍋爐中起到集汽或分汽、集水或分水作用,往往布置在爐膛之外,連接爐膛或煙道中的水冷壁、再熱器、過熱器和省煤器。因此其材料隨使用溫度不同而變化,包括碳鋼、合金耐熱鋼、高合金耐熱鋼,甚至不銹鋼。集箱焊接主要包括筒身環縫焊接、大管座焊接和受熱面管座焊接,其各自的焊接方法如下:

①進行筒身環縫焊接時,當φ<190mm或壁厚δ<14mm時,通常采用手工氬弧焊+焊條電弧焊;當φ≥190mm時,通常采用手工氬弧焊+焊條電弧焊+埋弧自動焊。


四虎视频影城②集箱大管座焊接,一般采用手工TIG焊+手工電弧焊或藥芯焊絲氣保焊組合焊接工藝。


③受熱面管座焊接,對于全焊透結構的短管接頭,可采用內孔TIG焊+電弧焊;非全焊透的短管接頭和長管接頭都采用焊條電弧焊。

 

四虎视频影城集箱是鍋爐行業焊接的難點,其焊接結構復雜,材料品種、規格多樣,焊接要求高,難以實現自動化焊接。多年來我國鍋爐行業一直致力于自動焊接工藝和裝備的研究,先后開發或引進過熱絲TIG焊、焊接機器人工作站、機器人焊接等,均未能成功運用于生產。近年來,隨著電子技術和焊接技術的發展,已經取得了一些成效,如環縫窄間隙熱絲TIG、集箱短管座內孔氬弧焊、集箱管座細絲埋弧焊等。

環縫窄間隙熱絲TIG焊接技術的突破,可以很好的解決集箱環縫打底焊接并焊至8~10mm,以便直接用埋弧焊接,解決了以前兩種方法才能完成的焊接任務具有以下優點:

A.焊接質量好合格率99%以上;

四虎视频影城B.焊材消耗低,是原來的1/3;

四虎视频影城C.適應難焊的高合金材料的焊接。

四虎视频影城窄間隙熱絲TIG焊接新工藝(如圖2)解決了長期困繞的筒身點焊與轉動題目、筒身竄動與跟蹤題目,必將成為未來集箱與管道焊接的方向。

圖2 窄間隙熱絲TIG焊

 

(3)膜式壁焊接

四虎视频影城鍋爐的爐膛和煙道均采用全焊接密封結構,往往使用管子+扁鋼焊接成膜式壁。膜式壁管屏根據管內介質不同而分為水冷壁和包墻過熱器。膜式壁焊接最具特色的就是光管+扁鋼的焊接,其焊接量相當大,一臺300mW鍋爐焊縫長度達18萬m,因此膜式壁焊接的追求目標就是高效、自動化。

四虎视频影城當今世界先進的膜式壁自動焊接技術主要有日本三菱重工開發的MPM焊接技術和德國BOBCOCK公司開發的SAW自動焊接技術兩種技術流派。我國各大鍋爐廠在20世紀80年代末開始引進自動焊接技術,因引進渠道的不同,而沿用和發展了不同的焊接工藝,無論采用哪種焊接技術,均達到了世界先進水平。這兩種焊接專用設備均完全實現了國產化,特別是近年來隨著電力井噴行情到來,鍋爐行業大量裝備了膜式壁自動焊接技術。

四虎视频影城MPM焊,配備12頭(甚至20頭)GMAW焊頭,能從管屏的正反兩面進行焊接,焊接過程中產生穩定的脈沖噴射過渡,這就保證了上、下焊縫成型美觀,焊接質量穩定,同時正反兩面焊縫的焊接變形能相互抵消,管屏焊接后基本上無撓曲變形,其焊接速度為700mm/min。

管屏埋弧焊接技術采用1.6mm焊絲,匹配高速焊劑,可以達1200~1300mm/min的焊接速度,埋弧焊接成形美觀,熔深較大貴州鍋爐。對于超臨界鍋爐9mm扁鋼可以不開坡口。但是埋弧焊接不能實現正反兩面同時焊接,因此焊接正面后需要翻面再焊,帶來的題目就是單面焊后存在變形需要校正,并且車間焊接環境較差。

