CN101676065A - 用于制造和装配蒸汽发生器的过热器蛇形管的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造过热器蛇形管及其的连接管及将其装配在蒸汽发生器管壁内的方法，蛇形管至少分别由直管和弯曲件形成，连接管至少分别构成有安置在连接管外侧上的套筒，该方法包括以下步骤：在车间由沉淀硬化的镍基合金并在固溶退火状态提供直管、用于弯曲件和连接管的管及由无需热处理的材料制成的套筒；在车间生产弯曲件和连接管；在车间在第一加热装置内沉淀硬化直管、弯曲件和连接管；在车间通过借助焊缝连接直管与弯曲件生产蛇形管及借助焊缝连接套筒与连接管；在车间借助第二加热装置沉淀硬化直管与弯曲件及套筒与连接管间的焊缝；借助焊缝连接蛇形管与连接管及借助焊缝连接套筒与容纳元件；借助第二加热装置在装配方沉淀硬化焊缝。

Description

用于制造和装配蒸汽发生器的过热器蛇形管的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造和装配蒸汽发生器的过热器蛇形管的方法。
背景技术
过热器蛇形管主要在以化石燃料加热的发电站的蒸汽发生器中使用。在此，过热器蛇形管作为加热面设置在由管壁包围的烟道内，该烟道在燃烧排气的流动方向上看去位于以燃烧器构成的燃烧室的下游，其中烟道以及燃烧室的横截面在大多数情况下矩形地构成。由焊接的直管和弯曲件以及必要时其它的焊接部件形成的过热器蛇形管的各管引导通过化石燃料的燃烧而被加热的或者说在过热器蛇形管中被过热的工作介质并且继续将其传给其它工艺。在已知的焊接的过热器蛇形管中，通常使用含有9-12％铬的钢并接着热处理，和/或奥氏体钢以及在固溶退火/扩散退火状态下的非沉淀硬化的/非时效硬化型镍基合金，它们通常无需热处理。
对更高效率的蒸汽发生器的期待和基于工作介质——蒸汽由此得到的、用于提高效率的“700℃发电站”的研发也有助于减少到大气中的二氧化碳排出，并且还导致蒸汽发生器的蒸汽参数的提高。达到或实现更高的蒸汽参数、即工作介质——蒸汽的更高的压力和温度对要在蒸汽发生器中使用的材料提出高的要求。目前使用的材料不能满足这些要求。因此，继续研发材料及其处理是必需的。沉淀硬化的镍基合金适合于作为用于在过热器蛇形管上实现更高的蒸汽参数的适当的材料。这些合金类型在各种情况下都要求对整个的管、不仅过热器蛇形管的焊接和弯曲区域而且基管进行热处理。
发明内容
因此本发明的目的在于，提出一种用于制造和装配蒸汽发生器的过热器蛇形管的方法，其中该过热器蛇形管的制造和装配以有效和实用的方式进行。本发明的目的尤其在于，开发一种用于主要由沉淀硬化的镍基合金制成的过热器蛇形管及其连接管的生产和装配顺序以及尤其是热处理的方法，其中该方法也要包括这样的方案，在这些方案中可以省去复杂的热处理或者至少可以将热处理限制到最少。
上述目的通过按照权利要求1的特征的方法得以实现。
本发明的有利的实施方案可由从属权利要求得出。
通过按照本发明的解决方案创造一种用于制造蒸汽发生器的过热器蛇形管的方法，该方法具有下列优点：
-制造蒸汽发生器的过热器蛇形管的有效且实用的可行性，
-通过实现更高的蒸汽参数提高蒸汽发生器的效率，
-通过提高蒸汽发生器的效率减少到大气中的二氧化碳排出。
本发明的一有利的构型规定，对弯曲件和弯曲的连接管在其生产之后和在各个蛇形管生产之前在第三加热装置中进行固溶退火。由此可以消除冷变形对材料组织的影响。
在本发明的有利的实施方案中，在生产各个蛇形管期间附加地将一蛇形管的最上面和最下面的直管构成为具有护套。通过护套可以防止腐蚀该蛇形管的最上面和最下面的管，否则例如可能由于蛇形管的吹炭黑而发生腐蚀。
本发明的另一有利的实施方案规定，沉淀硬化在785℃至815℃的温度时进行，以及在本发明的又一有利的构型中沉淀硬化在约4小时的时间段上持续。由此保证对要热处理的构件的无瑕疵的沉淀硬化。
有利的是，固溶退火在1105℃至1135℃的温度时进行，以及在本发明的另一有利的构型中固溶退火进行数分钟。由此保证对要热处理的构件的无瑕疵的固溶退火。
附图说明
