蒸汽干燥機(jī)盤管的工藝制作探討分析

羅小康

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

蒸汽干燥機(jī)作為熔煉車間的咽喉設(shè)備，主要用于對銅精礦的干燥，而盤管作為干燥機(jī)的最重要的部件，其工藝制作的過程相當(dāng)?shù)膰?yán)格。以前全依賴進(jìn)口，但是經(jīng)過國內(nèi)廠家的攻堅，現(xiàn)在已完全具備代替進(jìn)口件的能力。

2 設(shè)備的技術(shù)參數(shù)

（1）設(shè)備名稱：蒸汽干燥機(jī)盤管組［1］。

（2）蒸汽盤管組寬度（兩直管φ89×6中心寬 L）：2128mm；2020mm；1860mm；1693mm；1528.5mm；1364mm；1200mm；1035mm；861mm。

（3）蒸汽盤管組長度：10255mm

（4）工藝參數(shù)：流通介質(zhì)為2.3MPa(g)飽和蒸汽［2］，外部介質(zhì)為銅精礦和石英砂［3-4］。

3 設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能和制造要求

（1）管件制作符合 GB13296-2013《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)

（2）無縫鋼管尺寸，外徑，重量允許偏差要符合《GB/T17395-1998》標(biāo)準(zhǔn)，鋼管外徑允許偏差符合D4等級。無縫Φ89×6mm的管子的全長彎曲度符合E5等級，每米長度彎曲度符合F5等級。

（3）兩根 Φ89×6mm的直管要滿足設(shè)計平行度的要求，所有Φ60×δ4mm環(huán)管要滿足圖示平行度及垂直度要求。

（4）支管同直管焊縫對口錯邊量應(yīng)不大于0.5mm，對接環(huán)焊縫采用氬弧焊，焊后進(jìn)行射線檢測，按《JB-T4730.2-2005》規(guī)定。

（5）裝配前所有的管子應(yīng)去除管端飛邊，毛刺并倒角，用壓縮空氣或其他方法清除管子內(nèi)壁附著的雜物。

（6）該組件出廠前要進(jìn)行水壓試驗［5］，壓力ρ水=4.0Mpa，保壓 60min，不漏不變形為合格。

（7）加工.檢驗完畢進(jìn)行酸洗鈍化處理。

圖1 現(xiàn)場安裝

4 盤管組制造過程

4.1 檢驗

不銹鋼管具體規(guī)格尺寸、材質(zhì)要求如下。

所有主管（包括錐管，護(hù)套，封頭及螺紋接頭）材質(zhì)為S31603，規(guī)格Φ89×6mm，所有支管材質(zhì)為S32205［6］，規(guī)格Φ60×4mm，主管上的耐腐耐磨材料為304，規(guī)格Φ95×3mm。其外徑偏差不大于公稱外徑的±0.75%、厚度上偏差不大于公稱厚度的0.20%。不銹鋼管的質(zhì)保文件齊全且符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

4.2 零部件制造及組裝

4.2.1 零、部件制作

（1）支管制作

支管制造過程中涉及的主要是彎管工藝。管道彎管工藝主要分為熱管彎管和冷管彎管，通常而言，加熱溫度要參照t=（ tC-56） ℃的標(biāo)準(zhǔn)溫度，其中，tC指的是管子材料的下臨界溫度，當(dāng)加熱溫度不低于t的情況下，彎管工藝是熱彎彎管；在溫度低于標(biāo)準(zhǔn)溫度t的情況下，則是冷彎彎管。此次用到的是冷彎彎管，制作過程中不需要加熱，不會改變材料的組織結(jié)構(gòu)，具有節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)［7］。

工藝流程：劃線-下料-磨邊-彎管-檢驗

下料前首先應(yīng)進(jìn)行排版，下料時必須按工藝尺寸劃下料線，下料后磨邊應(yīng)按下料線進(jìn)行，坡口的角度應(yīng)符合焊接工藝要求。管子長度公差應(yīng)控制在±1mm。

①管子磨邊后在板料兩端用樣板劃出預(yù)彎線，用彎管機(jī)將支管按照要求弧度進(jìn)行彎管。

②彎管完成后用專用模板對彎管進(jìn)行長度和弧度的檢查，形狀誤差≤3mm。兩端各留10mm裝配余量。

（2）主管制作

工藝流程：劃線-下料-磨邊-開孔-拉拔

劃線下料磨邊的技術(shù)要求與支管相同。

①按照圖紙要求，在相應(yīng)的位置開孔。

②根據(jù)產(chǎn)品工藝要求，需在Φ89×6mm不銹鋼無縫管上用冷拔推制的方法，制造Φ60×4mm的三通接管。中心距117mm，支管高度為Φ89管中心至支管管口52mm。

圖2 冷拔推制而成的三通接管

③用壓力機(jī)對主管進(jìn)行校直處理，直線度不大于2mm。按JB/T4730-2005《承壓設(shè)備無損檢測》中的滲透法檢查拉制變形部分，不得有裂紋等缺陷。

4.2.2 組裝

用焊接工裝控制好尺寸，修磨支管兩端，確保焊接間隙，按焊接工藝要求，焊接支管與主管的焊縫。并按JB/T4732 的要求分三個角度對焊縫進(jìn)行雙壁雙影射線檢測，Ⅱ級合格［5］。

