一种火力发电机组空冷管道制作工艺方法与流程

本发明涉及管道制作技术领域，具体涉及一种火力发电机组空冷管道制作工艺方法。

背景技术：

火力发电机组空冷管道结构复杂，异形件较多，如弯头、三通的放样及成型制作难度大，尤其是半封闭蒸汽分配管道的制作更为此结构形式的制作过程增加了难度。为此，针对此类工程实际，开发了针对此工程的制作工艺。这些工艺技术经过在某项目空冷管道的制作中，其效果是明显的，工艺技术是成功的，在施工过程中采取可行的技术措施和严格的控制手段达到了预期的效果。

技术实现要素：

为此，本发明提供一种火力发电机组空冷管道制作工艺方法，以解决现有技术中上述问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，一种火力发电机组空冷管道制作工艺方法，包括以下步骤：步骤s100、根据施工图，编制作业指导书；步骤s200、进行板材复验，依次进行钢板喷砂、样板制作及样板检查，同时，依次进行钣金展开、余量控制及排版编程；步骤s300、进行板材拼接，进行数控下料及手工号料，进行净尺寸下料以及留荒料下料；步骤s400、进行卷制成型，其中，直管一次成型并进行铁皮样板检查，锥段分区域成型并进行立体样板检查及弦长实时监测，导流板卷制并进行铁皮样板检查；步骤s500、进行曲率检查，二次号料，进行周长检查、引头切割以及椭圆度检查；步骤s600、进行整体拼装，包括弯头拼装、三通拼装以及四通拼装；步骤s700、进行尺寸复验；步骤s800、进行焊接及探伤；步骤s900、进行打磨交工。

进一步地，在步骤s200的钣金展开过程中，直段筒节的展开依照中径展开，采取手工放样，留有焊接收缩余量及现场安装余量；弯头的钣金展开中将实际切割的轨迹进行调整，即遵循圆弧长与弦长的差值≤5mm的原则，对弯头进行间断取点放样，实际取点间隔为50-100mm，对于铲坡口的断面以中径为基准进行放样，而不铲坡口的断面则以实际接触面进行展开；所有构件的展开都打上90°、180°、270°以及360°分度线；卷制成型后的构件确保一致并符合图纸要求；端面的倾斜偏差不大于外径的1％且≤3mm；弯头周长的允许偏差为公称直径大于1000mm时，允许偏差为±6mm；公称直径小于等于1000mm时，允许偏差为±4mm；三通的展开符合图纸要求，分为大小口、嵌入段、导流弯和下部的直段，先制成直段筒节，成型后再二次号料。

进一步地，在步骤s400的卷制成型过程中，对于直段的卷制，仅用铁皮样板来校正，并打上90°、180°、270°以及360°的分度线，对于大小口属于锥段且其弧长方向每点的曲率不断的变化，采用两个立体样板来保证其锥度的精确度；预弯时，设有引头板；对中时，在筒体上以小口为基准，每隔100mm号出一道法线，在卷制时，法线始终与四辊机的上滚轴线处于垂直于侧辊的平面上，以相邻三条法线中间为基准，卷制方向始终按照此法线进行卷制；在卷制的过程中，每卷一区域，分别用样板进行比对和测量弦长，测量弦长方法为测量端头与所卷制区域中心法线处的弦长；对接纵缝处不得大于壁厚的10％且不大于3mm；距离管端200mm的对接纵缝不得大于2mm；其它部位不得大于1mm；卷管端面与中心线的垂直允许偏差不得大于卷管外径的1％且不得大于3mm，每米直管的平直度偏差不得大于2mm；校正时，每节筒体第一次用胎膜压完后，用立体样板检查成型误差量，根据成型误差量加校正板条给予校正；若加板条后，筒体成规律性地变化，考察每次回弹量，加板条就可直接校正，若筒体局部存在不规则变化，局部就需另加板条加以校正，同时还应在筒体上用立体样板划出成型轮廓线，确定尺寸检查点，用尺寸直接进行局部成型检查。

进一步地，在步骤s600的整体拼装前，需满足的要求为：现场拼接的接口处，周长与图纸误差不大于2mm，椭圆不大于5mm；场内拼接的接口处，相邻两端误差不大于2mm，椭圆不大于5mm；卷管端面与中心线的垂直允许偏差不得大于2mm，每米直管的平直度偏差不得大于2mm；将每段筒体处理合格后，才能进入预装，整体拼装必须在坚实的地面上进行，拼装前应铺设拼装操作平台，自下而上分段进行。

进一步地，在步骤s600中，进行半封闭管线的组装及焊接，在卷制前制作胎具，胎具的主梁应采用工字钢，并校直至±2mm范围内，组装过程中采取反变形措施，在胎具焊接过程中应随时检查尺寸的准确性；焊接完毕后，找平胎具并固定牢靠防止发生位移。

进一步地，在步骤s600中，边板与筒体组对过程中，组对前进行筒体焊接矫正及尺寸检查，筒体的内坡口检查修整打磨；将边板与筒体的装配尺寸换算成可测量尺寸并标识于车间制作图纸；边板与组装胎具应固定牢靠，在边板上画出定位点并沿长度方向画好装配线，焊接临时支撑；将筒体吊上边板，将中心及定位尺寸找正并检查边板与筒体的焊接间隙，点焊筒体与边板。

进一步地，步骤s600的整体拼装完成后，进行拼装检验：筒体钢板圈上口应水平，高低差≤4mm，检查筒体垂直高度差±5mm。

进一步地，步骤s600的整体拼装完成后，进行拼装检验还包括：外壳钢板圈半径与设计值的偏差为±5mm。

进一步地，步骤s600的整体拼装完成后，进行拼装检验还包括：检查现场组对接口椭圆度，要求最大最小直径差不大于2d/1000，d为设计直径。

进一步地，步骤s600的整体拼装完成后，进行拼装检验还包括：拼装配对口错边量和坡口端部间隙的技术要求应符合电焊的要求，横缝≤3mm；竖缝≤3mm；坡口端部极限偏差±3mm。

