CN109945155A - 贮水箱的环缝结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

贮水箱的环缝结构及其制造方法，它涉及大容量电站锅炉贮水箱设计和制造技术领域。本发明解决了现有的贮水箱的环缝结构存在制造方法单一、制造技术落后，导致制造的贮水箱存在壁厚余量大、内表面壁厚削薄严重、结构不连续、加工质量较差的问题。本发明的贮水箱的环缝结构，贮水箱包括两个封头和若干个筒节，所有所述筒节依次沿其轴线拼接形成筒体，两个封头分别设置在筒体的两端，筒体和封头的椭圆度为±0.6mm，筒体和封头的厚度偏差为0～2mm；相邻两个筒节之间设有对接环缝坡口，每个封头与相邻的筒节之间设有对接环缝坡口，所述对接环缝坡口处通过焊接的方式连接。本发明用于贮水箱的环缝结构的制造。

Description

贮水箱的环缝结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及大容量电站锅炉贮水箱设计和制造技术领域，具体涉及贮水箱的环缝结构及其制造方法。

背景技术

长期以来，大容量高参数电站锅炉贮水箱，见图1。贮水箱的球形封头均采用锻件；贮水箱的筒体由多段大口径厚壁钢管或锻管拼接而成，筒体的外径为800～1200mm，壁厚为60～160mm，壁厚正偏差为1.5～6mm。即使原材料经过机加或精磨、形状尺寸精度较高，仍需加工拼接环缝坡口的内圆及过渡，见图2和图3。导致贮水箱壁厚余量大、内表面壁厚削薄严重、结构不连续、加工质量较差，环缝设计结构和制造方法单一、陈旧、落后。

例如某百万千瓦超超临界锅炉φ1140×145贮水箱环缝结构，见图6。此贮水箱两端为球形封头，贮水箱的筒体总长为13～15m，筒体由3～4段φ1140×145大口径无缝钢管或锻件拼接而成，所有U型环缝坡口按φ850加工内表面至L＝40mm、Y＝20°倾斜过渡，厚度设计偏差为0～6mm。球形封头和筒体原材料内外表面均经过机加，实际内径为φ838mm，厚度偏差为+6mm，实际壁厚为151mm。

球形封头和筒体环缝坡口机械加工，环缝主要工艺流程：材料复验→划环缝坡口线→机加坡口及内圆→拼接各环缝→氩弧焊打底、自动埋弧焊妥→打磨焊缝→环缝无损检测。环缝内表面平均削薄6mm，筒体加工后最小壁厚T＝145mm；内圆与原料轴线偏差为1.5mm，内表面不连续、质量较差。如果没有环缝内表面修磨和检测，即使加工了环缝内表面6mm壁厚，由于环缝装配错边以及氩弧焊在环缝内表面会出现各种成形不良等焊接缺陷，因此，环缝内圆加工不是保证环缝质量的必要条件。

综上所述，现有的贮水箱的环缝结构存在制造方法单一、制造技术落后，导致制造的贮水箱存在壁厚余量大、内表面壁厚削薄严重、结构不连续、加工质量较差的问题。

发明内容

本发明为了解决现有的贮水箱的环缝结构存在制造方法单一、制造技术落后，导致制造的贮水箱存在壁厚余量大、内表面壁厚削薄严重、结构不连续、加工质量较差的问题，进而提供一种贮水箱的环缝结构及其制造方法。

本发明的技术方案是：

贮水箱的环缝结构，贮水箱包括两个封头和若干个筒节，所有所述筒节依次沿其轴线拼接形成筒体，两个封头分别设置在筒体的两端，筒体和封头的椭圆度为±0.6mm，筒体和封头的厚度偏差为0～2mm；相邻两个筒节之间设有对接环缝坡口，每个筒节与相邻的筒节之间的对接环缝坡口处通过焊接的方式连接，每个封头与相邻的筒节之间设有对接环缝坡口，封头与筒节之间的对接环缝坡口处通过焊接的方式连接。

