集箱

集箱是鍋爐工質(zhì)混合、保證工質(zhì)均勻加熱的管件。通常工業(yè)鍋爐的爐墻是由一排排的管子(水冷壁)拼接起來(lái)構(gòu)成的，但鍋爐體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能保證所有的管子里的工質(zhì)的吸熱量都是一樣的，不同的部位吸熱量相差很多，安裝集箱可以讓各個(gè)管子里面的工質(zhì)在這里匯合，再分配的下一級(jí)各根管子里去，這樣可以減少熱偏差，使得工質(zhì)的吸熱、流動(dòng)、鍋爐的冷卻、鍋爐熱效率都得到優(yōu)化提高;另外，鍋爐上、中、下部分各段管子的規(guī)格大小、管子數(shù)量以及布置方式都不同，集箱就負(fù)責(zé)連接各段，保證工質(zhì)的流通順暢。

鍋爐的下集箱還有一個(gè)作用就是防止結(jié)焦，它位于爐排的兩側(cè)，直接與燃燒的煤層接觸，成為爐膛底部的主要吸熱面。目的是吸收部分熱量，調(diào)節(jié)燃料層的溫度，防止結(jié)焦，并冷卻結(jié)焦的爐渣不與側(cè)墻壁粘結(jié)，故又稱防焦箱。

在各種型號(hào)或等級(jí)的鍋爐中，集箱的結(jié)構(gòu)基本相似，大多是由筒體、端蓋、大小管接頭、三通、彎頭、附件(預(yù)焊件或吊耳)等零件組成。典型的集箱結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

圖1 典型集箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1-手孔裝置 2-半球形端蓋 3-圓弧板 4-筒體 5-三通

6-包裝預(yù)焊件 7-小管接頭 8-導(dǎo)向板

電站鍋爐中集箱的筒體直徑范圍一般為φ89mm~φ914mm，壁厚范圍為7mm~150mm，最大長(zhǎng)度約23000mm。集箱的材質(zhì)為碳鋼(如20G、SA-106B、SA-106C)、低合金耐熱鋼(如15CrMoG、12Cr1MoVG、WB36、SA-335P12、SA335-P22)、中合金耐熱鋼(如SA-335P91)，超超臨界鍋爐更用到了SA-335P122、SA-335P92等。集箱制造中常用的設(shè)備一般包括坡口機(jī)、鉆床、鏜床、環(huán)縫自動(dòng)埋弧焊機(jī)、CO2氣體保護(hù)焊機(jī)、彎管機(jī)、水壓機(jī)、熱處理爐及柱塞式水壓泵等。

200MW及以下的鍋爐集箱，按照30.2000.067(G)制造，300MW及以上的大容量鍋爐集箱按照HG5.2.1.5(1)制造，并同時(shí)滿足96版《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求，打ASME鋼印的產(chǎn)品滿足ASME法規(guī)的要求。

大容量鍋爐集箱還引用以下標(biāo)準(zhǔn):

94-0433 集箱環(huán)形對(duì)接焊縫

30.97.247 鍋爐對(duì)接焊縫超聲波檢測(cè)規(guī)程

30.2001.322 焊縫射線檢驗(yàn)規(guī)程

30.2001.323 焊縫超聲波檢驗(yàn)規(guī)程

30.2001.327 液體滲透檢驗(yàn)規(guī)程

30.2001.328 濕粉連續(xù)法磁粉檢驗(yàn)規(guī)程

30.2003.343 鍋爐管接頭角焊縫超聲波檢驗(yàn)規(guī)程

HG30.97.050 坐式接管管座焊縫超聲波檢驗(yàn)規(guī)程

HG30.2000.003(D) 大容量鍋爐油漆包裝技術(shù)條件

HG30.2003.005(B) 大容量鍋爐受壓部件焊接技術(shù)條件

HG30.2003.006(C) 大容量鍋爐焊接接頭力學(xué)性能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

