CN104815887A - 一种推制弯头的设备及工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种推制弯头的设备及工艺方法属于弯头推制技术领域，尤其涉及一种推制弯头的设备及工艺方法。一种推制弯头的设备其结构要点：芯头包括中部的横向中空圆柱体结构、前部的中空下弯弧形结构和后端的中空芯头尾柄，芯头尾柄为中部圆柱状凸起，芯头尾柄插入芯杆前端的中空部，芯头尾柄外侧的芯杆上设置有通孔；所述圆柱体结构和弧形结构的外侧沿芯头的延伸方向均匀围绕有中频加热线圈。本发明推制弯头的工艺方法包括以下步骤：1）管件下料；2）推制芯头吊装固定；3）管件坯料内表面处理，涂高温润滑剂；4）管件坯料吊装在推制工装上；5）推制芯头预热；6）油泵启动，加压推制弯头；7）推制弯头；8）齐头、整形；9）热处理。
Description
技术领域
本发明属于弯头推制技术领域，尤其涉及一种推制弯头的设备及工艺方法。
背景技术
目前，电厂百万机组一般采用二次再热技术，以往的1000MW超超临界机组是采用一次再热技术和高效一次再热技术，因此以往的百万机组冷段管件的材质、规格和生产工艺已经不能满足要求，在设计上采用新的材质和技术参数，管件的直径和壁厚都有很大的提高。
下面以近年来新建的百万机组电厂冷段的参数进行比较。
| 电厂名称 | 采用技术 | 再热冷段工作压力MPa | 再热冷段工作温度℃ | 再热冷段主管规格（mm） | 材质 |
| 石狮鸿山 | 一次再热 | 5.85 | 367.4 | φ1219*36 | A672B70CL22 |
| 万州 | 高效一次再热 | 7.039 | 380 | φ1219*44 | A672B70CL22 |
| 莱芜 | 二次再热 | 12.92 | 449 | ID965*69 | A335T12 |
超临界火电机组是目前国际上参数最高、最先进的高效、节能和低排放发电设备，可大幅度提高机组发电效率。二次中间再热技术是提高机组热效率的一种有效方法。蒸汽中间再热是指将汽轮机高压缸中膨胀至某一中间压力的蒸汽全部引出，送入到锅炉再热器中再次加热，然后送回到汽轮机中压缸或低压缸中继续做功。再热技术可以提高蒸汽膨胀终了的温度，提高蒸汽的做功能力，蒸汽中间再热可分为一次再热和二次再热。31MPa/566℃/566℃/566℃的二次再热技术相比传统的24.1MPa/566℃/566℃一次再热技术，其热效率可提高约5%。
对于大尺寸、大壁厚弯头推制坯料，如规格为φ812*80，推制壁厚80mm，这对于推制弯头来说壁厚非常大，通过查阅相关资料以往的推制弯头厚度多在60mm以下，D/S（直径/壁厚）＞15，考虑到壁厚的正偏差，最大壁厚达到88mm，D/S=14.6。直径与壁厚之比小于15，目前的生产工艺无法完成该量级弯头的推制。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供一种便于大尺寸、大壁厚弯头推制的推制弯头的设备及工艺方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明推制弯头的设备包括芯杆和芯头，其结构要点芯头包括中部的横向中空圆柱体结构、前部的中空下弯弧形结构和后端的中空芯头尾柄，芯头尾柄为中部圆柱状凸起，芯杆前端为中空的横向圆柱体结构，芯杆前端的外径与所述圆柱体结构的外径相等，芯杆前端的内径与芯头尾柄的外径相等，芯头尾柄插入芯杆前端的中空部，芯头尾柄外侧的芯杆上设置有通孔，芯头尾柄与芯杆通过通孔连接固定；所述圆柱体结构和弧形结构的外侧沿芯头的延伸方向均匀围绕有中频加热线圈。
作为一种优选方案，本发明所述芯头尾柄与芯杆通过通孔塞焊连接固定。
作为另一种优选方案，本发明所述通孔的个数为四个，在圆周方向均布。
