淺析660MW超超臨界機組鍋爐受熱面部件制造工藝

劉俊麟 宋建

摘要：介紹了某燃煤電廠660 MW超超臨界機組鍋爐受熱面部件制造工藝，以水冷壁、蛇形管、集箱部件為主，分析了產品結構及制造工藝難點，提出了相應的工藝處理措施。

關鍵詞：超超臨界機組;電站鍋爐;受熱面制造工藝

1 鍋爐概述

本文以河北大唐蔚縣電廠660 MW超超臨界機組鍋爐為例，介紹其受熱面零部件制造工藝。該電廠使用的鍋爐型號為HG-1988/29.3-YM5，額定蒸發量為1 988 t/h，額定蒸汽壓力為29.3 MPa，鍋爐采用π型布置方式，為單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、緊身封閉、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構，燃料為煙煤，燃燒方式為前后墻布置的對沖燃燒。

2 鍋爐受熱面部件制造工藝

2.1? ? 水冷壁主要部件特點、制造難點及控制措施

2.1.1? ? 水冷壁總體結構介紹

爐膛上部水冷壁為垂直管屏，中、下部水冷壁為螺旋管圈，采用中間混合集箱實現螺旋管至垂直水冷壁管的過渡，垂直管屏、螺旋管圈的管子均為光管。鍋爐燃燒方式為對沖燃燒，燃燒器噴口為“花籃”結構。水冷壁延伸包墻由水冷壁管片和水平煙道入口集箱組成，二者在制造廠內對接后整體發貨。

2.1.2? ? 水冷壁上部結構、制造難點及解決措施

（1）結構特點。前、側水冷壁上部管屏均為直管片結構，管子規格為？準31.8 mm×6.2 mm，材質為12Cr1MoVG;扁鋼規格為6 mm×25.7 mm，材質為12Cr1MoV。

（2）制造難點。根據標準要求，12Cr1MoVG材質的管子壁厚大于6 mm，焊后需要進行去應力退火熱處理。水冷壁管屏的尺寸較大，熱處理時易產生變形。

（3）工藝措施。水冷壁管屏采用整體進爐熱處理的方式。管屏裝爐前，先在管屏熱處理支架上擺放平穩，確保管屏兩端懸空長度小于500 mm。管屏疊放及裝爐時，管屏之間用槽鋼支墊，槽鋼和管屏熱處理支架的支點要與支座在同一截面上。支墊高度大于500 mm，支座間距小于1.5 m，使用鋼板支墊保證管屏熱處理支架與各支座接觸。控制熱處理爐裝爐量，管屏疊放高度不超過2 m，以確保管屏不變形。熱處理保溫結束后，管屏應冷卻到100 ℃以下，方可吊離熱處理爐臺車，吊離時吊運管屏熱處理支架。

2.1.3? ? 水冷壁延伸側包墻及底包墻結構、制造難點及解決措施

水冷壁延伸側包墻及底包墻示意圖如圖1所示。

（1）結構特點。水冷壁延伸側包墻為直管片廠內與水平煙道入口集箱對接的結構。管子規格為？準44.5 mm×8 mm，材質為12Cr1MoVG;扁鋼規格為6 mm×70.5 mm、6 mm×13 mm，材質為12Cr1MoV。

（2）制造難點。水冷壁延伸側包墻為直管片與集箱對接結構。集箱管接頭為雙排結構，直管片與集箱焊后外形尺寸較大，采用整體熱處理方式很難保證其不發生變形。直管片與集箱對接后的擺放、起吊、轉運等都為制造過程增加了難度。

（3）工藝措施。合理制定水冷壁延伸側包墻及底包墻工藝流程（圖2），直管片與集箱制成后分別整體進行熱處理再對接，對接焊口進行局部熱處理，局部熱處理時對直管片部分每隔3 m用槽鋼或木方支墊，保證管屏擺放平穩，以免發生變形。