下面借助于附图和说明详细地解释本发明的实施例。附图中：
图1示出在视图中示意示出的在蒸汽发生器的管壁内部的过热器蛇形管(加热面)，具有到各所示的分配器和收集器的连接管，
图2以纵剖视图示意示出图1中的细节“A”，
图3以纵剖视图示意示出图1中的细节“B”，
图4以纵剖视图示意示出图1中的细节“C”。
具体实施方式
图1示例地示意示出制造完成的且设置和装配在未示出的蒸汽发生器的管壁6内部的过热器蛇形管或者说过热器加热面1，包括穿过管壁6的连接管4。为清楚起见指出，在管壁6内部设置有多个在图1中所示的过热器蛇形管1。该过热器蛇形管1由多个直管2和弯曲件3在车间方生产而成并且在安装位置、即在装配方与穿过管壁6的连接管4焊接。连接管4本身在管壁6外部与未示出的分配和收集装置相连接，利用它们可以将在蒸汽发生器内循环的工作介质——通常是水、蒸汽或水和蒸汽的混合物输入给过热器蛇形管1或者从过热器蛇形管导出。用于制造过热器蛇形管1的方法具有下列步骤：
首先提供直管2以及其它的在稍后的方法步骤中生产成为弯曲件3和连接管4的直的管。为了满足由于提高的蒸汽参数引起的、对上述构件2、3、4的材料的高要求，为构件2、3、4提供处于固溶退火状态的、沉淀硬化的镍基合金。通常，用于弯曲件3和连接管4的各管的管径和壁厚与直管2的直径和壁厚相等。此外提供套筒5，该套筒由不必热处理的材料制成。在此，套筒5的内径具有比连接管4的外径略大的直径，以便能将套筒5推到连接管4上。套筒5的长度有利地构成为比设置在管壁6内的且用作容纳元件和用于连接套筒5的套筒7略长(见图3，纵剖视图的上半部)。通过这两个套筒5、7的长度偏差，可以在稍后焊接这两个套筒5、7时安置能简单地安置的角焊缝。代替套筒7，也可以将在管壁6内用于填充管弯曲的填充板15用作连接管4及其套筒5的容纳元件(见图3，纵剖视图的下半部)。不仅套筒7而且填充板15都由无需热处理的材料制成。
在应用或使用无需热处理的材料方面考虑或者指的是这样的材料，它们在与待连接的构件焊接后不必进行回火热处理或热后处理。
在下一方法步骤中，将为弯曲件3和连接管4提供的直的管以适合于此的工具、例如压弯机加工成弯曲件3以及连接管4。通常，弯曲件3具有180°的弧形，而连接管4具有90°的弧形。为了稍后将直管2与弯曲件3以及连接管4焊接，在它们的相应的端部上设有焊接坡口。
在生产直管2、弯曲件3和连接管4以后，作为下一方法步骤对这些构件在车间内在未示出的第一加热装置内进行沉淀硬化。通常使用鉴于直管2、弯曲件3和连接管4的尺寸而与此匹配的炉子作为第一加热装置，在该炉子内单独地或多个一起地对直管2、弯曲件3和连接管4进行热处理。由此按照本发明使得所有直管2、弯曲件3和连接管4已经在车间方进行沉淀硬化并因此在这方面在安装位置在装配方不再需要其它的耗费。上述构件在第一加热装置内的沉淀硬化有利地在785℃至815℃的温度时进行，并且进一步有利地持续约4小时的时间段，其中这可以在分钟范围内变化。
在后续的方法步骤中，这样生产各个过热器蛇形管1，即按照图2将直管2与弯曲件3借助对接焊缝9在车间方连接。此外，按照图3在连接管4外部分别在相应的连接管4穿过蒸汽发生器的管壁6的通道区域8内安装由无需热处理的材料制成的套筒5并且借助焊缝10将该套筒在车间方与连接管4连接。连接管4穿过管壁6的通道区域8的位置或定位能够事先容易地获得，因为管壁6相互间的中心距离以及过热器蛇形管1包括固定在其上的连接管4的尺寸和位置是精确已知的。因此可以精确地预先确定套筒5在连接管4上的位置。
在车间内制造或制成蛇形管1以及配备有套筒5的连接管4以后，同样在车间内在下一方法步骤中对蛇形管1的对接焊缝9以及连接管4与套筒5之间的角焊缝10借助于局部安置在焊缝9、10上的第二加热装置14进行沉淀硬化(见图2和4)。第二加热装置14可以是几何匹配的和局部使用的电阻退火箱，它们对焊缝9、10的区域进行热处理或沉淀硬化。沉淀硬化区域的尺寸及其参数根据要求事先确定，也就是说，热量引入区域、加热和冷却梯度事先精确地限定。如直管2、弯曲件3和连接管4在车间内的沉淀硬化那样，沉淀硬化在这里也有利地在785℃至815℃的温度时进行，并且进一步有利地持续约4小时的时间段，其中这可以在分钟范围内变化。通过现在在车间内对焊缝9、10和已经在较早的方法步骤中沉淀硬化过的直管2、弯曲件3和连接管4进行的沉淀硬化，按照本发明使得已经在车间内对蛇形管1及其对接焊缝9以及配备有套筒5的连接管4及其焊缝10进行沉淀硬化，并因此在这方面在安装位置在装配方不再需要其它的耗费。
