工業鍋爐制造工藝現狀及趨勢探究

廖璆

（湖南省特種設備檢驗檢測研究院，湖南 長沙 410000）

1 工業鍋爐概述

工業鍋爐是人們日常生活以及工業生產過程中不能夠缺少的一種熱能動力設備。工業鍋爐根據其用途進行劃分，一般可以劃分成兩種，一個是蒸汽鍋爐，而另外一個就是熱水鍋爐。其中蒸汽鍋爐一般適用于發電或者是用來進行供氣，比如，化肥廠可以采用蒸汽氣化，將煤作為原材料，從而組合成化肥，這也就是人們常見的工業鍋爐。工業鍋爐多數是燃煤占據大部分的，燃氣的通常是余熱鍋爐用來回收廢熱。工業鍋爐最為常見的就是循環流化床鍋爐，工業鍋爐是非常重要的一種熱能動力設備。

2 工業鍋爐制造工藝現狀分析

2.1 工業鍋爐制造工藝發展歷程

工業鍋爐最早應當是在第一次工業革命出現的，距離現在已經有兩百多年的發展歷程。當時是先有鍋爐，Watt改進蒸汽機，繼而發展了鍋爐。制造鍋爐的材料從剛開始采用的是錫與煤，之后才出現了鐵。在1890年以后主要運用手工與液壓機械制造鍋爐，鉚接為核心的連接成形工藝。我國發展工業生產促進了鍋爐的發展，在20世紀60年代后毛坯制造運用手工焊接成形，運用簡單機械加工已經具備切割下料以及卷板工藝。伴隨著時間的推移，鍋爐制造工業出現了質的飛躍，人們運用機械剪切以及半自動氣割下料，油壓機等鍛壓設施也被使用在鍋爐制造過程中，在這之中一部分已經具備了自動焊接技術。還有一些工業鍋爐廠具備了非常先進的生產流水線，數控切割以及鉆床等。20世紀90年代左右工業鍋爐進入到了黃金時期，制造工藝取得了很大的進步。全自動焊接機蛇形管生產流水線、切割機、數控鉆床等等都具備了。在21世紀初，電力裝備制造業快速發展，部分鍋爐制造企業投入大量的資金進行了鍋爐廠基礎設備建設。一部分已經生產工業鍋爐的制造廠即刻申請了A級部件制造許可證書，進入電站鍋爐部件生產行列之中。

2.2 工業鍋爐制造工藝情況

第一，通用設施超期服役比較多，陳舊滯后；簡單且資質設施所占據的比重較大，成形、機械加工與裝配誤差比較大，而生產設施精度以及生產效率不高。第二，手工操作比較多，機械化程度有待提升，自動化程度同樣需要提高。例如，手工劃線與切割下料、裝配與焊接、磨削與油漆、搬運等工作。手工操控需要很強的勞動力，與此同時生產效率不高，很難確保工業鍋爐制造的質量。焊接工藝是工業鍋爐制造過程中的核心工藝，焊接工作量大致占據了所有工作量的一半，現如今除去鍋筒縱與環焊縫運用了自動焊接以外，很多焊接均使用的是人工焊接。第三，在焊接設施里面，氣體保護焊的運用非常少，專用焊接設施使用也很少。例如煙管-管板TIG氣體保護焊以及手工電弧焊比較，都很有優勢，采用的廠家較少，這與別的工業產品科學技術水平有差距。第四，雙面焊接之間的挑焊根，打磨工藝匱乏，手工碳弧氣刨刨出的焊根是彎曲的，不能打磨，射線探傷符合標準的較少。第五，不具備配套齊備的生產流水線，部分工廠因為資金匱乏，購買了不健全的流水線，很難確保質量。比如膜式壁以及蛇形管生產線，都存在很多不一樣的工藝步驟，少了其中任何一個均無法達到相關質量要求。第六，通常而言，爐排片是層燃鏈條爐排的重點燃燒設備，不是專業廠家所制造的爐排片，表層比較粗糙、尺寸不合格、位置精度不夠、轉配過程中誤差很大，易于導致爐排在運轉的過程中出現漏風的問題，造成爐排容易跑偏，從而導致爐排斷裂以及脫落的現象產生。第七，爐墻砌筑是工業鍋爐性能的核心保障，爐墻砌筑工業不達標就會導致煙氣短路，因此需要嚴格根據爐墻的砌筑要求開展工作。相關工作人員進行砌筑的過程中，應當有技術工作人員進行監督與引導。