进一步地，筒节为内外表面经过机械加工、精磨的锻件或大口径厚壁无缝钢管。

进一步地，筒节的外径为600～1200mm，筒节的壁厚为60～160mm。

进一步地，封头为内外表面经过机械加工锻件。

进一步地，对接环缝坡口为氩弧焊单面焊双面成形打底焊的自动埋弧焊U型坡口。

贮水箱的环缝结构的制造方法，所述贮水箱的环缝结构的制造方法是通过以下步骤实现的，

步骤一、检查封头和筒节：

加工前检查封头与筒节的厚度偏差为0～2mm，椭圆度为±0.6mm，内径及偏差为±0.6mm；

步骤二、划环缝位置线：

对检查好的封头和筒节划环缝位置线；

步骤三、加工对接环缝坡口：

按封头和筒节内径精准找正，在车床上加工封头的对接环缝坡口，在车床或镗床上加工筒节端部的对接环缝坡口；

步骤四、无损检测：

对加工后的各对接环缝坡口进行磁粉检测；

步骤五、拼接各环缝：

将所有筒节依次沿其轴线拼接形成筒体，相邻两个筒节之间形成环缝，再将两个封头分别拼接在筒体的两端，封头与相邻的筒节之间形成环缝；

步骤六、焊接各环缝：

在所有筒节与筒节之间、封头与筒节之间的环缝处进行氩弧焊打底、自动埋弧焊妥，并对焊缝进行打磨；

步骤七、环缝无损检测：

对打磨后的环缝进行无损检测，至此，完成了贮水箱的环缝结构的制造。

进一步地，筒节原材料为内外表面经过机械加工锻件或大口径厚壁无缝钢管；封头原材料为内外表面经过机械加工锻件；环缝内表面为原材料机加表面。

进一步地，对接环缝坡口为氩弧焊单面焊双面成形打底焊的自动埋弧焊U型坡口。

进一步地，筒体的长度为13～15m，筒体包括3～4段筒节，每个筒节的外径为600～1200mm，壁厚为60～160mm。

进一步地，筒体壁厚为146mm。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明的贮水箱的环缝结构，能够降低电站锅炉贮水箱材料(封头和筒节机加锻件)消耗，减小了大口径厚壁无缝钢管壁厚正偏差，简化了环缝结构，提高了环缝质量和经济效益。此环缝结构可以同时应用在大容量电站锅炉贮水箱、分离器、混合器、集箱设计和制造技术领域，以及压力容器、核电等承压设备大口径厚壁锻管容器环缝设计和制造。

2、本发明的贮水箱的环缝结构的制造方法，能够促进钢材供给侧改革，简化和创新环缝形式，优化和改进环缝制造方法和生产效率，提高电站锅炉设计和制造技术水平、经济效益和产品质量。此环缝结构的制造方法可以同时应用在大容量电站锅炉贮水箱、分离器、混合器、集箱设计和制造技术领域，以及压力容器、核电等承压设备大口径厚壁锻管容器环缝设计和制造。

