65吨小时蒸汽锅炉胀接施工工法.doc

65吨/小时蒸汽锅炉胀接施工工法1. 前言2006年3月我公司哈萨克项目部中标哈萨克扎纳诺尔第三油气处理厂主装置安装任务，其中包含3台65吨/小时蒸汽锅炉安装任务。锅炉工作压力2.6Mpa，过热蒸汽出口温度400，产汽量65吨/小时。每台锅炉胀接炉管根数是1198根。经过三台锅炉的锅筒安装、炉管胀接、试压和成功投产试运行过程，逐步积累总结出65吨/小时蒸汽锅炉胀接施工工法。经过三台锅炉的安装检验，证实本工法技术可行，施工效率较高。2. 工法特点本工法炉管胀接采用内径控制法；炉管打磨采用电动打磨机，炉管胀接采用电动胀管机。内径控制法的特点是测量数据较多，胀接前要分别测量炉管的内径、外径，锅筒管孔的内径；胀后要测量炉管的内径。优点是胀前复测和胀后实测使用同一把尺子，消除了不同测量尺之间的测量误差，另外内径控制法测量精度较高。 炉管的打磨和胀接全部采用电动装置，较之以往的手动施工劳动强度大大降低，而工效要提高2倍以上。炉管打磨采用电动打磨机，打磨质量均匀容易保证；炉管胀接采用电动胀管机，在提高工效的同时危险性程度提高，可采取加设急停按钮和24V安全工作电压来保证安全。3. 适用范围现场安装的散装工业锅炉，胀接炉管外径不大于102mm，制造厂要求炉管为现场胀接安装的（考虑若炉管焊接施工现场进行锅炉整体热处理困难时），可采用本工法施工。4. 工艺原理4.1炉管胀接原理炉管在胀管器的外力作用下，内径变大产生塑性变形；锅筒上的管孔受炉管挤压变大产生弹性变形。弹性变大的管孔内壁与塑性变大的炉管外壁之间受弹力挤压而密封。试验证明炉管胀管率在1.02.1之间胀管密封性最好；胀管率过小因弹力挤压小而密封不严密，胀管率过大可能造成锅筒管孔内径变形过大产生塑性变形，同样密封不严密。4.2胀管器到货检查验收4.2.1本工程胀管器选用直型胀管器和翻边胀管器两种，用直型胀管器完成胀紧工作后，再用翻边胀管器完成翻边工作；4.2.2胀管器的胀杆及滚珠的工作表面粗糙度应小于1.25m（很光亮的金属表面白色），检查胀杆的锥度应在1：201:40之间，滚柱的锥度应为胀杆的锥度的一半，胀杆与滚柱贴紧后应形成锥度为0的长方形外边。4.2.3 胀管器的滚珠工作表面硬度应大于HRC52（络氏硬度），胀杆的工作表面硬度比滚珠工作表面硬度应高HRC 610。用钢直尺检查胀杆全长直线度应小于0.1mm。4.2.4胀管器壳体上滚柱巢孔中心线应与壳体的轴心线倾斜，其夹角A应为1°到2°（见图1 滚柱巢孔夹角图），此夹角使胀杆与滚柱的接触由面接触变为线接触，使胀杆在旋转过程中自动旋进，从而完成胀管工作。                           图1 滚柱巢孔夹角图 4.2.5胀接前应用检查环规检查滚柱与环规的内表面的贴紧程度，其间距a应小于0.2mm,保证管子均匀胀紧（见图2 滚柱贴紧检查图）。 图2 滚柱贴紧检查图4.3胀管率计算公式胀管率可按管子内径在胀接前后的变化值计算（内径控制法），或按测量紧靠锅筒外壁处管子胀完后的外径计算（外径控制法），此处采用内径控制法。内径控制法胀管率公式：Hn=（d1- d内-）/D×100%式中Hn采用内径控制法的胀管率；      d1胀完后的管子实测内径(mm)；     d内未胀时的管子实测内径(mm)；d外未胀时的管子实测外径(mm)；      D 未胀时的管孔实测内径(mm)；未胀时管孔与管子实测外径之差（mm），D d外实际胀管过程中控制的是胀后内径：d1= D（1Hn） d外 d内从胀后内径公式能够看出，管子外径复测值比计算值大时，胀后内径d1应相应减小，管子内径复测值比计算值大时，胀后内径d1应相应增大。