HG30.2004.008(D) 大容量鍋爐焊接接頭金相檢驗(yàn)方法

HG30.2003.012(B)大容量鍋爐部件焊后熱處理技術(shù)條件

HG30.2003.053(C) 大容量鍋爐集中下降管角焊縫超聲波檢驗(yàn)規(guī)程

HG2.4.6.7(3) 大容量鍋爐水壓試驗(yàn)技術(shù)條件

HG4.1.1.1(2) 大容量鍋爐鋼材熱切割前預(yù)熱及鋼板切割零件技術(shù)條件

HG5.1.1(2) 大容量鍋爐用外徑小于或等于101.6mm(4″)的管子制造技術(shù)條件

HG5.2.1.6(1) 大容量鍋爐外徑大于101.6管子、管道和連接管件的制造技術(shù)條件

HG5.3.7.1(1) 大容量鍋爐鍋筒、集箱、減溫器、管路系統(tǒng)、連接管、泵入口集箱、啟動(dòng)分離器和貯水箱的清理技術(shù)條件

HG6.13.2.2(2) 大容量鍋爐母材表面和焊縫表面的目視檢查和修磨

HG-D-980-052 分段集箱制造公差

HG-D-980-053 不分段集箱制造公差

HG-C-980-543 集箱耳板裝配公差

200MW及以下鍋爐集箱還引用以下標(biāo)準(zhǔn):

30.96.243 鍋爐水壓試驗(yàn)技術(shù)條件

30.1999.044 鍋爐受壓元件焊接技術(shù)條件

2000-0080 產(chǎn)品材料代用規(guī)定

30.96.230 熔化焊對(duì)接接頭射線照相檢驗(yàn)規(guī)程

30.94.040 200MW鍋爐產(chǎn)品油漆、包裝及發(fā)貨技術(shù)條件

1999-0201 鍋爐管孔中心距尺寸偏差

96-0249 中低壓鍋爐焊接管孔尺寸

30.2000.286(E) 金屬材料入廠驗(yàn)收和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

30.98.274 額定蒸汽壓力P≤2.5MPa蒸汽鍋爐及熱水鍋爐的集箱制造技術(shù)條件

98-0730 關(guān)于原材料、焊縫、熱處理和無(wú)損檢驗(yàn)產(chǎn)品識(shí)別標(biāo)記的規(guī)定

30.96.271 關(guān)鍵部件清潔度標(biāo)準(zhǔn)

2000-3473 管接頭

56-0228 手孔尺寸公差

(一)筒體下料

集箱筒體全部采用大直徑無(wú)縫鋼管。筒體下料一般采用磁輪氣割機(jī)進(jìn)行氣割下料，此種方法是在磁輪小車上加裝火焰氣割槍，由磁輪小車吸附在管壁上帶動(dòng)氣割槍做圓周運(yùn)動(dòng)，將管子割斷，在切割厚壁管時(shí)，需要在割前預(yù)鉆φ7mm的孔，如圖4所示。這種下料方法具有操作簡(jiǎn)便、速度快、割口整齊的特點(diǎn)，切割前應(yīng)根據(jù)筒體的壁厚和材質(zhì)附加預(yù)熱措施。但對(duì)于P91等級(jí)材料的筒體，由于其熱切割性能極差，可選用大型帶鋸床進(jìn)行鋸切下料，如圖3所示。

圖3 大直徑管的大型帶鋸床下料

1-帶鋸機(jī)機(jī)頭 2-帶鋸 3-固定夾塊 4-大直徑管 5-送料輥道

圖4 大直徑管的磁力氣割下料

1-磁力氣割機(jī) 2-大直徑管 3-支架

(二)彎頭的壓制

集箱或管道中的彎頭大部分為大直徑厚壁彎頭，彎曲半徑等于管徑的1倍，采用壓制的工藝。大直徑厚壁彎頭的彎曲角度有90°、75°、40°或45°、30°等，其中90°彎頭最為常用。

在壓制彎頭時(shí)，一般分為兩種壓制方法:一種是毛坯全部采用大直徑無(wú)縫鋼管，通過(guò)多次壓縮擠壓的方法來(lái)制成彎頭，主要用于加工厚壁短半徑彎頭，為保證彎頭橢圓度及減薄量的要求，必須控制每次壓制前預(yù)變形的壓扁量，最后采用精整模進(jìn)行精校成形，如圖5 a)所示;另一種是毛坯采用鋼板，先壓成兩個(gè)彎曲的半圓瓦片，然后對(duì)接焊制而成，其焊縫采用全焊透結(jié)構(gòu)，焊前背面加襯環(huán)，焊后清除襯墊，彎頭兩側(cè)無(wú)直段，此種壓制方法適用于壁厚較薄的彎頭，如圖5 b)所示。

