胀管工艺工业锅炉的对流管束以及前、后水冷壁与锅筒的连接一般采用胀接法进行安装。
胀接是利用金属的弹性变形和塑性变形的物理性质,通过胀管器的外力作用,将管子胀在另一个物体上,实现两个物体的连接并达到承压和密封的目的的一种连接方法,它多用于工作压力小于2.5MPa的工业锅炉的受热面安装工程。
一、管子的退火管端退火的目的是为了提高管子塑性,防止胀接时管端产生裂纹。
所谓管端退火就是将胀接管管端加热至600~650℃,经过保温、缓慢冷却等过程,使管端的金相组织发生变化,使得管端硬度降低,塑性增加。
退火过程中,要注意以下几点:(1)退火温度一定不可超过650℃;(2)加热管端的时间要足够;(3)管端冷却一定要缓慢;(4)保温用石棉灰要干燥。
如上述四点注意事项没有做到,退火工作就可能失败,还需重新退火。
当管端硬度比锅筒管孔硬度低时,可以省掉退火工序。
否则,还要对管端进行退火处理。
管端和管孔的硬度测量,应在锅炉安装之前随机抽样进行,样本总数不低于10%。
这样做,可以使施工作业指导书的编制更符合现场的实际情况。
退火后,要填写《管端退火记录》。
二、管子的放样与管端打磨管子的放样在放样平台上进行。
就是把某一规格的管子放进样板中。
如果能自然放进,说明该外形合格。
否则,就不合格,须进行冷调或热调。
管子的放样,力争误差最小,当弯管的角度较小时,变形的补偿能力差,放样不准确,易造成胀管不严,严重时,水压试验会产生泄漏。
然后还要做以下工作:1、测量管端伸出锅筒管孔的长度,伸出长度应符合下表规定。
多余部分应锯掉;短于规定数值时,应该从弯头以远800mm处进行换管。
换管的管子一定要用锅炉厂带来的备用管。
换管的管端应是经过退火的。
管子公称外径32~6570~102正常910伸出长度最大1112最小78管端伸出管孔的长度2、仔细检查每根管子裂纹、重皮、锈蚀凹坑等缺陷。
当缺陷严重时,应进行有缺陷管段的换管工作。
3、因胀接管端有氧化皮、锈蚀斑点、刻痕等污物和缺陷,胀接之前要将其彻底清除,以保证胀接质量。
当管端外径椭圆度较大时,应用旧胀管器将其整圆,或用外径D44mm、锥度五十分之一的管撑将管端撑圆。
管端打磨时要注意不得有纵向加工沟痕。
4、用角尺测量管子端面的倾斜度,其倾斜度不应超过直径的2%。
超差时,可用角向磨光机或锉刀进行修改。
5、对每一根经过上述过程后合格的管子进行通球试验。
6、每根管子通球后,应用酒精或丙酮清洗管端。
然后用经过校验合格的外径千分表测量管端膨胀部位的公称直径。
取相互垂直的两个方向的管端直径数据,按管子的编排以及临时编号做好测量纪录。
临时编号可按每排管子堆放顺序进行。
7、在管端内外壁打磨处涂上机油,然后用薄纸包裹好,防止灰尘污染管端和锈蚀。
8、在每排管子的管端直径测量完毕后,工程技术人员要进行管端与管孔的选配工作。
由于管径与管孔都有公差,为了保证胀接质量,适宜的胀管间隙是必要的。
应使较大管径配上较大的管孔,较小管径配较小管孔。
三、管子的试胀在上述工作进行完毕后,应开始试胀工作。
试胀的目的就是在本工程的锅筒与管子的材质、退火质量、打磨质量等特定条件下,确定出在保证胀接质量前提下的较小的胀管率;检验胀管器是否合格,也检验胀接工艺的适用性,检验退火质量和管端处理质量;同时让胀接操作人员熟悉整套章节工艺过程。