4.4胀杆插深计算公式L= (d1- d内)/s式中L:达到设定胀管率时胀管器的胀杆前进深度（mm）d1- d内： 炉管内径胀大值S：胀杆每前进1mm，胀管器滚珠的胀大值。通过控制可见的胀杆插入深度来控制不可见的炉管内径扩大值。根据每个胀管器的不同，在试胀时还要确定其插入深度修正值，此修正值和计算值合并后用于正式控制胀管率。5. 工艺流程和操作特点5.1到货验收5.1.1上下锅筒的到货验收着重检查锅筒支撑处对管孔的磨损程度，人孔把紧装置等有无缺失。找出锅筒的纵横水平中心线样冲眼并做好标识，复验此样冲眼位置。此位置将作为安装的基准,检查锅孔的硬度。检查锅筒开孔的方位、尺寸，按排按列对管孔逐个编号。先用清洗剂将管孔内的保护涂层基本清洗干净，再用栅装内磨头（120目）将管孔内表面打磨出金属光泽。锅筒原始到货和打磨过程中不能出现纵向划痕。处理完毕的管孔用布包黄油，均匀的涂抹很薄的一层保护层。5.1.2炉管的到货验收炉管外观检查应有无明显的磕碰硬度检测。平均硬度应该比锅筒硬度低2030HB。具体数量和长度在炉管放样调校中逐一核对并编号。5.2锅筒和省煤器安装5.2.1省煤器定位：根据锅筒位置，画出省煤器四个支腿中心线；省煤器下部支撑梁点焊，准备进弯头时拆除；5.2.2锅筒安装5.2.3下锅筒安装1）下锅筒的钢垫板要平整，不空鼓；2）下锅筒的找正：纵向水平样冲眼和横向水平样冲眼用水平管调整到一个面上，用局部加薄铁板的方法。5.2.4上锅筒安装1）上锅筒临时支撑架的设计：以钢柱式门式支撑架为主，两个支撑架之间要加斜拉筋，每个支撑架要与地面基础相连加固；刚架的位置要考虑不影响全部炉管的穿管和胀接。钢架上标明锅筒就位中心线。2）支撑架的顶标高按照4mm控制；锅筒安装后上下锅筒之间的距离严格控制在3mm到4mm之间。3）上锅筒就位和找正吊装前在锅筒上绑水平管，调整锅筒基本水平；第一步：上锅筒纵向水平的对中:用经纬仪核对上下锅筒的中心线点，用吊车配合对中；第二步：上锅筒横向水平的对中：用水平管检查，用千斤顶转动上锅筒的方法，找横向的水平。4）上下锅筒找正完毕后的复核入下图所示： 横向复核：左右对称的两组管孔中心距离L1,L2偏差应小于2mm;纵向复核：上下对称的两组管孔中心距离L3L4偏差应小于2mm;5）上下锅筒找正完毕后应复核锅筒两端和中间部位的垂直距离，从而明确上锅筒的悬垂尺寸情况。5.3炉管放样、切割、打磨、测量、保护5.3.1炉管放样在平台上1：1放样，按炉管深入上下锅筒内壁各10mm放样。；用测量炉管端部直长的方法验证放样准确度。5.3.2炉管切割长出样板5mm的用无尺锯切割，短于5mm的用磨光机或切割片磨；切割完毕用弯尺检查端面必须垂直管壁，否则在以后的胀接中易形成偏胀。5.3.3炉管打磨1）用电动打磨机进行打磨。打磨前必须将磨头和管子对中好。打磨时磨头运动速度要均匀，每处的停留时间要尽量平均。避免因打磨不均出现大小头现象。2）打磨过程中要避免出现纵向划痕；炉管两端打磨长度为80100mm。3）砂轮片的防护罩要安好，防止砂轮片飞出伤人。在炉管初打磨出金属光泽后，应检查炉管表面有无裂纹，纵向划痕，凹空等缺陷；若有，则将该炉管剔除，进行氩弧焊补焊，热处理完毕检测硬度合格后再打磨。有小的麻点可以认为合格。炉管的内壁用栅装内磨头将铁锈等除掉，应初见金属光泽，打磨深度约6080mm。5.3.5炉管内外径测量内径千分尺和外径游标卡尺应检定合格；内径千分尺和外径游标卡尺在测量前应回零检查；内外径分别测量两点，并将数据标识在管子上，写上测量人名字。