在完成上述方法步骤以后，可以将蛇形管1以及配备有套筒5的连接管4带到安装位置，在那里将它们安装到未示出的蒸汽发生器中并且同时将这两个构件相互连接。为此在下一方法步骤中将配备有套筒5的连接管4在安装位置、即在装配方引导穿入一未示出的蒸汽发生器的、其间已经完成的且装配的管壁6中。为此，按照图3在管壁6的通道区域8上设有用于容纳连接管4或其套筒5的套筒7或填充板15。为了简化连接管4及其套筒5与管壁6的装配或连接，与管壁6连接的套筒7或填充板15由无需热处理的材料制成。在将连接管4及其套筒5引导穿过管壁6或其套筒7或填充板15之后，在装配方将连接管4与过热器蛇形管1借助对接焊缝11连接，并接着将连接管4的套筒5与管壁6的套筒7(图3的纵剖视图的上半部)或填充板15(图3的纵剖视图的下半部)借助焊缝12连接。
最后，在安装位置、即在装配方借助局部安置在焊缝11上的第二加热装置14(见图3中用虚线示出的第二加热装置14)对对接焊缝11进行沉淀硬化。沉淀硬化区域的大小及其参数根据要求事先确定，也就是说，热量引入区域、加热和冷却梯度事先精确地限定。如焊缝9、10在车间内的沉淀硬化时那样，在这里沉淀硬化也有利地在785℃至815℃的温度时进行，并且进一步有利地持续约4小时的时间段，其中这可以在分钟范围内变化。如上所述，第二加热装置14可以是几何匹配的且局部使用的电阻退火箱，它们对焊缝11的区域进行热处理或沉淀硬化。
在装配方连接套筒5(连接管4)与套筒7或填充板15(管壁6)的焊缝12不需要热处理，因为套筒5按照本发明已放置到由在焊接后不必热处理的材料制成的连接管4上。在材料方面同样的情况也适用于在生产管壁6时已经安装到管壁6中的套筒7或填充板15。
为了在焊接由沉淀硬化的镍基合金制成的各管、即直管2与弯曲件3(焊缝9)或过热器蛇形管1以及因此直管2与连接管4(焊缝11)时更好地且更快地导出在焊接时产生的热量，可以在所述焊缝9和11的附近区域或者周围安置未示出的冷却元件。这例如可以是围绕直管2、弯曲件3或连接管4卷绕的并且引导冷却介质的管。通过更好地且更快地导出在焊接时产生的热量，在由沉淀硬化的镍基合金制成的各管上防止热量聚集并由此避免热裂纹。
对于由沉淀硬化的材料制成的直管2、弯曲件3和连接管4优选使用特种金属的合金740或者合金263(材料号2.4650)。目前，材料合金740既不具有欧洲材料许可也不具有德国技术监督协会联合会
Figure A20091017354100091
许可，并且通过单独鉴定有资格用于在蒸汽发电站或蒸汽发生器中使用。
对于由无需热处理的材料制成的构件(套筒5、套筒7、填充板15)优选使用合金617mod(NiCr23Co12Mo mod.)或者合金617(NiCr23Co12Mo)。
为了将由沉淀硬化的材料制成的直管2、弯曲件3和连接管4相互焊接，优选使用相同类型的焊接填充料。
为了将由无需热处理的材料制成的套筒5和套筒7或填充板15相互焊接，优选使用相同类型的焊接填充料。
为了将由沉淀硬化的材料制成的连接管4与由无需热处理的材料制成的套筒5焊接，优选使用无需热处理的焊接填充料。
对于应防止蛇形管1的最上面和最下面的直管2被腐蚀的情况，可以在蛇形管1的相应的管上有利地安装护套13。安装该护套13有利地与生产各个蛇形管1(方法步骤c))一起进行，其中作为护套13或者将套筒热压配合到直管2上或者直管2获得几毫米厚的堆焊。可以使用镍基合金或耐热的铬-镍钢作为护套13的材料。
替代地或附加地，可以对弯曲件3和弯曲的连接管4在它们生产之后和在各个蛇形管1生产之前优选在未示出的第三加热装置中在1105至1135℃的温度时和在数分钟时间内进行固溶退火。为此可以使用与此匹配的和未示出的炉子。因此可以消除冷变形对材料组织的影响。