3 工業鍋爐制造工藝趨勢研究

3.1 工業鍋爐鍛壓技術及趨勢

在工業鍋爐制造工藝中，鍛壓技術是一種體積成形技術，其可以提供成品毛坯。沖壓是板料成形，能夠直接構成成品。第一，將金屬組織進行改進，提升力學功能，一般用在制造承受動載荷的關鍵零件。第二，鍛件尺寸精密化，不需要進行切削加工。第三，可以將工業鍋爐生產效率提升，使其生產率更為高效化。第四，能夠將材料的利用率、模具的使用時間、復雜的零件成形能力提高。第五，可以讓工業鍋爐鍛造技術大型整體化，優質輕量化。工業鍋爐內的壓力部件包含了封頭與閥門、管板與彎管、筒體。而鍛壓機械包含了水壓機與油壓機、彎管機與卷板機。

3.2 工業鍋爐鍛造技術及趨勢

工業鍋爐鍛造實際上就是一種金屬液態成形方法，鍛造成形技術不但給予了零件形狀大小，與此同時還控制著零件微觀組織、功能、使用特性。工業鍋爐鍛造比較適合制造內腔以及外形較為復雜的零件與毛坯。鍛造較為合適形狀復雜的缸體與閥體、泵體與箱體、機架。鍛造工藝與設備發展是根據鑄件的優質與精度、生產高效與生產過程沒有有害物質而開展的。鍛造精密度高，可以促使鑄件少切削或者是不需要進行切削加工。而砂型的鑄造雖依舊是以粘土砂型為重點，可是化學硬化砂與樹脂砂造型材料很有創造性。造型機械已經發展了氣動高壓與射壓等全新的造型設備。

3.3 工業鍋爐焊接技術及趨勢

首先，焊接熱源。其在現如今已經很豐富了，比如電弧與電阻、火焰與超聲、電子束等等，可是焊接熱源的開發并沒有停止，其趨勢為以下幾個方面：其一，針對已有的熱源進行改進，更為有效、便捷、經濟化，例如電子束的發展。其二，研發更為完美且有效的熱源，運用集中熱源重疊，從而獲取更加強大的能量密度，比如說在電弧焊之中添加激光束等等。其三，環保節能。由于工業鍋爐焊接能源耗損較為嚴重，存在污染性，因而必須要探究出綠色環保節省能源的熱源技術，比如太陽能焊接技術等等。

其次，在焊接過程中采用計算機。第一，將計算機用來進行焊接控制。以計算機為重點構建多種控制系統，比如最佳控制與自適應控制體系等等。這部分系統都在電弧焊與釬焊等不一樣的焊接方式中得到充分的運用。第二，將計算機模擬技術使用在焊接熱過程與焊接應力等的模擬過程中。第三，把計算機數據庫技術使用在構建焊工檔案管理數據庫以及焊接材料搜索數據庫等之中。第四，CAD等的運用，在現如今還處在持續研發的時期，焊接柔性制造系統出現了。

再次，焊接機器人及智能化。在焊接自動化的過程中，焊接機器人出現了，其是焊接自動化改革進步的產物，突破了焊接剛性自動化傳統方法，拓展了新的柔性自動化方法。其優勢在于，可以將焊接的質量提升，確保焊接產品都是一致性的；可以將生產效率大幅度提升，可以持續工作一整天；能夠在惡劣的環境中長時間工作，減少人工勞動工作量，還能夠大大降低對人工操控技術方面的要求，能夠達到批量生產焊接自動化的目的。

最后，可以將焊接生產效率提升。提升焊接生產效率是促進工業鍋爐焊接技術發展的源動力。生產效率提升的方式就是：第一，將焊接熔敷率提升，比如手弧焊里面的重力焊工藝、鐵粉焊工藝等等；埋弧焊里面的熱絲焊以及多絲焊效果非常明顯。第二，降低坡口界面與熔敷金屬量。針對窄間隙焊接，采用雙絲或者是單絲進行焊接。由于其間隙比較窄，因此需要熔敷金屬量成倍減小。

4 結語

綜上所述，工業鍋爐業制造工藝進步與發展，必須要先將設備進行優化更新，將工藝水平提升。引入關鍵的進度較高且效率也很高的設備。與此同時，重點提升工業鍋爐重要件，特別是受壓元件以及燃燒設備制造工藝水平，對于工業鍋爐生產之中制造工作量大，加工質量無法得到保障等方面的問題，需要研制出新的工藝以及精度高的設備。此次研究還存在一些不足，需要相關研究人員繼續探索與發現，從而促使工業鍋爐制造工藝技術水平提升。