1、前 言
在競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的鍋爐市場(chǎng)中越來(lái)越重視對(duì)環(huán)境的保護(hù)，環(huán)保型的鍋爐如循環(huán)流化床CFB鍋爐正逐漸成為重要的鍋爐型式，其中部分爐型采用了管式旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)。隨著循環(huán)流化床鍋爐的不斷大型化，旋風(fēng)分離器的直徑也不斷擴(kuò)大，并且合金鋼材料已開(kāi)始使用，這給制造帶來(lái)了新的課題，如制造時(shí)的分段分片位置、焊接及熱處理、變形的控制、廠內(nèi)拼裝與工地組裝等。近年來(lái)，上海鍋爐廠有限公司自行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的130 t／h CFB鍋爐已制造了10余臺(tái)，引進(jìn)ALS-TOM(ABB-CE)技術(shù)設(shè)計(jì)的135 MW等級(jí)CFB鍋爐也制造了17臺(tái)，分包國(guó)外公司的大型CFB鍋爐也有多臺(tái)。而近日完工的分包項(xiàng)目，日本土佐的525 t／h CFB項(xiàng)目是我公司迄今所承制的最大容量的CFB鍋爐。本文試通過(guò)對(duì)525 t／h CFB項(xiàng)目的管式旋風(fēng)分離器的主要制造難點(diǎn)及工藝的介紹，探討優(yōu)化此類(lèi)大型CFB鍋爐的制造工藝。富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、產(chǎn)品情況簡(jiǎn)介
2.1制造標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)
本產(chǎn)品是按MITI，ASME（2001版）SEC-TION l，以及JIS/ISO等要求生產(chǎn)、檢驗(yàn)，不打“S”鋼印，在制造車(chē)間進(jìn)行旋風(fēng)分離器試拼裝。
2.2旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
1臺(tái)鍋爐有2只旋風(fēng)分離器，外形尺寸為直徑∮6610 mm，高度H一21 465 mm（上、下2個(gè)集箱中心線距離）。整個(gè)旋風(fēng)分離器橫向分3段（上、中、下3段），除下段外，上、中段縱向各分4片，即1個(gè)旋風(fēng)分離器分為9部分出廠。
2.2.1旋風(fēng)分離器上段
由上部環(huán)形集箱的l／4與圓柱體的1／4組成旋風(fēng)分離器的上段，分片出廠，高度11 050mm。
上部環(huán)形集箱規(guī)格∮219.1mm×38 mm，材料SA-335 P12，環(huán)形集箱彎曲直徑∮6610 mm,
圓柱體部分由管子和扁鋼焊接而成。管子規(guī)格≠44.5mm×6 mm，材料SA-213T12，每片有43根管子，共172根，節(jié)距S=120 mm；扁鋼=6 mm,材料15CrMo。
2.2.2旋風(fēng)分離器中段
由管子與扁鋼構(gòu)成圓錐體部分的1／4組成旋風(fēng)分離器中段，分片出廠。圓錐體角度與水平呈75°，圓錐體大直徑∮6610 mm，高度10050 mm。
管子規(guī)格有∮44.5 mm×6 mm、∮38.0 mm×5.4 mm2種，材料均為SA-213T12。其中∮44.5mmX6 mm管子縮頸至∮38.0mm，再與∮38.0 mm×5.4mm管子對(duì)口拼接；扁鋼t=6mm，材料15CrMo。