5.3.6炉管保护若炉管打磨后开始胀接时间小于2周，且天气干燥，可将炉管打磨端仅用塑料布包裹隔离空气和防止进水；若时间再长，则将管端用黄油涂抹，包塑料布保护防止生锈。5.4胀管率表格计算5.4.1炉管胀接采用的规范1)工业锅炉胀接技术条件 JB/T 9619-19992)工业锅炉安装工程施工及验收规范 GB 50273-985.4.2按照附后的胀管率计算表，将数据输入表格并计算胀管率。5.5炉管试穿5.5.1试穿的目的：检查上下锅筒的安装质量，检查炉管放样校管的准确性，以及炉管与锅筒的配合情况。5.5.2将要试穿的管子：锅筒两端的两排各种规格的管子，先进行校管和打磨；5.5.3由内到外逐根炉管穿入上下锅筒，并临时固定；5.5.4试穿的管子保护黄油可不去除。试穿验证合格后可进行后续的炉管校管等工作。5.5.5炉管试穿及正式炉管穿管过程中要防止炉管端部划伤、磕碰等缺陷。5.6炉管试胀5.6.1利用锅炉厂提供的试胀板和管子，分别做上下锅筒的试胀胀接，胀接采用电动胀管机。5.6.2利用内磨头打磨管孔，并测量记录；用打磨机打磨短管，并测量记录，作出胀管率计算表。按照工业锅炉安装工程施工及验收规范 GB 50273-98之规定，胀管率可在1.0%2.1%之间。按锅炉厂推荐的胀管率为1.2-1.4%；实际胀管率设定按照1.1%计算,胀后值控制一般为1.3%左右。5.6.3试胀时可将胀管率控制在0.8-1.4%之间，检查胀管率大小和泄漏率的关系，找出最合适的胀管率。本次锅炉胀接按照1.1的胀管率进行控制效果良好。5.7炉管胀接5.7.1定位管胀接1)严格按照左右对称的顺序胀接，防止锅筒偏转。2)中间排定位管的胀接顺序从两端往中间胀接。3)定位管露出锅筒的长度可能比要求的长34mm，需要穿管前切除。4）定位管的胀管率按照0.9%控制。5)当天传入的炉管必须当天胀接完，否则胀接密封面可能生锈而不能保证密封。5.7.2其他各排炉管胀接程序1）穿管前由负责炉管穿入的人员对锅孔再次检查、清洗，确保洁净，内部无划痕；2）穿管前由锅筒内胀接人员对锅孔内径测量并记录，和原测量记录进行比较及更正；3）炉管在清洗处理后，由专人对待胀炉管进行100复测记录；这样炉管和锅筒的测量数据全部得到复测。4）炉管编号一定要对应锅筒编号，炉管穿入前应核对检查；5）炉管胀接分两次进行，先直筒胀，再翻边胀；直筒胀接前先计算出胀杆进入深度，并在胀杆上画线标识；翻边胀控制翻边角度在911度。炉管胀接始终按对称胀接，防止锅筒偏转。6）锅炉中间的4排炉管胀接完后，上锅筒一般应长高34mm；往后胀接就不再长高了。炉管的长度控制应提前考虑这34mm的长高长度。7）对63mm以上的炉管在直筒胀接时应分23次进行，防止胀杆受力过大而断裂。8）胀管机要牢固固定在其支撑架上，防止传动轴受力过大时胀管机侧翻而掉落。9）胀接完毕的炉管应进行100外观检查，可用手感检查锅筒外炉管是否均匀胀大变化；锅筒外的炉管胀大部分应变形明显，过渡均匀，无偏胀现象。10）胀管器应每天清洗，每个胀管器胀120根管左右后应更换；传动牙箱每周定期加油检查；测量用的内经千分尺每天回零检查。5.7.3人孔管胀接锅筒最外层的人孔管胀接时应注意胀接顺序，四根人孔管都穿入锅筒后再依次胀接。5.7.4膜式壁焊接和胀接1）膜式壁到货状态为中间管排和上、下胀接用短管。2）安装顺序为：管排（每5根管为1排）定位找正 下部短管安装就位和逐根焊接 炉管胀接 上部短管安装就位和逐根焊接 炉管胀接。3）管排的安装顺序为从膜式壁一侧往另一侧进行。每个管排安装完后要用垂线校正。5.7.5炉管密封板焊接1）过热器区密封板采用间断焊，但不允许有单独的焊点存在。