空氣預(yù)熱器制造及雙錐導流體成型工藝技術(shù)

周文相 汪 陽 陸博福

(中國第一重型股份公司重裝事業(yè)技術(shù)質(zhì)量部，黑龍江161042)

空氣預(yù)熱器制造及雙錐導流體成型工藝技術(shù)

周文相 汪 陽 陸博福

(中國第一重型股份公司重裝事業(yè)技術(shù)質(zhì)量部，黑龍江161042)

空氣預(yù)熱器是碳黑工程設(shè)備，其結(jié)構(gòu)復雜，殼體帶有兩個雙錐導流體和一組三波形膨脹器，制造加工難度大。換熱器結(jié)構(gòu)復雜采用體外穿管及合理裝焊工藝。由于該設(shè)備有特殊折邊封頭錐體，為此采用“多用可變內(nèi)環(huán)胎模折邊成型”六種8件折邊錐形體；對于多波形膨脹器制造，則采用熱煨管切割展開內(nèi)外環(huán)對接法成型技術(shù)。

空氣預(yù)熱器；折邊雙錐體；多用內(nèi)環(huán)胎模；多波膨脹器；制造新工藝

Ⅰ級、Ⅱ級空氣預(yù)熱器是碳黑工程設(shè)備(圖1)，結(jié)構(gòu)復雜，殼體帶有兩個雙錐導流體和一組三波形膨脹器，制造成型難度大，組裝芯體及裝焊主體困難。該設(shè)備在一重無制造先例，而且圖紙上對導流體尺寸標注不全，這給制造放樣下料帶來不便。由于導流體是雙口折邊錐體，規(guī)格直徑達?1 600 mm，受工廠設(shè)備加工能力所限，不能直接沖壓折邊成型，而且規(guī)格多達六種8件。經(jīng)全面分析研究在工藝上采取了一系列措施，保證了設(shè)備制造質(zhì)量和加工制造工期。

1 設(shè)備制造原始條件與結(jié)構(gòu)工藝分析

該設(shè)備為碳鋼、不銹鋼兩種材質(zhì)制成，即管程系統(tǒng)為不銹鋼、殼程系統(tǒng)為碳鋼。設(shè)備設(shè)計壓力：管程和殼程均為0.04MPa，工作溫度：管程進口750℃、出口650℃，殼程進口310℃、出口470℃。介質(zhì)：管程為煙氣，殼程為空氣。該設(shè)備按GB151—《管殼式換熱器》進行制造、試驗、驗收。設(shè)備制成后以0.12MPa進行水壓試驗。

該設(shè)備殼體筒節(jié)導流錐折流板由S=8mm、材質(zhì)20G制造，列管直徑?76mm、管壁厚度4mm，管板、管箱、膨脹節(jié)均為不銹鋼材料制造。殼體上帶有三波形膨脹器?1200mm、板厚度為3mm、波形半徑R35mm，膨脹節(jié)長度447mm。導流錐大小不等，兩端部半錐角一端為30°，另一端為45°、R70mm，其外徑和總長尺寸未標出，須進行計算得出。芯體內(nèi)有兩種共9件折流板，其中端折流板要求與殼體伸入端焊接為一體。從結(jié)構(gòu)上看該設(shè)備穿管及芯體與殼組裝焊接難度大，若按通常辦法難以實施。為此必須制定可靠的方法來指導生產(chǎn)，從而按期完成制造工作。