管屏與集箱組裝后，由于其結構的特殊性，擺放時集箱無管接頭的一面朝下，直管片每隔3～4 m用方木支墊，保證管屏擺放平整、安穩，集箱向上管接頭側不得疊放任何工件及物品，防止管接頭變形。

管屏組件吊運時應使用專用吊梁，集箱無管接頭的一面朝下，起吊前估計管屏組件的重心，采用低位試吊方法逐步找準管屏組件的重心，管屏組件的重心應接近吊梁重心，以免吊運過程中管屏傾斜而引起脫鉤，造成安全事故。吊運結束后，管屏擺放平穩后才能摘除吊鉤。

管屏組件側吊和翻身前應估計管屏組件的重心，采用低位試吊方法逐步找準管屏組件的重心，側吊和翻身的吊點位于管屏組件重心兩側且至重心距離基本相等。側吊或翻身時必須采用翻身起吊裝置和吊梁，或采用專業廠家的可翻身吊鉤，或采用S型吊鉤加吊索固定管屏。采用S型吊鉤加吊索摟緊管屏起吊和翻身時，吊索與管屏邊鰭間用專用繩套隔開，以免邊鰭變形或磕斷吊索。管屏組件翻身后應擺放在有一定高度的裝焊架上，使集箱管接頭不得與地面相碰。

2.1.4? ? 下部螺旋管圈結構、工藝要點

（1）結構特點。

水冷壁中部為螺旋管圈，側墻帶螺旋彎頭。前后墻中部水冷壁管屏中，布置有燃燼風噴口和燃燒器噴口管屏，前后墻共有20只燃燼風噴口管屏、30只燃燒器噴口管屏。管子規格為？準38 mm×7.3 mm，材質為15CrMoG;扁鋼規格為6 mm×15 mm，材質為15CrMo。

（2）工藝要點。

側中螺旋彎頭采用臥式成排彎彎制;斜角管屏采用聯屏下料的工藝方法;前中、后中水冷壁存在噴口的管屏采用預留孔、補貼等工藝方法，以提高材料利用率;為防止起吊變形，對于預留孔的管屏邊部采用槽鋼固定;“花籃”式噴口管屏，采用通用裝配胎具進行整體組裝。

2.2? ? 蛇形管受熱面主要部件特點、難點及控制措施

2.2.1? ? 總體結構特點

蛇形管高溫受熱面采用垂直懸吊結構，低溫段管屏為水平布置垂直懸吊結構，其中高溫段蛇形管管屏需要在制造廠內裝焊小集箱。

2.2.2? ? 屏式過熱器、末級過熱器、后屏再熱器、末級再熱器結構及制造難點

（1）主要結構。

屏式過熱器、末級過熱器、后屏再熱器、末級再熱器結構，均為蛇形管+小集箱結構，蛇形管管子材質為SA-213TP347HFG內噴丸、SA-213S30432內噴丸、SA-213TP310HCbN。

（2）制造難點。

管屏制造工藝與常規產品類似，難點在于管屏完工后與小集箱的裝焊，管屏與小集箱對接時管子中心線橫向間距為108 mm，縱向間距為115 mm，施焊困難，因此建立合理的裝配順序，確定合適的尺寸結構，對產品制造難度有著重要影響。

（3）工藝措施。

為避免對接焊口的熱處理，在集箱管接頭端部增加一段不銹鋼過渡管，該過渡管與集箱進行整體熱處理后再與管屏對接。

管屏全部為不銹鋼材質，附件焊接后可不進行熱處理，因此，為方便裝焊小集箱，在裝焊小集箱之前，管屏靠近小集箱端的活動夾塊先不進行焊接，可進一步增大管子的活動范圍，待管屏與小集箱裝焊完畢，再焊接活動夾塊。在管屏與小集箱對接時，可將影響焊接的管子先墊起再實施焊接，依次類推，直至焊接完成。在焊接過程中應嚴格注意避免產生折口。

