0、概述
    自80年代初期引進(jìn)美國CE公司的鍋爐技術(shù)以來，上海鍋爐廠有限公司制造的300、600MW機(jī)組鍋爐的末級再熱器一直采用梳形密封板與受熱面管子相焊的結(jié)構(gòu)。隨著目前用戶要求的提高、鍋爐運(yùn)行工況的復(fù)雜化，對再熱器尤其是末級再熱器的材料要求也越來越高，目前普遍采用T91管子，梳形密封板材為12CrlMoV，這樣密封板與管子間的焊接成為異種鋼焊接，容易產(chǎn)生焊縫質(zhì)量問題。本文就這一問題進(jìn)行分析研究，并提出了解決這一質(zhì)量問題的基本方法。
1、問題的提出
    在300MW、600MW機(jī)組鍋爐末級再熱器中，采用了梳形密封結(jié)構(gòu)，如圖1所示。梳形密封板的梳形部分與管子相焊，板的外側(cè)與支承板焊接，構(gòu)成管屏支吊裝置，起到密封和支撐作用。這種結(jié)構(gòu)是從美國CE公司引進(jìn)的，長期以來一直使用。然而，隨著鍋爐容量不斷擴(kuò)大、負(fù)荷的不斷變化、鍋爐啟動頻繁以及業(yè)主要求的提高等因素，末級再熱器管子的材料由12CrlMoV、12CrlMoWVTiB等發(fā)展到現(xiàn)在用T91。因而產(chǎn)生密封板與管子間的異鋼種焊接現(xiàn)象，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
    由于梳形密封板制作復(fù)雜，往往達(dá)不到圖紙要求，與管子相焊后產(chǎn)生局部區(qū)域焊縫堆積，甚至焊穿管子，特別是與T91管子相焊后，導(dǎo)致T91管子產(chǎn)生裂縫。這種現(xiàn)象我公司多次發(fā)生，直接影響生產(chǎn)進(jìn)度和周期，以及造成原材料的不必要的浪費(fèi)。因此，解決300、600MW機(jī)組鍋爐末級再熱器穿過爐頂處的密封問題，成為設(shè)計(jì)制造中的一個(gè)難題。
2、原因分析
    梳形密封板與焊接末級再熱器管屏管子產(chǎn)生的質(zhì)量問題，經(jīng)過我們多次分析研究，認(rèn)為產(chǎn)生問題的主要原因有以下幾個(gè)方面：
2.1梳形密封板制作復(fù)雜，要求高
    由于梳形密封板制作要經(jīng)過沖齒、折邊，而沖齒、折邊后密封板變形較大，梳形密封板橢圓形缺口與管子裝配后不是圓形，而是大三角形，造成管子與密封板之間的間隙過大，最大的約5—6mm，嚴(yán)重影響了密封板與管子的裝配質(zhì)量，密封板與管子相焊后，造成局部區(qū)域焊縫堆積及應(yīng)力集中，甚至管子被焊穿。另外由于梳形板起支承作用，梳形板厚度由管屏的重量和寬度所定，末級再熱器采用的梳形密封板厚度需達(dá)6mm，而末級再熱器管子壁厚為4mm，這樣，梳形密封板與管屏相焊后容易造成管子應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂縫。
2.2裝配難度較高
    由于梳形密封板制造中的誤差，在裝配時(shí)，為了減小密封板和管子之間的間隙，不得不在大平臺上用烤槍一個(gè)齒一個(gè)齒地烤，再用大錘打靠，然后才焊接，這樣不僅給裝配、焊接工序增加了許多困難，而且大大增加了工人的勞動強(qiáng)度，又破壞了表面的美觀。同時(shí)由于裝配時(shí)管屏采用單面焊接，一面焊好后，再翻轉(zhuǎn)管屏焊另一面，這樣容易造成管子焊縫冷熱不均，起弧點(diǎn)和收弧點(diǎn)往往是同一點(diǎn)，使焊縫收縮后產(chǎn)生裂縫。
2.3異種鋼焊接
    由于在末級再熱器中采用T91管子，因此管子和密封板之間的焊接為異種鋼焊接，密封板材料通常為12CrlMoV，容易產(chǎn)生焊接質(zhì)量問題，再加上梳形密封板經(jīng)過沖齒、折邊后產(chǎn)生的部分殘留應(yīng)力在梳形密封板與管子相焊后得到釋放，以及局部區(qū)域的焊縫堆積等原因，導(dǎo)致管子產(chǎn)生裂縫。