3、本发明有效地解决了以往电站锅炉贮水箱拼接环缝结构单一、陈旧，内表面加工削薄壁厚浪费材料结构不连续、壁厚正偏差大、质量较差等问题。

附图说明

图1是传统的贮水箱主要受压元件结构示意图；

图2是传统的贮水箱球形封头与筒节之间的环缝结构示意图；

图3是传统的贮水箱筒节与筒节之间的环缝结构示意图；

图4是本发明的贮水箱封头与筒节之间的环缝结构示意图；

图5是本发明的贮水箱筒节与筒节之间的环缝结构示意图；

图6是背景技术中所述的某百万千瓦超超临界锅炉φ1140×145贮水箱环缝结构示意图；

图7是实施例一中所述的贮水箱环缝结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的贮水箱的环缝结构，贮水箱包括两个封头2和若干个筒节1，所有所述筒节1依次沿其轴线拼接形成筒体，两个封头2分别设置在筒体的两端，筒体和封头2的椭圆度为±0.6mm，筒体和封头2的厚度偏差为0～2mm；相邻两个筒节1之间设有对接环缝坡口3，每个筒节1与相邻的筒节1之间的对接环缝坡口3处通过焊接的方式连接，每个封头2与相邻的筒节1之间设有对接环缝坡口3，封头2与筒节之间的对接环缝坡口3处通过焊接的方式连接。

本实施方式中所述的封头2为球形封头或锥形封头。

具体实施方式二：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的筒节1为内外表面经过机械加工、精磨的锻件或大口径厚壁无缝钢管。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的筒节1的外径为600～1200mm，筒节1的壁厚为60～160mm。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的封头2为内外表面经过机械加工锻件。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的对接环缝坡口3为氩弧焊单面焊双面成形打底焊的自动埋弧焊U型坡口。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的贮水箱的环缝结构的制造方法，所述贮水箱的环缝结构的制造方法是通过以下步骤实现的，

步骤一、检查封头2和筒节1：

加工前检查封头2与筒节1的厚度偏差为0～2mm，椭圆度为±0.6mm，内径及偏差为±0.6mm；

步骤二、划环缝位置线：

对检查好的封头2和筒节1划环缝位置线；

步骤三、加工对接环缝坡口3：

按封头2和筒节1内径精准找正，在车床上加工封头2的对接环缝坡口3，在车床或镗床上加工筒节1端部的对接环缝坡口3；

步骤四、无损检测：

对加工后的各对接环缝坡口3进行磁粉检测；

步骤五、拼接各环缝：

将所有筒节1依次沿其轴线拼接形成筒体，相邻两个筒节1之间形成环缝，再将两个封头2分别拼接在筒体的两端，封头2与相邻的筒节1之间形成环缝；

步骤六、焊接各环缝：

在所有筒节1与筒节1之间、封头2与筒节1之间的环缝处进行氩弧焊打底、自动埋弧焊妥，并对焊缝进行打磨；

步骤七、环缝无损检测：

对打磨后的环缝进行无损检测，至此，完成了贮水箱的环缝结构的制造。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

本实施方式的步骤一中所述的封头2与筒节1的内径及偏差为±0.2mm。

具体实施方式七：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的筒节1原材料为内外表面经过机械加工锻件或大口径厚壁无缝钢管；封头2原材料为内外表面经过机械加工锻件；环缝内表面4为原材料机加表面。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的对接环缝坡口3为氩弧焊单面焊双面成形打底焊的自动埋弧焊U型坡口。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

具体实施方式九：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的筒体的长度为13～15m，筒体包括3～4段筒节1，每个筒节1的外径为600～1200mm，壁厚为60～160mm。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。

具体实施方式十：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的筒体壁厚为146mm。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。

实施例一

如果材料来自与背景技术部分记载的“一种百万千瓦超超临界锅炉φ1140×145贮水箱环缝结构”同一供货商，且稳定保持贮水箱的球形封头和筒节机加内外表面，说明有5mm厚度正偏差是多余和浪费的；该供货商也可以等价提供厚度设计偏差0～1mm的锻件。按照本发明的贮水箱的环缝结构及其制造方法，某贮水箱球形封头、φ1140×145筒体厚度偏差改按0～1mm、内径φ848；环缝内圆不加工。加工前检查球形封头2与筒节1的内外径壁厚为60～160mm，厚度偏差为0～1mm，椭圆度为±0.6mm；

环缝主要工艺流程：材料复验→划环缝位置线→按内径精准找正、机加坡口→无损检测→拼接各环缝→氩弧焊打底、自动埋弧焊妥→打磨焊缝→环缝无损检测。环缝内表面焊缝质量较好，筒体实际壁厚T₁＝146mm，见图7。改进后某贮水箱壳体材料消耗降低3％，焊缝内表面平滑，质量明显提高、经济效益显著。

