[摘要]本文对余热锅炉的制造技术进行了分析研究，对管板的加工制造、换热管与管板的焊接、三通调节阀座的安装、热处理工艺的确定、浇注料的施工等关键技术环节的实施进行了探讨，以确保余热锅炉的质量和正常使用寿命。
[关键词]余热锅炉；管板；三通调节阀；浇筑料；焊接；热处理；施工
作者简介：郝兰（1977—），女，陕西兴平人，大学本科，高级工程师，南京天华化学工程有限公司压力容器设计审批员
随着常规化石能源的日益枯竭，世界各国越来越关注能源的节约和新能源的开发。节约能源除采用高能效的新设备和新工艺外，利用余热锅炉回收各类余热是提高一次能源利用率的重要手段。目前，国内锅炉产业普遍存在着产品档次较低、产品结构不尽合理、发展不平衡的问题。一是大量产品技术含量低、科技附加值低、产品档次较低、多数产品属于低价位、薄利润产品；二是余热发电行业为资金和技术密集型行业，需要大量的固定资产投资。余热锅炉作为关键设备，如何将富含能量的热介质回收汇集以及引出，进而通过余热锅炉进行能量转换，从设计环节到制造环节都存在一些技术难点。
余热锅炉由于其对抗氢腐蚀、耐高温氧化和高温强度的要求，通常采用铬钼钢材料。铬钼钢设备制造中主要有以下特殊要求：由于铬钼钢具有淬硬倾向大、焊后易出现冷裂纹、长期在高温下使用时在应力集中处可能会产生蠕变脆化，在制造铬钼钢制压力容器时，易产生延迟裂纹（冷裂纹），应提出控制焊前预热温度要求，还要保持焊接过程中的层间温度，焊后采取消氢热处理(DHT)或中间消除应力热处理(ISR)和最终焊后热处理(PWHT)，并在焊后24h内进行无损检检测；热处理后进行超声无损检测；热处理和水压试验后均需进行表面检测（优先选用MT，其次PT检测）等等，务必要求控制好各个制造环节，才能保证设备的正常运行。因此在生产制造各环节技术的开发、掌握和控制十分重要。
1制造技术开发内容、目标和关键技术
(1)主要内容和目标
通过对余热锅炉设备制造过程进行详细的讨论分析，确定制造工艺过程中各环节的质量控制点和控制方案，研究归纳出一种结合更精准的加工设备、更可控的制造指标和更严谨的制造过程控制的加工方案，实现制造加工的余热锅炉设备返修率低、材料利用率高、满足设计要求、提高设备使用寿命的目标。
(2)关键技术
通过讨论研究，确定影响余热锅炉设备使用寿命和工艺性能的最主要因素有：挠性管板加工质量精度、换热管和管板焊接接头质量、耐热三通调节阀安装精度、设备整体热处理质量和浇注料的施工控制等。对以上重要制造环节，分别提出详细的制造加工措施和控制方案，采用高精度卧式镗铣加工中心整体加工挠性管板，配钻管板和支撑板；采用全进口自动深孔管板/管子内孔焊机焊接换热管和管板接头；通过设置定位工装确保三通调节阀安装精度满足设计要求；通过经验证的详细可控的热处理工艺确保废热锅炉设备热处理质量；用良好的浇注料施工保证余热锅炉的耐热性；通过一套完整详细的方案，制造出满足工艺要求、质量稳定、使用寿命长的废热锅炉。
2关键技术的实现
2.1管板的加工制造
(1)考虑到管板制造的经济性，一般将整体管板分为肘节和管板两部分。肘节采用锻件，管板采用板材，下料时将管板和肘节留有适当的加工余量，管板与肘节组焊好后进行整体热处理。
(2)采用数控机床和高精度卧式镗铣加工中心加工废热锅炉挠性管板和肘节，确保管孔整体精度质量，管孔公差、孔桥宽度得到有效保证。
2.2换热管与管板的焊接
(1)首先将一换热管与管板组装到位，在焊接的背面装背气保护罩，其中背气保护罩为分瓣结构，以便将换热管与管板焊接位置背面罩住；为了保证焊接时的空间，每焊一排管头后再组装下一排换热管，由最底部一排焊起，直至最上方一排，应保证逐排焊接的顺序。
(2)在焊接过程中需不间断地通入氩气，采用自动深孔管板/管子内孔焊机焊接换热管和管板接头，确保焊接电流稳定，焊缝成型整齐美观，焊接渗透率得到有效提高（间隙腐蚀得到有效控制），接头质量得到有效保证。
(3)焊后拆去背气保护罩，换热管与管板全焊透即为合格。
2.3三通调节阀座的安装
三通调节阀座的安装要保证调节阀接管中心与三通调节阀座的中心在同一轴线上。
(1)首先将组装好的调节阀接管转动至最高点，从接管法兰中心引一铅垂线，测量中心管端部至铅垂线的距离L，加工三通管长度至L，然后再装配。
(2)调节阀和三通阀座需到使用现场进行安装，待组装后对三通阀座和三通管之间进行施焊。
2.4热处理工艺的确定
余热锅炉设备的主体材料一般为壳程Q345R，管程15CrMoR。
(1)管板热处理。管板焊接成型后进行整体热处理，热处理温度670℃。
(2)壳程热处理。壳体与管板、换热管焊接后进行整体热处理，热处理温度620℃，此阶段热处理为消除壳体焊缝应力。
(3)换热管管头热处理。对换热管与管板的焊缝进行局部热处理，热处理温度670℃。
(4)管箱热处理。管箱焊接成型后进行整体热处理，热处理温度670℃。
(5)管板与壳程、管箱环缝局部热处理。管箱与管板焊接后对管箱与管板之间的焊缝、管板与壳程之间的焊缝进行局部热处理，热处理温度670℃。
2.5浇注料施工中注意事项
(1)施工环境。施工温度宜在5~30℃，所用水pH值宜在6.5~7.5之间，如在露天施工需注意采取防雨水措施，以免浇注料受到浸泡。
(2)锚钉。锚钉需与管箱内壁焊接牢固，以免脱落，且在锚钉V型处需均匀绕一层黑胶布或刷一层沥青作为膨胀间隙。
(3)浇注料的施工。每层浇筑料在浇筑时需用模板进行测量，保证其厚度均匀，且每一层浇筑料都必须压实；如浇注料存在施工缝时，施工缝应做成阶梯状，以便施工缝两侧的浇注料形成密封。
3技术指标
4结语
通过采用以上关键技术制造的余热锅炉，经过用户长时间连续运行，完全满足了恶劣的工况条件（如高温、高压、热流强度大、锅炉受压元件热应力大等），同时也使高温工艺气体的温度和冷却速度得到了有效控制，充分证明了关键制造技术环节保障的重要性和必要性，得到用户广泛好评。
参考文献
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作者：郝兰 张朝 单位：南京天华化学工程有限公司