圖5 大直徑管壓制彎頭

通常彎頭毛坯尺寸的確定方法有如下公式:

1.毛坯管外徑的計(jì)算公式:D=D0+δ

式中:D-毛坯管外徑，單位mm;

D0-彎頭名義外徑，單位mm;

δ-外徑余量，詳見(jiàn)表7.2-1，單位mm。

表7.2-1 彎頭毛坯管外徑余量 (單位:mm)

2.毛坯管壁厚的計(jì)算公式為:T=tmin+5

式中:T-毛坯管壁厚，單位mm;

tmin-彎頭理論最小壁厚，單位mm。

3.毛坯管長(zhǎng)度的計(jì)算公式為:L=kαπR/180

式中:L-毛坯管下料長(zhǎng)度，單位mm;

α -彎頭角度，單位°;

R-彎頭名義半徑，單位mm;

K-修正系數(shù)，K=1.4左右。

(三)大口徑三通的制造

三通大體分為:鍛造擠壓三通(以下簡(jiǎn)稱鍛壓三通)、焊接三通、沖焊三通。 幾種三通的結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 三種三通結(jié)構(gòu)示意

a)腰鼓形鍛壓三通 b)等徑焊接三通 c)等徑?jīng)_焊三通

鍛壓三通是使用最多的型式，其具有流通阻力小等特點(diǎn)，鍛壓三通的毛坯是采用大直徑無(wú)縫管，經(jīng)過(guò)開(kāi)孔、預(yù)變形、翻邊、精整、縮徑等多次熱壓過(guò)程而成形。三通的結(jié)構(gòu)一般要設(shè)計(jì)成等徑三通，或支管直徑小于主管直徑，受到模具的限制，一般主管長(zhǎng)度不超過(guò)1200mm、支管高度不超過(guò)200mm。

焊接三通只是在對(duì)流通阻力要求很小的省煤器系統(tǒng)中采用，焊接三通的支管端部加工成馬鞍形坡口，焊縫外表面要求打磨成圓滑過(guò)渡，主管內(nèi)孔棱角打磨出半徑為r≥8mm的圓角，焊縫在熱處理前后進(jìn)行100%RT+100%UT+100%MT。

沖焊三通只是在壁厚較薄的再熱器系統(tǒng)中采用(現(xiàn)在已逐步減少應(yīng)用)，沖焊三通采用厚壁鋼板，先沖壓出三通的上下半圓瓦片，然后在上半瓦片上開(kāi)孔、沖壓翻邊、精整，制造出三通的支管，最后將上下半瓦片對(duì)接，可采用窄間隙埋弧焊工藝方法拼接兩條縱縫。

無(wú)論采用何種三通，其任何部位的實(shí)際壁厚必須大于理論最小壁厚，作為坯料的無(wú)縫鋼管或鋼板必須經(jīng)過(guò)100%超聲波檢查。

(四)筒體鉆孔

管孔的加工采用搖臂鉆床或數(shù)控多軸鉆床，采用數(shù)控多軸鉆床加工管孔，具有生產(chǎn)效率高、管孔節(jié)距尺寸精確、設(shè)計(jì)的鉆孔刀具可一次性加工出管孔的坡口等特點(diǎn)。

(五)管接頭的裝焊

集箱筒體上的管接頭一般有兩種，一種是直徑超過(guò)101.6mm的大直徑管接頭，如集箱端蓋和環(huán)縫附近開(kāi)設(shè)的手孔管接頭和閥座。另一種是直徑小于101.6mm的小直徑管接頭，用于集箱與省煤器、過(guò)熱器和再熱器等管屏組焊。在集箱筒體全長(zhǎng)度上焊有大量密排的小直徑管接頭，有的是長(zhǎng)度小于300mm的短管接頭，也有的是彎成一定形狀長(zhǎng)度為300~1700mm的長(zhǎng)管接頭。