2）需要焊密封板的炉管，在胀接时应把胀管率降低0.2%，在密封板全部焊接完毕后再统一补胀到设定值。因在密封板的焊接过程中，炉管因受热变形会引起泄漏。3）密封板在焊接时，应在一根炉管的两侧同时退焊，尽量减小焊接变形；不允许在炉管的一侧单独施焊。4）在封堵密封板时不能强力移动炉管，若有缝隙可用小的扁钢搭接。5）密封板焊接完毕，应有自检和专检确认，焊接人应签名字和日期。5.8过热器预制和就位5.8.1过热器可采用整体预制，整体安装的方式施工。5.8.2过热器最外侧一层炉管在过热器安装前应试穿，并标识清楚安装位置。5.8.3过热器整体进入炉膛时，应严格控制其最终安装位置，否则最外侧的一层炉管不易胀接。5.8.4过热器安装完毕后，最外侧的一层炉管在穿入时若不能穿入，可采用炉管局部弯曲的方法。弯曲点选在炉管直管段部分，这样复位容易。5.8.5过热器管穿出炉壁的部分，由于衬里密封的需要，应事先做衬里模版，再焊接封堵板。5.9锅炉水压试验5.9.1水压试验前全部的与炉管关联的焊接作业应全部结束。5.9.2外侧焊接封堵钢板的炉管，统一进行补胀，胀管率可到1.3%。定位管的胀管率补胀到1.2%。5.9.3锅炉初次水压试验前先做气密试验，试验压力可在0.2Mpa。5.9.4试验时逐步升压。可分三个阶段：1.0 Mpa,2.6 Mpa ，3.55 Mpa。1.0 Mpa和2.6 Mpa分别停压检查一次，详细记录泄漏点位置和泄漏量大小。3.55 Mpa为强度试压时间为5分钟，5分钟后压力降到2.6 Mpa检查，检查有哪些新增加的泄漏点。胀口水珠不滴为合格。5.9.5试压检查出的不合格点，补胀程序和初次胀接要求一样；应测量和记录完整。5.10锅炉衬里5.10.1每台锅炉的衬里有：过热器区上下锅筒衬里、立墙衬里、过热器管封堵衬里、人孔挡板衬里；燃烧器衬里；下降管衬里；中间人孔处上下锅筒衬里；烟道出口衬里；膜式壁上下部分衬里；炉膛人孔门衬里；顶部防爆门衬里等几个部分。 5.10.2过热器区立墙衬里前，应对封堵板焊接质量进行仔细检查确认，此部分的焊接在衬里后无法再检查。5.10.3过热器顶部的衬里严格按图纸所示尺寸施工，防止衬里过低过热器放不进去。 要保证锅筒上下衬里间的距离大于过热器高度10cm。5.10.4过热器安装完毕后，部分炉管需要衬里密封，安装和衬里的工序交叉要把握好。5.10.5燃烧器的衬里注意和燃烧器的喷嘴同心，利用设备带的模具完成。5.11内件安装5.11.1锅炉内件主要有安装在锅炉顶部的疏水板过滤器，安装在侧面的旋风分离器，和安装在底部的水下孔板，以及进水、加药等管路四个部分。5.11.2内件的安装顺序为先安装顶部的疏水板过滤器组件；再安装侧面的旋风分离器挂件；然后是水下孔板组件和旋风分离器一起逐步退着安装，最后安装管路部分。5.11.3安装的难点是组件大都是用螺栓连接，预留螺栓眼不一定合适需要处理。5.11.4安装注意点：一是要保证密封，垫片要上全、把紧；二是各组件要安装垂直，固定牢固。5.12保温和钢架炉衣安装5.12.1在锅炉一次试压完后进行保温和钢架炉衣安装。钢架一律不得与炉管焊接。5.12.2注意炉壁四周的保温厚度不同，保温钉相应焊接不同的长度。5.12.3锅筒罩壳安装前应事先添好保温棉，与锅筒的其他保温要圆滑过渡。5.12.4保温铁皮注意外观成型质量，压边要横平竖直。6. 工法需用设备和材料针对3台65吨/小时蒸汽锅炉的安装任务，每台锅炉胀接炉管根数是1198根，其中51×4， 955根，76×4，171根，63.5×4，78根。每台锅炉胀接端头2396个。我们选用的主要设备材料如下。