作为另一种优选方案，本发明所述通孔的直径为60mm。
作为另一种优选方案，本发明所述通孔的直径为芯头尾柄长度的二分之一。
作为另一种优选方案，本发明所述弧形结构的弯曲角度为60度。
作为另一种优选方案，本发明所述中频加热线圈在圆柱体结构部分长度为636mm，间隔为80mm；中频加热线圈在弧形结构部分的内侧间距为50mm，外侧间距为180mm，内侧半径为1654mm；中频加热线圈的内径为1270mm。
作为另一种优选方案，本发明所述弧形结构的内外径由上至下逐渐增大。
其次，本发明所述弧形结构的下端15度为推制整形段。
另外，本发明所述芯头的材质为：06Cr25Ni20σs＞205MPa，σb＞520MPa。
本发明推制弯头的工艺方法包括以下步骤：
1）管件下料；
2）推制芯头吊装固定；
3）管件坯料内表面处理，涂高温润滑剂；
4）管件坯料吊装在推制工装上；
5）推制芯头预热；
6）油泵启动，加压推制弯头；
7）推制弯头；
8）齐头、整形；
9）热处理。
作为另一种优选方案，本发明还包括以下步骤：
10）金相、硬度检验；
11）表面喷砂处理；
12）加工坡口；
13）无损检测；
14）表面涂漆。
作为另一种优选方案，本发明所述步骤1）管件下料尺寸为φ812mm×80 mm，L=3950mm；材质为：A335F12σs＞275MPa，σb=480～660MPa。
作为另一种优选方案，本发明所述步骤7）推制弯头的推制温度为800～850℃。
作为另一种优选方案，本发明所述步骤6）加压推制弯头的压力为12～16MPa。
作为另一种优选方案，本发明所述步骤7）推制弯头的速度为15～20mm/min，推制功率为800KW。
作为另一种优选方案，本发明所述步骤7）推制弯头外壁温度达到900℃时，降低中频电源功率，提高推制速度，用WGG2-201型光学高温计对推制弯头内外壁温度进行监控，待内外壁温度均匀后，重新开启中频加热线圈电源。
作为另一种优选方案，本发明所述步骤9）热处理工艺步骤为：淬火恒温温度920～960℃，恒温90min，水冷；回火680～720℃，恒温180min，空冷。
作为另一种优选方案，本发明所述7）推制弯头过程中，在圆柱体结构部分外壁上部温度为648℃～650℃，下部温度为700℃～703℃；弧形结构部分外壁外侧上部为800℃～805℃，外壁外侧下部为795℃～801℃，外壁内侧上部为852℃～855℃，外壁内侧下部为838℃～840℃。
其次，本发明所述淬火的入炉温度为室温，升温速度为100℃/H，恒温温度为950℃，出炉温度为950℃；所述回火的入炉温度为室温，升温速度为100℃/H，恒温温度为720℃，出炉温度为300℃。
另外，本发明所述金相检测采用XH-500金相检测仪，采用侵蚀剂硝酸酒精溶液化学抛光检测。
本发明有益效果。
本发明可用于规格为ID965×69（φ1107×70）材质为A335P12弯头的推制，该弯头用于华能莱芜发电有限公司2×1000MW二次再热超超燃煤发电机组，总共18件，是国内迄今为止最大口径、最大壁厚的推制弯头。
本发明推制设备采用芯杆、芯头采用尾柄、通孔的连接方式，圆柱体结构和弧形结构的外侧沿芯头的延伸方向均匀围绕有中频加热线圈；结合相应的推制工艺，适用于大口径厚壁弯头的推制；保证了工装在推制过程中的的强度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图1是本发明推制弯头的设备结构示意图。
图2是本发明推制弯头的设备芯杆和芯头部分剖视图。
图3是本发明芯头弧形结构的弯曲角度标示图。
图4是本发明中频加热线圈结构示意图。
图5是本发明工艺流程图。
图6是本发明推制弯头机械性能测试表。
图7-1、7-2是本发明推制弯头硬度检测表。