附图标记列表
1    过热器蛇形管
2    直管
3    弯曲件
4    连接管
5    套筒
6    管壁
7    管壁内的套筒
8    穿过管壁的通道区域
9    对接焊缝，在车间方
10   焊缝，在车间方
11   对接焊缝，在装配方
12   焊缝，在装配方
13   护套
14   第二加热装置
15   管通道上的填充板

Claims (10)

1.用于制造过热器蛇形管和它们的连接管及将它们装配在蒸汽发生器的管壁(6)内部的方法，其中蛇形管(1)至少分别由直管(2)和弯曲件(3)形成并且连接管(4)至少分别构成为具有安置在连接管(4)的外侧上的套筒(5)，其中该方法包括下列步骤：
a)在车间方由沉淀硬化的镍基合金并在固溶退火状态提供直管(2)、用于弯曲件(3)的管和用于连接管(4)的管以及由无需热处理的材料制成的套筒(5)，
b)在车间方借助弯曲工具生产弯曲件(3)和连接管(4)，
c)在车间方在第一加热装置内对直管(2)、弯曲件(3)和连接管(4)进行沉淀硬化，
d)在车间方通过借助焊缝(9)将直管(2)与弯曲件(3)连接来生产各个蛇形管(1)以及借助焊缝(10)在连接管(4)穿过蒸汽发生器的管壁(6)的通道区域(8)内将套筒(5)与连接管(4)连接，
e)在车间方借助局部设置在焊缝(9，10)上的第二加热装置(14)对在直管(2)与弯曲件(3)之间以及在套筒(5)与连接管(4)之间的焊缝(9，10)进行沉淀硬化，
f)借助焊缝(11)在蒸汽发生器的管壁(6)内部在装配方连接蛇形管(1)与连接管(4)以及借助焊缝(12)在装配方连接套筒(5)与在蒸汽发生器的管壁(6)内准备的并由无需热处理的材料制成的容纳元件(7，15)，以及
g)借助局部设置在焊缝(11)上的第二加热装置(14)在装配方对焊缝(11)进行沉淀硬化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在车间方对弯曲件(3)和弯曲的连接管(4)在它们生产之后并在各个蛇形管(1)生产之前在第三加热装置内进行固溶退火。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，附加于按照方法步骤c)生产各个蛇形管(1)，还将蛇形管(1)的最上面的和最下面的直管(2)构成为具有护套(13)。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，沉淀硬化在785℃至815℃的温度时进行并且在时间上持续约4小时。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，固溶退火在1105℃至1135℃的温度时进行并且在时间上持续数分钟。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供套筒(7)或填充板(15)作为容纳元件。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为将由沉淀硬化的镍基合金制成的直管(2)、弯曲件(3)与连接管(4)相互焊接，使用相同类型的焊接填充料。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为焊接由无需热处理的材料制成的套筒(5)与容纳元件(7，15)，使用相同类型的焊接填充料。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为焊接由沉淀硬化的镍基合金制成的连接管(4)与由无需热处理的材料制成的套筒(5)，使用无需热处理的焊接填充料。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在对接焊缝(9，11)的周围和在焊接期间借助冷却元件冷却借助所述对接焊缝(9，11)待连接的直管(2)、弯曲件(3)和连接管(4)。
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