大管接頭的接頭形式為馬鞍形，通常采用采用氬弧焊(包括手工和自動(dòng)兩種工藝)打底，焊條電弧焊或CO2氣保焊填充蓋面的焊接工藝，其中CO2氣保焊，配以藥芯焊絲，是近些年新興的焊接技術(shù)，具有焊接效率高、焊縫成形美觀的特點(diǎn)，其焊接效率可達(dá)到手工電弧焊的2倍以上。

小管接頭在集箱中數(shù)量最多，結(jié)構(gòu)形式也最復(fù)雜，由于要與受熱面管屏相接，為吸收管屏受熱產(chǎn)生的膨脹量，一般小管接頭均彎曲成一定形狀，所以在裝焊時(shí)，小管接頭的定位將十分關(guān)鍵。小管接頭的裝配采用定位多孔板的方法，即首先將位于集箱端部的各排小管接頭裝配定位，然后在管端拉線，并裝配定位多孔板，將其余的小管接頭再按照定位多孔板上的管孔進(jìn)行裝焊，這樣就保證了所有小管接頭的節(jié)距尺寸。

(六) 集箱熱處理

采用大型熱處理爐供集箱進(jìn)行整體熱處理，保證能夠很好的滿足集箱熱處理的要求。

(七) 集箱水壓

水壓時(shí)環(huán)境空氣溫度不低于5℃，，水溫高于受試工件材料的露點(diǎn)和脆性轉(zhuǎn)變溫度，但不高于70℃，推薦碳鋼水溫為21℃~40℃，合金鋼水溫為30℃~50℃。水壓后將工件內(nèi)部的水排凈，然后用壓縮空氣吹干工件外表面，再用壓縮空氣對(duì)工件內(nèi)部進(jìn)行吹水，保證集箱內(nèi)部不存積水。

(八)集箱內(nèi)部清潔度

集箱內(nèi)部如果存在草帽頭、鐵屑等雜物，在電廠運(yùn)行時(shí)，極易引起爆管等停爐事故，因此對(duì)集箱內(nèi)部的清潔度必須加以嚴(yán)格的控制，集箱鉆完孔后，用內(nèi)R風(fēng)銑刀將管孔內(nèi)壁上的草帽頭、毛刺清理干凈，及時(shí)將集箱內(nèi)部雜物清理掉，在裝焊時(shí)盡量避免將雜物掉到集箱內(nèi)部，水壓后倒角時(shí)，將其它管接頭蓋住，防止鐵屑掉入，在最后出廠前清理時(shí)，每個(gè)管接頭都通鋼絲繩進(jìn)行通道檢查，防止有異物堵住管接頭，筒身內(nèi)部采用壓縮空氣吹等方法清理雜物，最終用內(nèi)窺鏡對(duì)每根管接頭和集箱內(nèi)部進(jìn)行檢查，保證出廠的每根集箱的內(nèi)部清潔度符合要求。

主要作用是將工質(zhì)匯集起來(lái)，或?qū)⒐べ|(zhì)通過(guò)集箱重新分配到其它管道中，即匯集、混合、分配工質(zhì)，保證工質(zhì)均勻分配、均勻加熱。下集箱又稱防焦箱，它位于爐排的兩側(cè)，直接與燃燒的煤層接觸，作用是冷卻結(jié)焦的爐渣不與側(cè)墻壁粘結(jié)。

(1)聯(lián)集箱的分類:

1.按結(jié)構(gòu)分為橫雙型和豎單聯(lián)集箱。

2.按真空管類型分為47型和58聯(lián)集箱。

(2) 聯(lián)集箱的組成部分:

1-聯(lián)集箱外皮(鋁合金或不銹鋼、鍍鋅板);

2-聯(lián)集箱保溫層(一般為聚氨酯整體發(fā)泡);

3-聯(lián)集箱內(nèi)膽(食品級(jí)不銹鋼SUS304/2B-0.6);

4-硅膠圈;

5-真空管太陽(yáng)能集熱管;

6-尾座;

7-尾架;

8-配管接口

1.1產(chǎn)品包括全玻璃真空管集熱器用聯(lián)箱及附件，其中附件包括尾架、硅膠圈、密封圈、尾座、自攻螺絲。

1.2聯(lián)集箱的各部件材質(zhì)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.2.1全玻璃真空管集熱器用聯(lián)集箱內(nèi)膽材料采用食品級(jí)不銹鋼SUS304-2B-0.6。