2.2.3旋風(fēng)分離器下段
由帶長(zhǎng)管接頭的下部環(huán)形集箱組成，整體出廠。
下部環(huán)形集箱規(guī)格∮219.1mm×38mm，材料SA-335P12，集箱彎曲直徑∮3 300mm，焊接的長(zhǎng)管接頭規(guī)格∮38.0 mm×5.4mm，材料SA-213 T12。
3、制造難點(diǎn)簡(jiǎn)介
3.1圓弧管排的制造
上海鍋爐廠有限公司制造工藝為：先將管子和扁鋼采用埋弧焊焊成平管排，再用壓機(jī)壓制成圓弧管排。在本項(xiàng)目中，90°圓弧的管排由43根管子加扁鋼組成，管子長(zhǎng)度達(dá)10155 mm，且為SA-213 T12合金鋼材料。根據(jù)壓機(jī)噸位，加之壓機(jī)外形尺寸的限制，該90。圓弧管排需分成幾片小拼排分次壓制。這又產(chǎn)生問(wèn)題：若一次壓制的管子太多，寬度方向的管子成型困難；若一次壓制的管子太少，則組裝時(shí)的管子之間手工焊縫增加，管排易變形。因此，如何合理選擇一次壓制的管子數(shù)量和壓制步驟非常重要。
3.2帶縮頸的錐體管排的制造
旋風(fēng)分離器中段錐體部分的管子與扁鋼不能采用機(jī)械焊，只能進(jìn)行手工焊。而手工焊最易造成的問(wèn)題就是焊接收縮不均，導(dǎo)致變形嚴(yán)重，因此控制焊接變形是關(guān)鍵。本項(xiàng)目還存在管子縮頸拼接的情況，對(duì)于縮頸管的坡口加工、焊接對(duì)中、縮頸管兩端不同彎曲半徑彎管基準(zhǔn)平齊等都是需要認(rèn)真考慮的問(wèn)題。
3.3大彎曲半徑環(huán)形集箱與圓弧管排組裝
旋風(fēng)分離器上段由圓弧管排和環(huán)形集箱組成，而集箱彎曲后存在偏差，管排壓制程度、拼焊情況亦不盡相同，保證焊后的幾何尺寸有難度，加之圓弧管屏上的吊耳板還需與集箱上的吊耳聯(lián)接板等準(zhǔn)確定位聯(lián)結(jié)。
3.4試拼裝
為保證工地管子對(duì)口方便，減少工地現(xiàn)場(chǎng)的工作量，分包商要求在制造廠內(nèi)進(jìn)行旋風(fēng)分離器的試拼裝工作。由于該旋風(fēng)分離器外形尺寸大，剛性相對(duì)較差，需要較多工裝進(jìn)行支撐，拼裝程度（是整體拼裝還是分段分片拼裝）對(duì)工裝的要求大不相同，起吊、翻身、裝配等的難度亦相差甚遠(yuǎn)。
4、制造工藝
4.1圓弧管排制造工藝
用壓機(jī)壓制圓弧管排需要有相應(yīng)的一套模具，該模具的圓弧面尺寸需根據(jù)產(chǎn)品的尺寸及壓制過(guò)程中的回彈量來(lái)確定，并在壓制過(guò)程中加以調(diào)整。本項(xiàng)目中是將制造130t/h CFB鍋爐時(shí)曾設(shè)計(jì)、使用過(guò)的圓弧管排壓模加以改制，使其圓弧成型面符合要求。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后確定：將旋風(fēng)分離器上段的1／4圓柱體部分先分別焊成3小片平管排，熱處理后，分3步壓制，使平管排成形為圓弧管排，再裝焊成l／4圓弧管排，見(jiàn)圖l。需要注意的是，這些小拼排間的焊縫只能采用手工焊。為了小拼排焊成1／4圓�。约肮芘诺姆砥鸬酢⒀b焊內(nèi)件等工序，還設(shè)計(jì)了專(zhuān)用的裝配架。以往上海鍋爐廠有限公司制造的CFB旋風(fēng)分離器的管子材質(zhì)一直為碳鋼，無(wú)需進(jìn)行焊后熱處理。而本項(xiàng)目中管子材料SA-213 T12，扁鋼材料15CrMo，故在裝焊妥附件后還要進(jìn)行整體熱處理，這是上海鍋爐廠有限公司制造CFB鍋爐旋風(fēng)分離器首次采用的工藝，該裝配架需隨產(chǎn)品一起進(jìn)爐熱處理，在工裝設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)放在產(chǎn)品變形的控制上。