3、結(jié)構(gòu)改進(jìn)
    由于在末級再熱器密封板焊接中多次出現(xiàn)質(zhì)量問題，有必要去尋找一種安全、可靠的結(jié)構(gòu)，從根本上解決這一問題。本著結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、能保證產(chǎn)品質(zhì)量的原則，我們設(shè)計(jì)了如圖2所示的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：
3.1采用定位密封板
    從上面分析可以看出，造成管子產(chǎn)生裂縫的重要原因之一是采用梳形密封板結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)將梳形密封板改為定位密封板后，可避免由于梳形密封板加工復(fù)雜、制造困難而產(chǎn)生的偏差及給裝配帶來的困難、梳形偏差在管子裝焊“校正”過程中對表面質(zhì)量的影響及焊縫堆積等。同時(shí)這一結(jié)構(gòu)的焊接比圖1所示的結(jié)構(gòu)要方便，使得焊接質(zhì)量能得到進(jìn)一步的提高，從而解決了所存在的問題。
3.2采用套管
    從圖2中我們可以看出，末級再熱器管子和定位密封板連接處加了過渡段套管，對該套管的要求是：材料牌號最好和管子一致，且壁厚要薄，不超過4mm。采用這一結(jié)構(gòu)的最終目的就是解決與管子進(jìn)行異種鋼焊接的問題，使焊接變形轉(zhuǎn)移到套管上，從而保證管子的焊接質(zhì)量。
3.3加工過程簡單
    改進(jìn)結(jié)構(gòu)后，對各零件的加工和裝配為：套筒根據(jù)末級再熱器管子的直徑，選取一定長度管子進(jìn)行兩端倒毛刺加工即可；在定位密封板加工時(shí)，取8mm厚度、一定長度和寬度的鋼板，統(tǒng)一劃線后，根據(jù)末級再熱器管子直徑進(jìn)行鉆孔，然后再根據(jù)套簡直徑進(jìn)行沉孔，沉孔深度3mm。兩零件加工好以后，在管子上劃線，將管子裝入套筒，并與套筒相焊，再將套筒嵌入定位密封板中，以保證再熱器管子之間的節(jié)距，然后再將套筒與管子相焊，完成整個(gè)裝焊過程。另外從整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力情況來看，管屏重力通過套筒傳給定位密封板，由定位密封板傳給支承板，再由支承板傳給兩側(cè)端板且最終傳至吊耳，較好地解決了力的傳遞問題，結(jié)構(gòu)比較合理，并可避免在原結(jié)構(gòu)中因直接把吊耳焊于管子上而在起吊時(shí)拉壞管子問題（因再熱器管壁較�。��？梢娫摻Y(jié)構(gòu)簡單、安全可靠。
4、結(jié)構(gòu)改進(jìn)受力分析
    從圖3中（圖2結(jié)構(gòu)）可以看出，管屏、定位密封板、支承板和端板組合后，其整個(gè)結(jié)構(gòu)的斷
    在各結(jié)構(gòu)尺寸相等（或類似，針對不同部分）的情況下，我們從已通過的計(jì)算所得到結(jié)論是：
    W1≈W2
    也就是說，在其它受力條件相等的情況下，如管屏重量相等，則彎矩M相等，那么改進(jìn)后的彎曲應(yīng)力(G= M/W)與改進(jìn)前幾乎相等。但從圖中我們可以看到，改進(jìn)后所用的材料比改進(jìn)前少，制造又方便。
5，結(jié)論
    末級再熱器密封板結(jié)構(gòu)改進(jìn)以后，在信陽電廠、井岡山電廠等多項(xiàng)工程中使用，未發(fā)生任何質(zhì)量問題，由此可見，這一結(jié)構(gòu)改進(jìn)是成功的，既簡化了工藝，又保證了質(zhì)量。


相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機(jī)產(chǎn)品：
1、生物質(zhì)壁爐
2、秸稈顆粒機(jī)
3、木屑顆粒機(jī)