2.2.3? ? 水平低溫再熱器結構及制造難點

水平低溫再熱器管屏由SA-213T91及12Cr1MoVG兩種材質組成，兩種材質均存在小R擠壓結構。制造工藝與常規產品類似，不做詳細介紹。

2.3? ? 集箱

2.3.1? ? 結構特點

該鍋爐折焰角入口集箱、省煤器入口集箱及水冷壁中間集箱為長管接頭結構，在制造廠內生產難度較高。

2.3.2? ? 長管接頭集箱結構、制造難點及解決措施

（1）結構特點。

折焰角入口集箱：筒身材質為15CrMoG，規格為？準273 mm×65 mm，長度10 863 mm，一端敞口;管接頭材質為12Cr1MoVG，規格為？準44.5 mm×8 mm，共193根，長度為2～2.8 m。

省煤器入口集箱：筒身材質為WB36，規格為？準508 mm×85 mm，長度13 224 mm，兩端敞口;管接頭材質為SA-210C，規格為？準44.5 mm×7 mm，共368根，長度為1.3～1.8 m。

水冷壁中間集箱：筒身材質為15CrMoG，規格為？準219 mm×60 mm，長度11 185 mm，一端敞口;管接頭材質為12Cr1MoVG，規格為？準31.8 mm×6.2 mm，共194根，長度為628 mm、1 057 mm;管接頭材質為15CrMoG，規格為？準38 mm×8 mm，共64根，長度為321 mm。

（2）制造難點。

集箱管接頭超長、結構復雜，熱處理時變形較大，熱處理后管接頭倒角困難;集箱結構復雜，外形尺寸大，起吊轉運難度大。

（3）工藝措施。

集箱熱處理前，在管排直段區域裝焊防變形槽鋼，并將不同區域的多孔板利用槽鋼連接在一起，增加管排整體剛性，防止熱處理時發生變形，同時避免管排倒角時管接頭的晃動，固定槽鋼在集箱整體熱處理及管接頭倒角后去除。

集箱起吊時，采用鋼絲繩纏繞筒身的方式，由1臺吊車或2臺吊車配合起吊，吊點位置距管端距離為集箱總長1/5左右。當采用1臺吊車時，保證鋼絲繩的最大打開角度不大于120°;當采用2臺吊車配合起吊時，保證鋼絲繩豎直。起吊提升前做試吊，直到集箱獲得平衡為止，防止提升時集箱發生滑動或滾動。

2.3.3? ? 屏過小集箱

（1）結構特點。

屏過小集箱筒身材質為12Cr1MoVG，規格為？準219 mm×50 mm，長度為1 446 mm;管接頭材質為12Cr1MoVG+SA-

213TP310CHCbN，規格為？準44.5 mm×8.5 mm，共25根。

（2）制造難點。

管接頭與筒身焊接采用全焊透坡口型式，長管接頭在裝配定位時難度較大;集箱部分管接頭接管屏端內鏜尺寸較大，熱處理后倒角困難。

（3）工藝措施。

管接頭彎制時逐根在平臺上對樣檢查，保證形狀尺寸與圖紙一致。裝配過程中在管接頭端部拉線定位，通過筒身開孔及基準線的約束來保證管接頭的準確裝配。

針對部分內鏜尺寸較大的管接頭，采用裝焊前先內鏜的方式，減少熱處理后內鏜的難度。

2.3.4? ? 水冷壁上下集箱、省煤器出口集箱、包墻下集箱等其他集箱

其他集箱與常規鍋爐集箱類似，不做詳細介紹。

3 結語

在上述工藝措施的保證下，蔚縣電廠的鍋爐各受熱面部件順利產成，驗證了上述工藝措施的可行性和有效性，同時也為今后類似產品的生產制造積累了寶貴的經驗。

收稿日期：2020-07-21

作者簡介：劉俊麟（1989—），男，吉林梨樹人，助理工程師，從事鍋爐及壓力容器制造工藝研究及項目管理工作。