工藝流程如下：
管子及扁鋼拼成小排→熱處理→平管排由壓機(jī)壓彎成圓弧形→通球→將小拼排逐→在裝配架（1／4圓�。┥暇臀�→裝焊扁鋼→裝焊銷(xiāo)釘及附件→熱處理（1／4圓弧）→水壓試驗(yàn)→加工與集箱拼接端的坡口
4.2錐體管排制造工藝
中段圓錐體管排無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)械拼排，只能采用大量手工焊。為保證手工焊的焊接質(zhì)量及控制焊后變形，根據(jù)上海鍋爐廠有限公司經(jīng)驗(yàn)，要求外方將旋風(fēng)分離器的扁鋼與管子的焊縫高度由原來(lái)的5mm，改為4mm，并為外方接受。同時(shí)，采用線能量小的C02焊，實(shí)行對(duì)稱(chēng)跳焊等焊接工藝。另外，整條拼排扁鋼由4段鋼板組成，為保證拼排后的節(jié)距，所有鋼板都經(jīng)機(jī)加工，嚴(yán)格控制寬度公差，使拼排間隙小，減少焊接變形。
以往上海鍋爐廠有限公司制造的CFB旋風(fēng)分離器錐體部分從未有過(guò)縮頸管拼接，而本項(xiàng)目中管子需由∮44.5 mm縮頸為∮38.0 mm，再與∮38.0 mm管子對(duì)口拼接。采用工藝：∮44.5 mm單根管縮頸后，以縮頸處為基準(zhǔn)，進(jìn)行彎管后對(duì)接，再將管子和扁鋼在裝配架上裝焊成小拼排。裝配時(shí)管間節(jié)距加0.1mm～0.3 mm/檔，管子長(zhǎng)度方向放焊接收縮余量。由于管排長(zhǎng)約10.5m，需設(shè)置多檔內(nèi)支撐來(lái)固定管排，并采用定位板將散管（與下部環(huán)形集箱進(jìn)行工地對(duì)接）用梳形板固定。隨后再將多片小拼排在另一裝配架上焊成90°圓錐體，焊妥附件后進(jìn)行熱處理。
工藝流程如下：
∮44.5 mm×6 mm管子縮頸至∮38.0 mm一與∮38.0 mm×5.4 mm的拼接管端加工→44.5 mm×6mm及∮38.0 mm×5.4mm管子拼接→彎管→在裝配架上就位→裝焊扁鋼→熱處理→在1／4裝配架上就位→裝焊扁鋼→劃彎管孔位線并管端加工→裝焊孔管→裝焊附件及銷(xiāo)釘→熱處理→水壓試驗(yàn)→管端加工→裝焊支撐（包裝裝置）→補(bǔ)焊銷(xiāo)釘。
4.3圓弧管排與環(huán)形集箱組裝工藝
由于設(shè)備限制，彎曲直徑∮6610 mm的環(huán)形集箱分為4段制造（集箱接短管接頭）。為了裝焊聯(lián)接環(huán)形集箱和圓弧管排的長(zhǎng)管接頭，擬將4段90°環(huán)形集箱在裝配架上拼裝成整圈(360°)，隨后將扁鋼嵌入管間并焊妥。在設(shè)計(jì)環(huán)形集箱用的裝配架時(shí)，重點(diǎn)放在確保環(huán)形集箱與圓弧管排的尺寸和相對(duì)位置，并控制裝焊后的長(zhǎng)管接頭與圓弧管排的對(duì)口尺寸，滿足與圓弧管排對(duì)口裝焊的要求。
在與環(huán)形集箱組裝前，經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，圓弧管排部分管子節(jié)距的偏差未能滿足與環(huán)形集箱對(duì)接時(shí)焊口錯(cuò)邊量的要求。為了控制整體尺寸，設(shè)計(jì)了環(huán)形集箱與圓弧管排組裝時(shí)用的裝配架，將圓弧管排和集箱放在裝配架上，割開(kāi)部分扁鋼，調(diào)整節(jié)距，隨后焊接拼成整體，見(jiàn)圖2。