四、受热面管子的胀接影响胀接质量的因素是多方面的。
材质、加工、工具、人员素质、操作水平、工作环境等都会影响胀接质量,有时甚至是重要的影响。
因此,施工中每一道工序都必须把好质量关,这对提高胀接质量、保证试压一次成功是必要的。
另外,控制好胀管率更是保证胀接质量的重要因素。
控制胀管率,从实质上讲,就是使管孔的弹性力最大。
过胀或欠胀都会使管孔的弹性力降低,从而使管孔与管端结合强度降低,造成胀口漏水。
1、胀接的准备工作(1)工机具和辅料:线坠、石笔、15cm不锈钢板尺、白的确良布、丙酮、电动胀管器和胀头、胀管外径千分卡尺、千分表、36V低压手灯、钢锯、0号砂布、木锤、小麻绳、活动扳手、梳形板、深度游标卡尺和固定管排用的角钢支架。
(2)工作环境在上、下锅筒间搭设脚手架,便于挂管、测量操作。
在下锅筒底部的脚手架要全铺木板,因为炉排施工也在同时进行,而且在胀接工作面的正下方,故要对下方的施工人员采取保护。
木板的两端要用铁丝拴在脚手架上。
如果是夏天胀管,上下锅筒人孔位置安放一台电扇,用来驱除锅筒内的热气。
在大风天,还要采取护尘措施。
避免灰沙落入管孔和管端的结合面内。
冬天施工时,环境温度不要低于0℃。
为了避免终胀的管口对上锅筒内的操作人员造成伤害,在已胀好的管口上要铺好橡胶板。
施工人员不得携带杂物进入锅筒,小型工具、器具须用绳子拴住挂在身上,下班时要清点工具,避免将他们遗留在锅筒内。
(3)上、下锅筒内的胀管操作应选熟练的施工人员担任。
(4)胀前管孔与管端处理用白的确良布蘸丙酮清洗即将胀接的管孔,并用0号砂布沿管孔圆周方向打磨,再用白的确良布擦洗,直至用未使用的白布再擦不湿污迹为止。
对管端也要进行类似的处理。
2、胀接的步骤(1)挂基准管为了使各种规则的管子在胀接过程中有参考基准,开始时要先胀接锅筒两端的基准管。
基准管先挂两端最外面的两根管。
开始这四根管只做初胀(即胀到管端直径与管孔直径基本相同),然后检测四根管子相互间的距离(包括对角线)、管子直管段的垂直度和管端伸入长度。
调整之并符合要求为止;(2)将基准管固定架用管卡固定在管子上,并将固定架与锅炉钢柱焊牢。
然后,将四根基准管胀好。
这四根管子是各管排基准管中的基准,故其定位要准确;(3)从两边向中间初胀其他基准管。
每根基准管挂管时必须靠在基准管固定架上。
这些基准管以最早胀好的四根管子为基准,使相互间距离、直线段的垂直度满足要求后把各基准管固定在固定架上。
(4)胀管顺序胀管顺序最好采用能使管子、管孔在径向各方向上受力是基本对称方式胀接。
这样,可避免胀接过程中胀珠向某一方向上过分扩张,造成该方向上塑料变形区增大而使管端受力不均。
(5)每排管子间的间距可由管排固定架来确定。
用管排固定架的方法如下。
首先按每排管子的设计间距钻好管卡的联结孔,然后把此固定架用管卡固定在相应的基准管上。
挂管时只需将管子靠住固定架,调整好管子在上、下锅筒内的伸入长度,用管卡将其固定在相应的位置上。
这样,既保证了每排管子与两端相应的基准管在一条线上,又保证各管间间距符合设计要求。
对于隔火墙两边的管排,最好采用这种方法,以保证其几何尺寸,利于后面的隔火墙砌筑。