2 預(yù)熱器制造工藝方案確定

由產(chǎn)品圖看出其結(jié)構(gòu)復雜制造難度大，為保證設(shè)備的加工質(zhì)量，經(jīng)探索，在工藝上采取如下措施：

(1)首先進行工藝設(shè)計計算，確定導流錐體未注明的尺寸，繪制單體導流錐體結(jié)構(gòu)零件圖，以便于制做加工。

(2)采用“多用可變環(huán)形內(nèi)胎模熱折邊成型錐體技術(shù)”，進行導流錐體折邊。

(3)采用彎制環(huán)形管，車削后組焊工藝制造波形膨脹器。

(4)為解決芯體穿管、殼體組裝技術(shù)問題，采用分部組焊導流錐、管板、法蘭、芯體外穿管套裝工藝技術(shù)，實現(xiàn)主體組裝工序。

3 空氣預(yù)熱器制造工藝過程

(1)折邊內(nèi)環(huán)胎用4塊厚度60mm鋼板拼制焊接，外直徑按?1590mm留加工余量，內(nèi)孔直徑?1180mm轉(zhuǎn)車工加工內(nèi)孔、外徑?1590mm+2mm 及R75mm弧面，待大號錐體30°、45°、?1590mm成型后再改制車成外徑加工到直徑?1558mm、?1476mm規(guī)格尺寸模具。

(2)鉚工進行筒體管箱錐筒等錐體的放樣、下料、卷制成型，直筒環(huán)縫轉(zhuǎn)刨床加工坡口，其余切割打磨坡口。錐體組焊后放在自制壓力架、內(nèi)環(huán)胎上，采用氣焊烤把將錐體鋼板加熱到900℃左右再進行折邊成型，而后將同直徑兩種角度錐體組焊環(huán)縫制成導流錐體。

(3)膨脹節(jié)制造，首先將直徑?76mm×4mm不銹鋼管內(nèi)裝炒砂加熱，地坪上放置彎管樣模，彎管成型環(huán)圈，中徑為950mm+76mm=1026mm、和1200mm-76mm=1124mm 各6件。而后轉(zhuǎn)立式車床C5225、C5112A切削開環(huán)口寬度35mm左右，再由鉚工在平臺上固定，并將開口處兩側(cè)弧面展平，再由車床加工外接口直徑配合車削加工，最后組對焊接成型膨脹節(jié)。

(4)大法蘭及管板制做下料轉(zhuǎn)車床加工，鉗工劃線預(yù)鉆孔后鏜管孔；折流板下料轉(zhuǎn)車(環(huán)形折流板外圓)，劃線鉆孔，鏜半圓孔處。

(5)膨脹節(jié)壓縮18mm，用拉筋固定點焊后組焊筒體、導流筒(管板拉筋直徑16mm拉桿孔改成18mm)。

(6)管板與短節(jié)法蘭組焊后，與導流錐體30°一端組對焊接。

(7)管束柜架折流板拉桿組裝后穿管組裝，而后體外套裝殼筒體，點焊端折流板與筒端。

(8)兩端導流錐管板部件組對于殼管束體，對準方位引管點焊固定，兩端分別進行。

(9)導流錐45°端與殼體筒組焊。

(10)管箱筒與法蘭組對焊接后與殼體連接把合螺栓。

(11)開孔劃線后切割管孔，打磨坡口，管箱與殼體做標記。

(12)法蘭接管組焊后與殼體組焊。

(13)支座制做組焊于殼體上。

(14)卸下管箱，換熱管與管板焊接。

(15)設(shè)備殼程水壓試驗。封閉管口接試壓泵、壓力表、管路，以Ps=0.12MPa進行水壓試驗，保壓30min確認無泄漏，降壓放水，吹干設(shè)備。

(16)設(shè)備管程水壓試驗。以Ps=0.12MPa進行水壓試驗，保壓30min，確認無泄漏，降壓放水，吹干設(shè)備。

(17)清理設(shè)備，刷涂底漆(不銹鋼不刷油漆)。

4 導流錐體尺寸設(shè)計計算

由產(chǎn)品圖標出的部分尺寸(見圖2、圖3)得知α=30°、β=45°、b、R=70mm，須求出a、A、L、Dz、尺寸計算如下：

L=a+b=b(tga+1)=b(tg30°+1)

=1.577b

x=Csinα-t=Rsinαtanα-R(1-cosα)

=R(sinαtanα-1+cosα)

=R(sin30°tan30°-1+cos30°)