旋風(fēng)分離器上部的管屏共有18塊吊耳板，厚度22 mm，焊耳板處的扁鋼需開(kāi)槽，長(zhǎng)約300mm，雙面焊，每1／4圓弧管排上有6塊吊耳板。采用的工藝如下：在所有管屏成形后進(jìn)行扁鋼開(kāi)槽，先將吊耳板與集箱上的吊板用圓鋼穿吊孔進(jìn)行固定，然后對(duì)吊耳板施行雙面焊，待焊妥銷(xiāo)釘后一起進(jìn)行熱處理，從而保證了關(guān)鍵聯(lián)接件（管排上的耳板與集箱上的吊板）的裝配符合圖紙要求。富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
工藝流程如下：
1／4圓弧集箱在裝配架上就位（將180°的聯(lián)接拆除）一管排與集箱對(duì)口一劃管端余量線一管端加工一裝焊支撐（包裝裝置）一補(bǔ)焊銷(xiāo)釘一旋風(fēng)分離器試拼裝
4.4旋風(fēng)分離器試拼裝
外方對(duì)旋風(fēng)分離器的試拼裝工作很重視但沒(méi)有具體的工藝要求，原來(lái)試拼裝擬為：將單獨(dú)出廠的下環(huán)形集箱與上、中部的180°進(jìn)行一體式試拼裝。若采用這種拼裝方案的話，試拼裝所需的裝配架高度相對(duì)較高（近2m），并且需考慮環(huán)形集箱的定位、轉(zhuǎn)動(dòng)等問(wèn)題，需高度重視制造時(shí)的安全性。經(jīng)與外方商榷后，最終確定將半只旋風(fēng)分離器的上部和中部進(jìn)行拼裝，即：將2個(gè)90°集箱和圓弧管排及90°圓錐管排進(jìn)行180°拼裝，而對(duì)單獨(dú)出廠的下部環(huán)形集箱( 360°)不進(jìn)行試裝。這樣就可以利用制造時(shí)的裝配架，只需在劃線平臺(tái)上增加部分支撐，用千斤頂即可將各部分尺寸調(diào)整至要求，見(jiàn)圖3。
試拼裝的工藝順序如下：先搭制試拼裝用平臺(tái)(長(zhǎng)近22 m，寬約10 m)，平臺(tái)放樣并裝焊定位靠山；將一片帶集箱的上部管排在平臺(tái)上就位，接著是另一片帶集箱的上部管排調(diào)整妥后，用聯(lián)接板固定；隨后錐體部分的2片管排再分別在平臺(tái)上就位。檢查旋風(fēng)分離器的上部與中部的工地焊的對(duì)口尺寸，調(diào)整管子節(jié)距，劃管端余量線等，并按圖加工管端至尺寸。
該旋風(fēng)分離器的所有試拼裝尺寸經(jīng)檢驗(yàn)，均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并得到外方監(jiān)造認(rèn)可。
5、結(jié) 論
(1)大型旋風(fēng)分離器若分片出廠，在公司內(nèi)應(yīng)該進(jìn)行試拼裝。這是因?yàn)楦鞣N誤差難以單獨(dú)精確控制，諸如圓弧管排制造等，而極小的誤差積累后均可引起整體組裝時(shí)的極大困難。公司內(nèi)的試拼裝可以較好地保證產(chǎn)品質(zhì)量，維護(hù)公司的聲譽(yù)。
(2)工藝裝備的利用率應(yīng)加以提高。大型管式旋風(fēng)分離器制造中所用的工藝裝備數(shù)量多，成本高，以本項(xiàng)目為例，制造該旋風(fēng)分離器時(shí)就設(shè)計(jì)了裝配用工裝十多套（件）。在設(shè)計(jì)工裝時(shí)應(yīng)考慮盡量使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，可重復(fù)使用。另外，在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，盡量多利用原有工藝裝備，降低生產(chǎn)成本。