1.2.2全玻璃真空管集熱器用聯(lián)集箱外皮材料采用采用鋁合金、不銹鋼或鍍鋅板。

1.2.3全玻璃真空管集熱器用聯(lián)集箱保溫材料采用聚氨酯發(fā)泡(推薦),要求保溫厚度為:≥50mm。

1.2.4尾架采用鋁合金型材制作。

1.2.5硅膠圈采用硅膠材料制作。

1.2.6密封圈采用EPDM 材料制作。

1.2.7尾座采用PBT材料制作(推薦)。

1.3產(chǎn)品外觀質(zhì)量及尺寸要求

1.3.1外殼表面應(yīng)清潔，不允許存有劃傷、硌傷現(xiàn)象;

1.3.2外殼表面無(wú)腐蝕、無(wú)氧化膜脫落現(xiàn)象;

1.3.3外殼左右件沖孔后累計(jì)偏差一致，但累計(jì)偏差≤1.5mm;

1.3.4外殼左右件和上蓋配合后不允許有錯(cuò)位;

1.3.5內(nèi)皮上下件沖孔后累計(jì)偏差一致，但累計(jì)偏差≤1.5mm;

1.3.6內(nèi)皮上下件折彎高度偏差一致。

1.3.7全玻璃真空管集熱器用聯(lián)集箱外形尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，其外形尺寸偏差±2%。

1.3.8全玻璃真空管集熱器用聯(lián)箱根據(jù)采用真空管規(guī)格確定孔徑及孔間距，采用φ47mm全玻璃真空管的聯(lián)集箱孔間距為70mm，采用φ58mm全玻璃真空管的聯(lián)集箱孔間距為80mm。(推薦)

1.3.9聯(lián)集箱進(jìn)出水口均設(shè)為1寸外絲接口，出外皮40 mm。(推薦)

1.4 焊接

1.4.1內(nèi)膽直縫焊接完后不允許扭曲變形;

1.4.2 1寸絲管焊接應(yīng)牢固，絲管應(yīng)與內(nèi)端蓋端面垂直;

1.4.3內(nèi)端蓋焊接應(yīng)成飽滿的圓弧線，焊接應(yīng)無(wú)焊瘤、焊縫周圍顏色不允許變黑現(xiàn)象。

1.5 發(fā)泡

1.5.1發(fā)泡管口平整、光滑、干凈無(wú)雜物，表面不允許有空洞，無(wú)收縮現(xiàn)象;

1.5.2聯(lián)箱側(cè)蓋與外殼配合緊密，聯(lián)箱側(cè)蓋與聯(lián)箱上蓋上端應(yīng)平齊，并且聯(lián)箱側(cè)蓋與聯(lián)箱上蓋之間不允許有縫隙，側(cè)蓋底端與外殼配合縫隙≤1mm;

1.5.3外殼表面應(yīng)清潔，不允許存有劃傷、硌傷現(xiàn)象，外觀不允許有發(fā)泡料等影響外觀質(zhì)量的缺陷。

1.6聯(lián)集箱的性能要求

1.6.1聯(lián)箱、尾座外表面平整、無(wú)劃痕、污垢和其他缺陷。

1.6.2聯(lián)箱內(nèi)膽材料不應(yīng)溶解有礙人體健康的物質(zhì)，其焊接應(yīng)符合GB/T12467.3的規(guī)定。

1.6.3保溫材料耐熱應(yīng)不低于120℃，導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)不大于0.05 W /(m·℃)。外觀應(yīng)填塞密實(shí)，無(wú)明顯收縮與隆起，不應(yīng)發(fā)霉、變質(zhì)或釋放污染物質(zhì)。

1.6.4密封件材料外觀應(yīng)無(wú)裂痕、劃傷或發(fā)粘、老化。

1.6.5聯(lián)箱承壓能力不小于0.06MPa。

1.6.6聯(lián)箱的強(qiáng)度、剛度、悶曬、空曬、熱沖擊、淋雨、耐凍滿足《真空管型太陽(yáng)能集熱器》 GBT 17581-2007的相關(guān)要求。

1.7 包裝

尾座單獨(dú)用氣墊膜包裝，尾座與工程聯(lián)集箱不允許有劃擦現(xiàn)象，配件包裝齊全，不允許有遺漏。