 

四虎视频影城(4)蛇形管的焊接技術

四虎视频影城鍋爐蛇形管焊接主要是直徑小于76mm小口徑管的對接焊,其材料從碳鋼、高合金鋼到不銹鋼,焊接接頭均要求進行100%的射線探傷。鍋爐小口徑管的對接接頭數目和壁厚,隨著鍋爐容量的增大而增加,如1000mW超超臨界鍋爐的過熱器壁厚已達12.7mm,懸掛管壁厚達18.3mm,上部水冷壁凝渣管壁厚達20~22mm,接頭總數達5萬多個。因此進步管子焊接的質量和效率是鍋爐制造廠長期追求的目標。

當前,我國鍋爐小管直管對接焊主要采用自動TIG+MIG和自動熱絲TIG焊兩種焊接工藝。自動焊接設備配備焊前自動取料架和焊后送管料架,與X射線產業熒光探傷機和自動CNC彎管機,構成了蛇形管生產線,使鍋爐蛇形管生產效率和質量得到大大進步。鍋爐行業已經裝備蛇形管焊接生產線100余條,而且全部能實現國產化。

四虎视频影城熱絲TIG焊接具有焊接質量好、焊接效率高、異種鋼焊接稀釋率低、焊接材料供給方便、材料適應性廣和可實現連續焊接等優點,必將成為鍋爐蛇形管焊接主流。

當然,鍋爐蛇形管生產中也存在先彎管后焊接的情況,此時只能采用手工TIG焊、手工TIG焊打底+焊條電弧焊以及全位置TIG焊等,對于壁厚較厚的彎管對接(δ≥10mm),最好采用全位置熱絲脈沖TIG焊。

蛇形管附件焊接主要采用手工電弧焊和半自動氣體保護焊接。


2.鍋爐焊接材料

四虎视频影城鍋爐上使用的焊接材料主要針對耐熱鋼焊材體系,品種有手工焊條、氬弧焊絲、埋弧焊焊絲、氣體保護焊實心、藥芯焊絲等。這些年我國焊接材料生產廠家在生產規模、焊接材料品種、產品質量、鍍銅包裝有了長足進步,表現在以下方面:

(1)氣體保護焊絲的質量進步較快,如氬弧焊絲實現筒裝,焊絲直徑均勻度、焊絲送線性和焊絲鍍銅質量均比以前更好,有利促進了鍋爐行業氣體保護焊接工藝技術的推廣運用;


(2)藥芯焊絲開發上取得進展,在碳鋼焊絲基礎上開發了E811-B2、B3等耐熱鋼、強度60kg等級別的藥芯焊絲;


(3)埋弧焊絲基本實現鍍銅、盤裝,方便了生產,進步了焊接質量。

 

四虎视频影城但是,我國鍋爐焊接材料還不能適應大容量、高參數鍋爐發展的需要,在鍋爐高合金耐熱鋼和耐熱不銹鋼的研發上嚴重滯后,特別是適用于566℃以上溫度參數的高強度耐熱鋼材料的焊接。而日本、美國、歐洲等在開發新材料方面取得了可喜成績,開發了T/P23、T/P24、T/P91、T/P92、T/P122、SUPER304H、HR3C等材料的同時,開發了一系列相適應的焊接材料。


3.計算機在焊接治理上的運用

四虎视频影城國家法規和標準對鍋爐承壓部件的焊接工藝、焊接材料、焊工培訓考試與治理均提出很高要求,每項焊接工藝需要進行工藝評定,焊接材料需要焊接試驗和進廠驗收,每項焊接工作需要相應資格的焊工進行施焊,其治理難度相當大,需要微機治理。

四虎视频影城2000年以后,各鍋爐廠借用工藝CAPP的商用軟件平臺,并進行二次開發,實現了焊接材料驗收和治理、焊工考試和治理、焊接工藝評定和焊接工藝規程自動編制和治理、焊接工藝編制和焊接材料定額等焊接治理工作的全微機化。隨著公司ERP系統的開發和運用,還將進一步拓展焊接微機治理領域和功能,如開發焊工治理網絡軟件,實現異地焊工的網絡治理。