五、胀管的质量要求1、管端伸入管孔的长度,应符合规定要求;2、采用外径控制法时,胀管率应控制在1.0%~1.8%的范围内;采用内径控制法时,胀管率可控制在1.3%~2.1%之间;3、胀接后,管端不得有起皮、裂纹切口和偏斜等缺陷。
如果有个别管端产生裂纹,可用角向磨光机将裂纹部位磨去。
处理后的管端伸入长度不得小于5mm;4、管口翻边角度宜为12°~15°。
翻边起点与锅筒内壁表面平齐;5、胀口要严密,水压试验时不应滴水珠,但允许含泪现象。
六、胀接的注意事项1、测量胀管外径的外径百分表卡尺,每班都要用游标卡尺或检验杆检验一次百分表读书的准确性。
2、每胀20个管口左右,应用汽油将胀管器清理一次,在胀珠的巢穴里涂上润滑油。
3、在胀接过程中,应由专人用外径百分表测量锅筒外壁处管端外径,控制和记录终胀时管端外径值。
测量时,将卡尺沿管周围方向90°范围摆动,且取检测到外径最大值为记录值。
4、基准管固定后,宜从中间分向两边胀接。
5、上、下锅筒临时固定支架必须能保证锅筒在胀接的全部过程中不发生位移和转动。
6、当锅筒直线度超过3mm时,管子放样时不应将多余的长度锯掉。
否则,会造成管子成批报废,因为锅筒的直线度有时可能超标。
7、水压试验时滴水的胀口补胀次数不宜多于2次。
无论是采用内径控制法还是采用外径控制法,在补胀前均需复测胀口内经,确定补胀值,补胀值应控制在0.1mm以内。
其补胀率按下式计算:ΔH=(d1’-d1)/d3*100%式中ΔH——补胀率;d1’——补胀后的管子内径;d1——补胀前的管子实测内径;d3——未胀时管孔实测内径。
补胀后,胀口的累计胀管率为补胀前的胀管与部长后的补胀率之和。
累计胀管率不应超过胀管率的控制范围。
8、当胀管率超出控制范围时,超胀后的最大胀管率,对于内径控制法,不得超过2.6%,对于外径控制法,不得超过2.5%。
同一锅筒上超胀管口不得多于胀口总数的4%,且不得超过15个。
七、影响胀管质量的因素1、胀管工艺的影响一般来说,安装单位可根据自身情况,选用内径控制法或外径控制法胀管。
因为采用外径控制法,试胀时所采用的胀管率,在锅炉正式胀管时,直观、易控制,胀管率的离散度小。
因而很少有欠胀或过胀的现象。
2、胀管器的影响(1)胀管管端喇叭口扳边起点与锅筒内表面宜平齐,是保证胀口严密性的重要环节。
为此,应尽可能使用有止推装置、能自行扳边的胀管器。
其扳边深度经过试胀调整好以后,在正式胀接中就能达到满意的要求。
(2)尽量采用胀珠为4个的胀管器。
这种胀管器胀接的管口,胀口不圆度显著降低,单个胀口的紧固力也大幅提高,从而提高了胀口的严密性。
(3)胀管顺序的影响胀管锅炉的锅筒直径一般不大,孔桥受限制,尺寸一般很小,上、下锅筒轴线间水平距离也不大,所以中间位置对流管的弯曲臂短,弯曲的角度也小。
因而,他们变形补偿能力差。
胀管过程中,管端金属在外力作用下,沿胀杆的前进方向蠕动,管子有所伸长、就不宜通过管子的变形,补偿管子的伸长量。
为减少这种不利影响,宜采用如下措施:(1)官子放样要仔细、精准,不能差不多就完事,并应避免胀接时管端偏斜,影响胀接质量;(2)锅筒轴线中间,沿锅筒圆周方向的管排可先胀接,再依次胀接其他管排。
这样,在胀接过程中,中间部位的管排可起加固作用。
在一个管端扳边时,使其对相邻胀口的严密性不致产生太大的影响。
(3)为了减少管段的伸长量,降低管束内应力,每根管子的两端不可同时胀接。