6.1炉管打磨设备：打磨机8台，76/63.5规格磨头4套，51打磨头8套；砂轮磨块3000付。打磨锅筒管孔的栅装内磨头3000个，规格均为120目纱布磨头。6.2主要胀管设备：电动胀管机6台，其中4用两备；90度转角传动牙箱8个，其中4用4备；胀管器数量按照每个胀管器胀100个端头考虑。6.3主要测量设备：内径千分尺:测量范围050mm，12把；075mm，4把；外径游标卡尺带数显功能：0200mm,12把。测量仪器在使用前均需要经过鉴定。7. 效益分析7.1采用四台电动打磨机同时作业，平均每个工作日能完成炉管打磨100根左右，打磨质量和速度都比较理想。7.2采用四台电动胀管机在上下锅筒同时胀接，每台锅炉胀接小组人数约16人。平均每个工作日能胀管110根左右，每台锅炉炉管胀接在14天左右，膜式壁的胀接和焊接在7天左右； 一台锅炉从锅筒安装开始到主体胀接完成约需用时30天。7.3 三台锅炉的胀接设备、材料费共约8万元。包括四个备用牙箱的购置，8台电动打磨机及打磨块的购置，部分胀管器的购置，炉管测量用量具的购置等。8. 应用实例8.1应用该工法的工程名称：哈萨克国扎纳诺尔第三油气处理厂3台 65-2.6/400-QT型锅炉的现场安装8.2地点：哈萨克国阿克纠宾地区扎纳诺尔第三油气处理厂 8.3设计标准：8.4结构形势：D型锅炉8.5开工日期：2006-10-258.6竣工日期：2007-11-258.7实物工作量：锅炉总体外形尺寸长×宽×高为14.46×9.40×9.14m，由八个部分组成，上下锅筒、水冷壁、过热器、省煤器、平台梯子劳动保护、炉墙、燃烧器，烟风道系统，单台锅炉总重量140吨。8.7.1 锅炉主要参数锅炉形式：                            燃气锅炉全水管D型布置额定蒸发量：                               65t/h额定出口蒸汽压力：                         2.6MPa（表压）额定出口蒸汽温度：                         400给水压力：                                 3.0MPa（表压）给水温度：                                 120排烟温度                                   158锅炉主要结构尺寸炉膛宽度×高度（水冷壁中心距）              3337mm×5500上下锅筒中心标高                             6494，994mm 上下锅筒外形尺寸上锅筒（内径×壁厚×全长mm）           （1400×48×10934）下锅筒（内径×壁厚×全长mm）           （ 900×32×10934）8.7.2主要炉管胀接工作量上锅筒（1198根 ）:76×4，171根；63.5×4，78根；51×4， 955根；下锅筒（1192根 ）:63.5×4，171根；51×4，72根；51×3， 955根；8.8应用效果及存在问题：本工法经过哈萨克扎纳诺尔第三油气处理厂3台65吨/小时锅炉胀接施工成功运用，每台锅炉胀接炉管根数为1198根，其中76×4，171根；63.5×4，78根；51×4， 955根。实际胀管率控制在1.1%1.4%之间，一次胀接合格率在97以上，胀接效率在平均每天100120根炉管。胀接质量和效率都达到了较高的水平。8.9本工法只在哈萨克扎纳诺尔第三油气处理厂3台 65-2.6/400-QT型锅炉上应用。