=0.1547R=0.1547×70=10.85mm

a=btanα=0.577b

A=a-x=0.577b-0.155R=0.577b-10.85

整理：

a=0.577b

(1)

A=a-10.85

(2)

L=1.577b

(3)

L′=14+L

(4)

Dz=Dg+2A

(5)

b=m-14

(6)

m由圖尺寸計算得出：m小=475mm，m中=545mm，m大=575mm。 由公式(1)～(6)式算出大、中、小號雙錐導流體尺寸見表1。

圖2 大、中、小號雙錐導流體圖Figure 2 Diagram of large-sized and middle-sized and small-sized bicone diversion body

圖3 雙錐導流體制造工藝計算圖Figure 3 Calculation diagram of bicone diversion body manufacturing technique

(a)多用可變折邊內(nèi)模具圖 (b)折邊內(nèi)模厚度設(shè)計計算圖圖4 多用可變折邊內(nèi)模胎具設(shè)計圖Figure 4 Design diagram of multifunction variable fold side inner ring tube mould

尺寸符號大號中號小號m/mmb/mma/mmA/mmL/mmL'/mmDZ/mm5755613243138859001592545531307296837.4851.41558475461266255.37277411476.6Ⅱ級空氣預(yù)熱器用大、中號;Ⅰ級空氣預(yù)熱器用中、小號。

5 多用可變錐體折邊內(nèi)環(huán)胎模設(shè)計

為節(jié)省胎模制造成本，節(jié)省時間，采用一具多用可變內(nèi)環(huán)胎模(見圖4)。其尺寸外圓要先以大號直徑1590mm為下料制做尺寸，待這一錐體折邊成型后，再改制為中號尺寸，直到小號尺寸錐體折邊成型完成為止。胎具外徑取大號直徑1590mm留出加工余量，內(nèi)孔按小號尺寸直徑為基數(shù)每側(cè)留100mm，取d=1477mm-277mm=1200mm，其厚度尺寸確定計算如下：

為保證兩種錐體折邊應(yīng)選擇較大的h值計算公式：

h=Rsinβ=70sin45°=49.5mm

加上直邊部分10mm，取S=60mm的厚度鋼板拼制，采用X型坡口、4塊拼成，材質(zhì)為Q235。

6 結(jié)語

(1)對于結(jié)構(gòu)復雜的換熱器制造工藝，應(yīng)研究制定切實可行的技術(shù)方案，以確保設(shè)備制造質(zhì)量和工期，如體外穿管及合理裝焊工藝技術(shù)等。

(2)對于特殊折邊封頭錐體，要根據(jù)工廠現(xiàn)有加工能力和條件，采用可靠的工藝方法，即要保證加工質(zhì)量，又要考慮經(jīng)濟實用性。如采用多用可變內(nèi)環(huán)胎模成型折邊六種8件折邊錐形體。

(3)對于多波形膨脹器制造，采用熱煨管切割展開內(nèi)外環(huán)對接法成型技術(shù)。

(4)應(yīng)用該工藝成功制造出特形預(yù)熱器兩臺，創(chuàng)加工產(chǎn)值百萬元。

編輯 傅冬梅

Technologies of Air Preheater Manufacturing and Bicone Diversion Body Mould

ZhouWenxiang,WangYang,LuBofu

Air preheater belongs to the black carbon engineering device. The preheater has complicated structure, and its body consists of two bicone diversion body and a set of three wave form expander. The manufacturing and processing is very difficult, technologies of tube circling outside the core and reasonable assembly welding are adopted. Regarding to this type device has a special fold side seal head cone, 6 types and 8 pieces fold side cone-shaped body was processed by fold side and mould method of multifunction variable inner ring tube mould, furthermore, for multi-wave form expander manufacturing, the mould technique of machine cutting and expanding heating tube and butt welding of inner ring and outer ring was carried out.

air preheater; fold side diversion bicone; multifunction inner ring tube mould; multi-wave form expander; new manufacturing technology

TK223.3+4

A

2012—10—26