超超臨界鍋爐給水泵筒體部件加工工藝淺析

高博（沈陽鼓風機集團核電泵業有限公司,沈陽110869）

超超臨界鍋爐給水泵筒體部件加工工藝淺析

高博
（沈陽鼓風機集團核電泵業有限公司,沈陽110869）

摘要：超超臨界鍋爐給水泵筒體部件焊接組件多，尺寸復雜，承壓力高，在粗、精加工，組件焊接，各種檢驗等很多工藝問題上都需要研究解決，使工序安排更加合理經濟。本文對加工過程中可能遇到的多個工藝步驟進行分析，改進了加工方法，既保證了加工精度，又提高了效率。

關鍵詞：焊前結構與加工;硫酸銅檢驗的表面余量;水壓試驗

1引言

超超臨界鍋爐給水泵是目前世界上最先進的火電機組用泵。超超臨界指的是鍋爐內工作介質（水）的壓力，爐內蒸汽溫度不低于593℃，蒸汽壓力不低于31MPa被稱為超超臨界。在性能上的高要求，使它的制造成本也居高不下，而改進其關鍵部件的加工制造方案，降低成本，則是工藝人員的目標。

2泵筒體部件的工藝分析

2.1泵筒體部件的簡要介紹

以MDG455泵筒體為例，其主體材料是CK22N鍛件，筒體外圓φ1430mm，長1301mm。泵筒體部件由16個大、小零部件拼焊組成，這些零部件原材料有鍛造、有鑄造、也有板材、圓鋼。加工后筒體還要與泵蓋等部件做不同壓力區的水壓試驗。筒體部件的工藝路線可分為四個階段：1）筒體單件的粗加工、檢驗；2）筒體和各組件的拼裝焊接及相關加工、檢驗；3）組件拼焊后的精加工、檢驗；4）整機性能試驗后的加工、檢驗。在不同的階段都有不同的問題需要注意和解決。

2.2特殊部位焊前結構與加工分析

MDG455泵筒體毛坯制造初期的成分分析、力學性能、超聲波這些檢驗完成之后，就是非常重要的焊接加工。筒體涉及到的焊接形式有兩種：一種是內孔止口堆焊和流道內的堆焊，另一種是各組件的拼裝焊接。

而焊前的加工，一是考慮焊接變形后有足夠的加工余量來保證最后的尺寸精度。二是焊接本身對部件結構的要求，也就是對接尺寸的設計加工。

（1）內孔止口堆焊前的結構與工藝分析

為了提高硬度和耐磨性，筒體的配合止口、端面，吐出口處筒體內壁都要求有3mm的316L堆焊層。

堆焊筒體內孔時，焊機本身對堆焊件外壁的定位要求是圓柱，而圖紙的設計尺寸是吐出端外徑φ1430mm，吸入端外徑φ1240mm，正常的按圖紙加工，到焊接時就需要做工裝來支撐，對于這樣大的筒體件來講，顯而易見做工裝費時費料。最經濟的解決就是在毛坯制造時，小端按大端的相同尺寸鍛制毛坯，而在車床加工時堆焊之前的外圓尺寸整體車成φ1434X1305mm即可。這樣經檢驗后轉到焊接車間就可以很方便的進行堆焊。

（2）筒體吸入口焊唇的結構與工藝分析

堆焊回來，就要為組件的焊接做準備，加工各處接口。泵吸入接管與筒體連接端是2-φ270mm的雙入口，長度達645mm的橫向截面布置在筒體的圓周方向，但在筒體外圓周，圖紙給出的只是尺寸范圍在340X380mm（與外圓柱上相貫形成的平面長度）之間的平面，這樣381mm以外至645mm尺寸內的對接平面都需要在外圓柱上用焊料堆出來。通常，對接處是鏜出定位止口來保證組件的位置，就是雙面坡口焊接成形的方法，在圓周面堆焊起來并鏜平后，會在堆焊的基礎上再按工藝附圖鏜出一個焊接用的坡口。

但事實上接管單件本身都設計有焊接坡口，而筒體兩個φ270吸入口之間泵體本身的平面上并沒有坡口，況且吸入口的壓力遠低于吐出口，圓周上堆出來之后再特意鏜出坡口就顯得繁瑣且浪費。所以筒體吸入口堆焊處直接鏜成平面，不需要焊唇，操作時也很簡單，避免了“堆焊→鏜掉→又堆焊”的重復加工，既省工時又省焊料。

2.3焊層硫酸銅檢驗的表面余量

客戶要求的和質量文件控制的都是精加工以后的檢驗結果，但是為了保證最終的結果，在工藝上就必須在半精甚至粗加工階段就開始各種檢驗。成分分析，超聲波等就不必多說，堆焊層表面的硫酸銅檢驗在半精加工之后就要安排進行。

這是為了防止補焊時的熱變形破壞精加工止口的精度，所以在半精加工后進行一次檢驗，但是該在多少余量的加工表面檢驗才能既保證效果又不浪費，選擇半精加工單邊留0.5mm的余量，這時進行檢驗是比較合適的，這樣的余量厚度，即使焊層有缺陷，也該有大部分能被檢查出來，大面積缺陷就可以在精加工前補焊好，不至于影響最后的精度；精加工后的硫酸銅檢驗合格的機率就很大，就算有缺陷也只是剩余的小缺陷，補起來比較方便，不會影響精度。

筒體吐出接口在內孔壁流道也有堆焊層。這里不是配合止口，尺寸精度要求不高，所以精加工后一次做好硫酸銅檢驗和著色檢驗即可。

圖1堆焊后加工的平面

2.4水壓試驗的工序安排

泵筒體部件、吸入側泵蓋、吐出側泵蓋這三個部件是不同壓力的承壓件，加工后必須進行水壓試驗。為了方便，也減少試壓工裝設計的難度，通常把這3個部件合裝起來一起試壓，泵筒體與吸入側泵蓋合裝進行5MPa低壓試驗，與吐出側泵蓋合裝進行48MPa高壓試驗。??試壓工序的安排有三種情況，粗加工試壓，半精加工試壓，精加工試壓。一般鑄件要經過粗、精兩次試壓，鍛件進行一次精試壓即可，這三個部件全是鍛件，但根據筒體的實際承壓狀態和結構，安排工藝還是要區別對待。

水壓試驗前，在泵筒體內孔高、低壓交界處，這里一側承受高壓，一側承受低壓，但是由于結構所限，外圓已經由大端φ1430mm過渡到小端的φ1240mm，試壓時承壓過高導致的變形會大于高壓區外側端面止口，所以這個交界處的止口、端面要留有加工余量。試驗合格之后再精加工。其余兩側端面的止口尺寸都在正常的壓力結構范圍內，沒有變形的問題，直接精車好再進行試壓就可以。這樣對于鍛件既避免了進行兩次試壓，又能保證這種特殊要求部件的加工精度。

3結語

解決好關鍵步驟的前后順序及余量安排，再根據這樣的步驟就可以進行有效的生產加工，就可以順利達到產品部件的精度和質量要求，為整機的性能提供可靠保證。