图8是本发明推制弯头金相检测图。
图9是本发明推制弯头温度设置对应位置示意图。
图1～4中，1为弧形结构、2为圆柱体结构、3为芯头尾柄、4为通孔、5为芯杆、6为中频加热线圈。图9中,①圆柱体结构部分外壁上部、②弧形结构部分外壁外侧上部、③弧形结构部分外壁外侧下部、④圆柱体结构部分外壁下部、⑤弧形结构部分外壁内侧上部、⑥ 弧形结构部分外壁内侧下部。
具体实施方式
如图所示，本发明推制弯头的设备包括芯杆5和芯头，其结构要点芯头包括中部的横向中空圆柱体结构2、前部的中空下弯弧形结构1和后端的中空芯头尾柄3，芯头尾柄3为中部圆柱状凸起，芯杆前端为中空的横向圆柱体结构2，芯杆前端的外径与所述圆柱体结构2的外径相等，芯杆5前端的内径与芯头尾柄的外径相等，芯头尾柄插入芯杆5前端的中空部，芯头尾柄3外侧的芯杆5上设置有通孔4，芯头尾柄3与芯杆5通过通孔4连接固定；所述圆柱体结构2和弧形结构1的外侧沿芯头的延伸方向均匀围绕有中频加热线圈6。
所述芯头尾柄3与芯杆5通过通孔塞焊连接固定。通过通孔塞焊连接方式，增加芯头与芯杆5的连接强度。
所述通孔4的个数为四个，在圆周方向均布。
所述通孔4的直径为60mm。
所述通孔4的直径为芯头尾柄3长度的二分之一。
所述弧形结构1的弯曲角度为60度；减少推制过程中的阻力，保证弯头的推制成型。
所述中频加热线圈6在圆柱体结构2部分长度为636mm，间隔为80mm；中频加热线圈6在弧形结构1部分的内侧间距为50mm，外侧间距为180mm，内侧半径为1654mm；中频加热线圈6的内径为1270mm。
所述弧形结构1的内外径由上至下逐渐增大。
所述弧形结构1的下端15度为推制整形段。
本发明推制弯头的工艺方法包括以下步骤：
1）管件下料；
2）推制芯头吊装固定；
3）管件坯料内表面处理，涂高温润滑剂；
4）管件坯料吊装在推制工装上；
5）推制芯头预热；
6）油泵启动，加压推制弯头；
7）推制弯头；
8）齐头、整形；
9）热处理。
本发明还包括以下步骤：
10）金相、硬度检验；
11）表面喷砂处理；
12）加工坡口；
13）无损检测；
14）表面涂漆。
所述步骤1）管件下料尺寸为φ812mm×80 mm，L=3950mm。
所述步骤7）推制弯头的推制温度为800～850℃。
所述步骤6）加压推制弯头的压力为12～16MPa。
所述步骤7）推制弯头的速度为15～20mm/min，推制功率为800KW。
所述步骤7）推制弯头外壁温度达到900℃时，降低中频电源功率，提高推制速度，用WGG2-201型光学高温计对推制弯头内外壁温度进行监控，待内外壁温度均匀后，重新开启中频加热线圈电源。采用本发明推制控制方式，可使大尺寸、大壁厚推制坯料均匀透热。
所述步骤9）热处理工艺步骤为：淬火恒温温度920～960℃，恒温90min，水冷；回火680～720℃，恒温180min，空冷。
所述步骤7）推制弯头过程中，在圆柱体结构部分外壁上部温度为648℃～650℃，下部温度为700℃～703℃；弧形结构部分外壁外侧上部为800℃～805℃，外壁外侧下部为795℃～801℃，外壁内侧上部为852℃～855℃，外壁内侧下部为838℃～840℃。温度设置对应位置如图9所示，具体温度设置数值如下表。
通过各部分的温度限定，可得到高性能的推制弯头，相关检测数据如图6～8所示。
所述淬火的入炉温度为室温，升温速度为100℃/H，恒温温度为950℃，出炉温度为950℃；所述回火的入炉温度为室温，升温速度为100℃/H，恒温温度为720℃，出炉温度为300℃。
