脹接管道管端退火工藝

劉洪濤 程輝杰 梁芮鉷

中圖分類(lèi)號(hào)：TK229文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

概述：在鍋爐安裝過(guò)程中，鍋爐受熱面管子與鍋筒之間的組裝是其中一項(xiàng)很關(guān)鍵的工序，連接方法一般采用脹接，而脹接過(guò)程中管端退火又是保證脹接質(zhì)量的關(guān)鍵，是采取脹接方式連接時(shí)所進(jìn)行的必要工藝措施，下面簡(jiǎn)單敘述一下施工過(guò)程中總結(jié)出來(lái)的管端退火工藝。

原理：因?yàn)檐堉乒茏拥匿撳V化學(xué)成分不均勻及軋制過(guò)程中常在較低溫度下停軋，造成管子內(nèi)部組織分布不均勻，呈現(xiàn)出顯著的帶狀組織，在此情況下機(jī)械性能常在同一根管子上分布不均勻，塑性也隨之不同。一般鍋爐的鍋筒孔壁硬度要大于HB50。但當(dāng)管子材料的硬度比孔壁小時(shí)，脹管時(shí)管子容易脹大，抗拉力會(huì)大大降低，為使管端的硬度和塑性達(dá)到脹接要求，進(jìn)一步調(diào)整機(jī)械性能，做到既不降低強(qiáng)度，又使塑性滿(mǎn)足要求，脹后不產(chǎn)生裂紋等，在一般情況下要求對(duì)管端進(jìn)行退火處理。一般退火長(zhǎng)度不小于100mm。因此必須根據(jù)管子及孔壁硬度測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)決定是否需要退火。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試管端硬度大于或等于孔壁硬度時(shí)或管端硬度大于HB170時(shí)，必須進(jìn)行退火處理。

常用的幾種退火方法比較

管端退火的方法有以下幾種：

用含硫磷極少的燃料，如木炭、焦炭加熱爐直接加熱法。

電感應(yīng)加熱法

遠(yuǎn)紅外加熱法

鉛浴加熱法

火焰烘熱法

焦炭爐直接加熱法，由于其火焰直接接觸管端，容易使管端氧化；并且溫度計(jì)顯示為火焰溫度而不是管子溫度，溫度不宜測(cè)量準(zhǔn)確并且升溫降溫難以迅速控制。電感應(yīng)加熱法和遠(yuǎn)紅外加熱法對(duì)操作環(huán)境要求高并且成本較大，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)一般不采用。鉛浴加熱法雖然操作簡(jiǎn)單、易于掌握且退火質(zhì)量好，但退火用鉛要求純度高且有毒易揮發(fā)，容易鉛中毒，給施工人員身體造成傷害。乙炔焰烘熱法是綜合借鑒以上四種退火加熱方法的優(yōu)點(diǎn)，逐步消除各項(xiàng)不足，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)而逐漸形成的退火工藝。其特點(diǎn)為：加熱均勻溫度穩(wěn)定，管端不與火焰接觸不會(huì)被氧化；溫度測(cè)量準(zhǔn)確、升溫降溫易于控制；施工操作簡(jiǎn)單、退火速度快、費(fèi)用小。

三、現(xiàn)推薦的方法：火焰加熱法，其具體操作如下：

⑴烘熱箱的制作。箱體用料選用δ=20碳鋼板制作成長(zhǎng)方體。寬度以500mm為宜，一面開(kāi)口作為管子碼放端，另一面封堵作為燃燒室。長(zhǎng)度和高度可根據(jù)管子直徑和管子數(shù)量自行確定。一般為了提高效率，制作兩個(gè)烘熱箱，交替使用。箱體尺寸詳見(jiàn)附圖。

⑵熱源的設(shè)置。以乙炔焰為熱源，使用中號(hào)或大號(hào)烤把為燃燒器，不配置氧氣在燃燒室中橫向噴射自然燃燒。箱體底部開(kāi)有助燃孔，根據(jù)烤把大小和燃燒快慢確定助燃孔通空氣或是氧氣助燃。燃燒器孔和助燃孔的布置見(jiàn)附圖。

⑶溫度測(cè)量裝置的設(shè)置。選用量程0℃~1000℃熱電偶溫度計(jì)，熱電偶瓷管外套一節(jié)相應(yīng)規(guī)格而且一段封堵的鋼管作為保護(hù)。熱電偶安放位置如附圖所示。將熱電偶的毫伏計(jì)調(diào)校準(zhǔn)確用補(bǔ)償線(xiàn)或補(bǔ)償器加導(dǎo)線(xiàn)跟熱電偶連接，遠(yuǎn)離熱源放置。

⑷管子的碼放。管子一般以水平布置10根垂直布置5根為宜，間距10mm左右。管端進(jìn)入箱體200mm左右。

⑸點(diǎn)火加熱和溫度的控制。點(diǎn)燃燃燒室布置的四個(gè)烤把，觀察熱電偶的毫伏計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)燃燒氣和助燃?xì)獾牧髁縼?lái)使毫伏計(jì)的示數(shù)緩慢上升，平均溫升不超過(guò)15℃/分鐘，當(dāng)升溫到600 ~650℃時(shí)，調(diào)整燃燒氣流量，使溫度保持10~15分鐘，然后熄滅燃燒火焰使其自然冷卻。

四、選用火焰烘熱法退火時(shí)注意事項(xiàng)：

烘熱箱的長(zhǎng)度和高度要根據(jù)管徑的大小和火焰溫度確定，必要時(shí)烘熱箱各面需要以硅酸鋁纖維板保溫，以保證升溫速度和達(dá)到需要溫度。

退火管子應(yīng)根據(jù)管排分批堆放，管端內(nèi)外臟物應(yīng)清理干凈，如管內(nèi)潮濕，應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱烘烤。

退火管子的另一端應(yīng)用木塞或紙團(tuán)封堵，以防止管內(nèi)空氣流動(dòng)引起驟冷，影響退火制冷質(zhì)量。

控制退火升溫溫度，平均溫升不超過(guò)15℃/分鐘，以避免迅速升溫對(duì)管子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。

當(dāng)升溫到600 ~650℃時(shí)，調(diào)整燃燒氣流量，使溫度保持10~15分鐘后在熄滅燃燒火焰，需靜待箱體內(nèi)溫度自然冷卻至100℃左右時(shí)方能將管子取出，不得退火后直接將管子從烘熱箱中直接取出，以免影響退火質(zhì)量。

不得將烘熱箱溫度加熱到700℃，以免降低管子金屬的抗拉極限，影響脹接頭的脹接強(qiáng)度。

附頁(yè)：管子火焰烘熱法退火示意圖

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。