（1）所有的焊接應(yīng)在平面支架上進(jìn)行，并防止與碳鋼直接接觸。

（2）將兩根總管平行放置，總管上管接頭朝向按圖紙要求。兩根總管之間的距離、平行度，總管上管接頭朝向有專門的夾具保證。

（3）總管有管卡固定，每根總管上管卡數(shù)量不得少于7個。

（4）總管在固定好后，全部焊接結(jié)束之前不得有松動。

（5）將第一根彎管與兩根總管管接頭分別組對點(diǎn)焊固定，控制對口錯邊量、對口間隙滿足焊接工藝要求。

（6）彎管和總管之間的垂直度公差由中間調(diào)整架進(jìn)行調(diào)整。

（7）將剩余彎管與總管管接頭分別組對點(diǎn)焊固定。

（8）所有彎管和總管之間的垂直度公差由中間調(diào)整架進(jìn)行調(diào)整。

（9）全部組對點(diǎn)焊固定結(jié)束以后，應(yīng)進(jìn)行整體檢驗。從平行于總管方向，所有的彎管應(yīng)完全重合，從垂直于總管方向，所有的彎管應(yīng)全部平行。

（10）中間調(diào)整架應(yīng)對彎管有固定作用。

（11）焊接采用氬弧焊。

（12）兩名焊工對稱焊接，每名焊工采用跳焊的方法，以防止整體變形。

（13）管接頭的焊接順序、道數(shù)按焊接工藝，以防止彎管扭曲變形。

（14）全部組對焊接結(jié)束以后，應(yīng)再次進(jìn)行整體檢驗。

5 蒸汽干燥機(jī)盤管制造過程中的焊接工藝

5.1 蒸汽干燥機(jī)盤管的制造過程中需要焊接的主要節(jié)點(diǎn)

（1）主管中的螺紋接頭和錐管焊接；焊接后螺紋接頭的端面垂直度小于0.1mm,以確保與其對接的L型金屬管間的直線度和定位套的安裝。

（2）主管中的錐管和無縫鋼管焊接。

（3）主管中的封頭與無縫鋼管（Φ89×6mm）的焊接。

（4）盤管中的主管與無縫鋼管（Φ60×4mm）的焊接。

圖3 盤管主要焊接節(jié)點(diǎn)

5.2 蒸汽干燥機(jī)盤管焊接工藝參數(shù)及坡口的選擇

焊接質(zhì)量直接受焊接工藝的影響,不合適的焊接工藝參數(shù)、間隙與坡口會導(dǎo)致裂紋和氣孔,并可能出現(xiàn)更嚴(yán)重的焊接殘缺。在焊接過程中為了獲得較好的機(jī)械性能以及較好的成形焊縫,須選擇適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)、間隙以及坡口。

5.2.1 蒸汽干燥機(jī)盤管焊接工藝參數(shù)

保證焊接質(zhì)量,避免焊接缺陷和充分發(fā)揮設(shè)備能效的前提是焊接工藝參數(shù)的合理選擇。氬弧焊的工藝參數(shù)包括焊接速度、氬氣流量、焊接電流與電弧電壓等。焊縫形狀、焊接過程的穩(wěn)定性、沉積速率、焊接變形、顯微組織穩(wěn)定性、焊接化學(xué)成分以及稀釋率與焊接工藝參數(shù)有很大的關(guān)系，焊接質(zhì)量與熱輸入同樣也受焊接工藝參數(shù)的影響［8］。特別值得一提的是，蒸汽干燥機(jī)盤管外工作表面介質(zhì)中含有帶腐蝕性的氯和氟元素［5］，焊接時需要控制熱輸入防止破壞不銹鋼的耐腐性。5.2.2 蒸汽干燥機(jī)盤管焊接坡口圖

圖4 主管上拉拔口與支管（Φ60×4mm）焊接點(diǎn)坡口圖以及主管中各組件的焊接點(diǎn)坡口圖

5.3 蒸汽干燥機(jī)盤管焊接工藝具體流程

（1）主管中各組件的焊接（節(jié)點(diǎn) A、B、C）

①按焊接工藝加工焊接坡口。

表1 焊接參數(shù)

②清理待焊區(qū)坡口兩側(cè)不小于 20mm 范圍內(nèi)油污、銹漬等。

③氬弧焊組對、點(diǎn)焊固定。

④氬弧焊打底（Ar氣、焊兩層，層間溫度：150℃）。

⑤清理焊渣及飛濺，修整焊道，作焊工鋼印記錄。

⑥檢查焊縫表面，不得有裂紋、氣孔等缺陷。

⑦焊縫100%RT 檢測，符合 JB/T4730 -2005的Ⅱ級合格。

（2）盤管中的主管與支管的焊接（節(jié)點(diǎn) D）

①按焊接工藝加工焊接坡口。

②清理待焊區(qū)坡口兩側(cè)不小于 20mm 范圍內(nèi)油污、銹漬等；用專用工裝固定主管和支管。

③氬弧焊組對、點(diǎn)焊固定。

④氬弧焊焊接（Ar氣、焊兩層，層間溫度：≤150℃）。

⑤清理焊渣及飛濺，修整焊道，作焊工鋼印記錄。

⑥檢查焊縫表面，不得有裂紋、氣孔等缺陷。

⑦焊縫 100%RT 檢測，符合 JB/T4730 -2005的Ⅱ級合格。

結(jié)論 由于篇幅有限，此文對盤管的總管及支管的制造只做了簡單的介紹，側(cè)重于支管與總管的焊接工藝的論述。后續(xù)將對彎管，開孔，拉拔等工藝作更詳盡的分析。