所述金相检测采用XH-500金相检测仪，采用侵蚀剂硝酸酒精溶液化学抛光检测。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种推制弯头的设备，包括芯杆（5）和芯头，其特征在于：芯头包括中部的横向中空圆柱体结构（2）、前部的中空下弯弧形结构（1）和后端的中空芯头尾柄（3），芯头尾柄3为中部圆柱状凸起，芯杆前端为中空的横向圆柱体结构（2），芯杆前端的外径与所述圆柱体结构（2）的外径相等。
2.根据权利要求1所述的一种推制弯头的设备，其特征在于：芯杆（5）前端的内径与芯头尾柄的外径相等，芯头尾柄插入芯杆（5）前端的中空部，芯头尾柄（3）外侧的芯杆（5）上设置有通孔（4），芯头尾柄（3）与芯杆（5）通过通孔（4）连接固定；所述圆柱体结构（2）和弧形结构（1）的外侧沿芯头的延伸方向均匀围绕有中频加热线圈（6）。
3.根据权利要求1所述的一种推制弯头的设备，其特征在于：所述芯头尾柄（3）与芯杆（5）通过通孔塞焊连接固定；所述通孔（4）的个数为四个，在圆周方向均布；所述通孔（4）的直径为60mm；所述通孔（4）的直径为芯头尾柄（3）长度的二分之一；
优选的，所述弧形结构（1）的弯曲角度为60度；所述弧形结构（1）的内外径由上至下逐渐增大，所述弧形结构（1）的下端15度为推制整形段。
4.根据权利要求1所述的一种推制弯头的设备，其特征在于：所述中频加热线圈（6）在圆柱体结构（2）部分长度为636mm，间隔为80mm；中频加热线圈（6）在弧形结构（1）部分的内侧间距为50mm，外侧间距为180mm，内侧半径为1654mm；中频加热线圈（6）的内径为1270mm。
5.一种使用如权利要求1-5所述任意一种推制弯头的设备生产弯头的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）管件下料；
2）推制芯头吊装固定；
3）管件坯料内表面处理，涂高温润滑剂；
4）管件坯料吊装在推制工装上；
5）推制芯头预热；
6）油泵启动，加压推制弯头；
7）推制弯头；
8）齐头、整形；
9）热处理。
6.根据权利要求1所述的使用一种推制弯头的设备生产弯头的方法，其特征在于：还包括以下步骤：
10）金相、硬度检验；
11）表面喷砂处理；
12）加工坡口；
13）无损检测；
14）表面涂漆。
7.根据权利要求6所述的使用一种推制弯头的设备生产弯头的方法，其特征在于：所述步骤1）中管件下料尺寸为φ812mm×80 mm，L=3950mm；所述步骤7）推制弯头的推制温度为800～850℃；所述步骤6）加压推制弯头的压力为12～16MPa；所述步骤7）推制弯头的速度为15～20mm/min，推制功率为800KW。
8.根据权利要求5所述的使用一种推制弯头的设备生产弯头的方法，其特征在于：所述步骤7）推制弯头外壁温度达到900℃时，降低中频电源功率，提高推制速度，用WGG2-201型光学高温计对推制弯头内外壁温度进行监控，待内外壁温度均匀后，重新开启中频加热线圈电源。
9.根据权利要求5所述的使用一种推制弯头的设备生产弯头的方法，其特征在于：所述步骤9）热处理工艺步骤为：淬火恒温温度920～960℃，恒温90min，水冷；回火680～720℃，恒温180min，空冷；所述淬火的入炉温度为室温，升温速度为100℃/H，恒温温度为950℃，出炉温度为950℃；所述回火的入炉温度为室温，升温速度为100℃/H，恒温温度为720℃，出炉温度为300℃。
10.根据权利要求5所述的使用一种推制弯头的设备生产弯头的方法，其特征在于：所述步骤7）推制弯头过程中，在圆柱体结构部分外壁上部温度为648℃～650℃，下部温度为700℃～703℃；弧形结构部分外壁外侧上部为800℃～805℃，外壁外侧下部为795℃～801℃，外壁内侧上部为852℃～855℃，外壁内侧下部为838℃～840℃。
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