Claims (10)

1.贮水箱的环缝结构，贮水箱包括两个封头(2)和若干个筒节(1)，所有所述筒节(1)依次沿其轴线拼接形成筒体，两个封头(2)分别设置在筒体的两端，筒体和封头(2)的椭圆度为±0.6mm，筒体和封头(2)的厚度偏差为0～2mm；其特征在于：相邻两个筒节(1)之间设有对接环缝坡口(3)，每个筒节(1)与相邻的筒节(1)之间的对接环缝坡口(3)处通过焊接的方式连接，每个封头(2)与相邻的筒节(1)之间设有对接环缝坡口(3)，封头(2)与筒节之间的对接环缝坡口(3)处通过焊接的方式连接。

2.根据权利要求1所述的贮水箱的环缝结构，其特征在于：筒节(1)为内外表面经过机械加工、精磨的锻件或大口径厚壁无缝钢管。

3.根据权利要求2所述的贮水箱的环缝结构，其特征在于：筒节(1)的外径为600～1200mm，筒节(1)的壁厚为60～160mm。

4.根据权利要求1所述的贮水箱的环缝结构，其特征在于：封头(2)为内外表面经过机械加工锻件。

5.根据权利要求1所述的贮水箱的环缝结构，其特征在于：对接环缝坡口(3)为氩弧焊单面焊双面成形打底焊的自动埋弧焊U型坡口。

6.权利要求1～5任一权利要求所述的贮水箱的环缝结构的制造方法，其特征在于：所述贮水箱的环缝结构的制造方法是通过以下步骤实现的，

步骤一、检查封头(2)和筒节(1)：

加工前检查封头(2)与筒节(1)的厚度偏差为0～2mm，椭圆度为±0.6mm，内径及偏差为±0.6mm；

步骤二、划环缝位置线：

对检查好的封头(2)和筒节(1)划环缝位置线；

步骤三、加工对接环缝坡口(3)：

按封头(2)和筒节(1)内径精准找正，在车床上加工封头(2)的对接环缝坡口(3)，在车床或镗床上加工筒节(1)端部的对接环缝坡口(3)；

步骤四、无损检测：

对加工后的各对接环缝坡口(3)进行磁粉检测；

步骤五、拼接各环缝：

将所有筒节(1)依次沿其轴线拼接形成筒体，相邻两个筒节(1)之间形成环缝，再将两个封头(2)分别拼接在筒体的两端，封头(2)与相邻的筒节(1)之间形成环缝；

步骤六、焊接各环缝：

在所有筒节(1)与筒节(1)之间、封头(2)与筒节(1)之间的环缝处进行氩弧焊打底、自动埋弧焊妥，并对焊缝进行打磨；

步骤七、环缝无损检测：

对打磨后的环缝进行无损检测，至此，完成了贮水箱的环缝结构的制造。

7.根据权利要求6所述的贮水箱的环缝结构的制造方法，其特征在于：筒节(1)原材料为内外表面经过机械加工锻件或大口径厚壁无缝钢管；封头(2)原材料为内外表面经过机械加工锻件；环缝内表面(4)为原材料机加表面。

8.根据权利要求7所述的贮水箱的环缝结构的制造方法，其特征在于：对接环缝坡口(3)为氩弧焊单面焊双面成形打底焊的自动埋弧焊U型坡口。

9.根据权利要求6、7或8所述的贮水箱的环缝结构的制造方法，其特征在于：筒体的长度为13～15m，筒体包括3～4段筒节(1)，每个筒节(1)的外径为600～1200mm，壁厚为60～160mm。

10.根据权利要求9所述的贮水箱的环缝结构的制造方法，其特征在于：筒体壁厚为146mm。