鍋爐焊接技術發展方向

四虎视频影城隨著大容量、高參數鍋爐的發展,其焊接質量要求越來越高,同時為了適應我國鍋爐行業走向國際市場和國內人力資源本錢的變化,當前的焊接工藝和手段還不能適應發展的需要,應繼續圍繞進步焊接效率、焊接質量,減低本錢,改善焊接作業環境等課題,推廣應用新工藝,進步焊接自動化、機械化、數字化水平。鍋爐制造廠應開展以下工作:


1.焊接材料的國產化

當前鍋爐用鋼將使用大量新型Cr-Mo耐熱鋼和不銹鋼,而這些材料都是國外研制開發的,其焊接材料均依靠進口,存在采購周期長且花費大量外匯,如P23、P91、P92、SUPER304H和HR3C等材料的焊材。因此新型鍋爐用鋼及其焊材的國產化是鍋爐制造企業、鋼鐵企業和焊材生產廠家所肩負的責任,要盡快組織氣力進行研制開發和國產化。

 

2.自動化焊接和機器人焊接

近年來鍋爐焊接技術取得了長足進步,但部分產品的焊接自動化水平還不高,焊接質量還依靠焊工技術水平的高低,鍋爐制造企業正積極同專業焊接設備廠家積極開發以下新的焊接裝備和焊接技術:

四虎视频影城(1)蛇形管附件和膜式壁管屏附件焊接機器人或機械手工作站,配置專用工裝和夾具,采用MAG焊機;


(2)大力推進小口徑管全位置脈沖熱絲TIG焊機,代替手工鎢極氬弧焊,進步焊接質量;


(3)窄間隙熱絲TIG焊或窄間隙熱絲TIG焊+埋弧焊是集箱、管道、汽水分離器等部件環縫焊接的方向,需要解決筒體自動點焊、根部單面焊接雙面成形、筒體旋轉的防竄動、焊縫跟蹤、小筒體窄間隙焊接自動排道和焊渣自動脫落等技術困難;


四虎视频影城(4)集箱大小管座的自動焊接技術及其設備是當前研究的重點,特別是大管座自動焊接需解決立體馬鞍焊縫的自動排道和焊縫跟蹤技術;


(5)雙絲窄間隙埋弧焊接,可將焊接效率在單絲基礎上進步60%~70%,必須優化焊接材料和工藝,徹底把握其操縱技術。


(6)對當前鍋爐使用的自動焊接裝備,也需要不斷發展進一步進步效率,在不增加設備的情況下發揮更大的效益。如進一步進步熱絲TIG焊接的熱絲規范和送絲速度,進步MPM或管屏埋弧焊接速度等。

 

四虎视频影城隨著機械加工、工裝技術的發展,將逐漸發展鍋爐產品焊接單元集成自動化系統,如集箱環縫焊縫,采用窄間隙熱絲焊+窄間隙埋弧焊接技術;集箱管座焊接,采用內孔氬弧焊+自動MAG或細絲埋弧焊技術;鍋爐管子自動接永生產線(主要解決系統聯動題目)等。


3.繼續推進高效優質氣體保護焊技術

四虎视频影城該技術固然在集箱大管座的焊接、膜式壁的焊接、鍋爐汽包附件、受熱面管屏附件和鍋爐鋼構的焊接得到廣泛運用,但鍋爐制造廠還大量使用手工電弧焊接,氣體保護焊接工藝還有很大的使用空間,還將繼續推廣該方法用于其他構件的焊接,特別是藥芯焊絲氣體保護焊接和自動氣體保護焊接作為未來的發展方向,但需解決高等級鍋爐材料藥芯焊絲的研發和供給。同時,也需要進一步進步焊絲工藝性能和電源的工藝性能。

 

4.焊接環境的改善

四虎视频影城鍋爐上大量的焊接作業,都依靠焊條電弧焊或氣體保護焊,焊接煙塵較大,作業環境較差,特別是容器內焊接。局部煙塵處置設施、作業區或整個車間煙塵處理設施的配置是改善焊接作業環境的未來方向。隨著鍋爐制造企業的安全環保取證,其焊接環境的改善已提到議事日程。


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