本发明具有如下优点：便捷安装及使用为基本出发点，辅之以切合实际的技术措施，保证了空冷管道的制作质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明一些实施例提供的一种火力发电机组空冷管道制作工艺方法的流程图。

图2为本发明一些实施例提供的一种火力发电机组空冷管道制作工艺方法的导流组件切割及放样图。

图3为本发明一些实施例提供的一种火力发电机组空冷管道制作工艺方法的导流三通组件及下料图。

图4为本发明一些实施例提供的一种火力发电机组空冷管道制作工艺方法的对中号出法线图。

图5为本发明一些实施例提供的一种火力发电机组空冷管道制作工艺方法的卷制方向图。

图6为本发明一些实施例提供的一种火力发电机组空冷管道制作工艺方法的校正示意图。

图7为本发明一些实施例提供的一种火力发电机组空冷管道制作工艺方法的弯头的拼装流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图7所示，本实施例中的一种火力发电机组空冷管道制作工艺方法，包括以下步骤：步骤s100、根据施工图，制作作业指导书；步骤s200、进行板材复验，依次进行钢板喷砂、样板制作及样板检查，同时，依次进行钣金展开、余量控制及排版编程；步骤s300、进行板材拼接，进行数控下料及手工号料，进行净尺寸下料以及留荒料下料；步骤s400、进行卷制成型，其中，直管一次成型并进行铁皮样板检查，锥段分区域成型并进行立体样板检查及弦长实时监测，导流板卷制并进行铁皮样板检查；步骤s500、进行曲率检查，二次号料，进行周长检查、引头切割以及椭圆度检查；步骤s600、进行整体拼装，包括弯头拼装、三通拼装以及四通拼装；步骤s700、进行尺寸复验；步骤s800、进行焊接及探伤；步骤s900、进行打磨交工。

针对此次施工的特点及难点，对整体施工过程进行了细分及优化，并结合现场安装的需要，得出制作空冷管道的工艺流程见图1。

纵观整个工艺流程，我们不难发现，管道制作过程中钣金展开，半封闭管线的卷制成型，弯头、三通的拼装是此次施工过程三个最重要的阶段：首先，钣金展开是整个工程的前提要点，它的精度不单单是满足设计时的需要，还必须达到方便卷制和便捷组装的精度要求；其次，管道的成型与校正在整个施工过程中起着承前启后的作用，是此次施工的中心环节；最后，半封闭管道及弯头、三通的组装是对施工质量的最后一次检验；通过预装，之前所有没有显现出的问题都会在此刻反映出来。

针对施工过程中可能出现及已经出现的问题，我们将空冷管道施工的技术要点总结如下。

如图2所示，弯头的钣金展开是本项目的基础，而作展开的先决条件是知道组成展开图的所有线条的实际长度；考虑到在实际的下料组对的过程中，并不可能也并非必须将所有的实线长均求出，我们将实际切割的轨迹进行调整，即遵循圆弧长与弦长的差值≤5mm的原则，对弯头进行间断取点放样，实际取点间隔为50-100mm；第一、由于弯头的断面是曲线，对于铲坡口的断面以中径为基准进行放样，而不铲坡口的断面则以实际接触面进行展开(斜截管高端按里皮放样，斜截管低端按外皮放样)；第二、为了控制组对时的误差，所有构件的展开都打上90°、180°、270°、360°分度线(在数控切割过程中嵌入2mm豁口)；第三、考虑到避免组对过程中十字焊缝的出现及力学性能的均衡，同一弯头的展开会有不同的形式(对接位置由90°180°270°360°组成，但不唯一)，卷制成型后的构件确保一致并符合图纸要求；第四、端面的倾斜偏差不大于外径的1％，且≤3mm；第五、弯头周长的允许偏差应符合：公称直径大于1000mm时，允许偏差为±6mm；公称直径小于等于1000mm时，允许偏差为±4mm。

由于三通的成型比较复杂，为了确保组对的精度，特将各种形式的三通进行了不同的拆分和调整；不论做出怎样的拆分与调整，都应已符合图纸要求为前提，方便卷制组对为目地，有效合理的对结构进行分化；三通：分为大小口、嵌入段、导流弯和下部的直段(先制成直段筒节，成型后再二次号料)；图3从上至下所示分别为导流弯、嵌入段和大小口放样图。

由此可见，对于结构复杂的构件，我们进行制造的原则就是将其分化成简单可靠的单一结构体，再符之以有效的工艺方法，将其重新拼接组装；这样化难为易的拆分，首先让施工过程变得简化可控，其次使得我们的设备满足了构件的需要，更重要的是不仅满足了施工要求更提高了构件的下料精度，使后期的卷制及组对环节更加便利。

卷制成型：管道各个筒节的成型与校正在整个施工过程中起着承前启后的作用，对于不同的结构件我们采用不同的辊制方法；对于斜圆锥台、导流弯、嵌入段都属于没有锥度的直段，所以对于直段的卷制，仅用铁皮样板来校正，并打上(90°180°270°360°)分度线即可；但对于大小口属于锥段，且其弧长方向每点的曲率不断的变化，因此就必须用两个(大口及小口)立体样板来保证其锥度的精确度；锥段比直段更复杂，制作难度更大；因此，要确保筒节的制作质量，尤其是锥段的制作质量，就一定要确保每道工序的质量，而工序质量的保证是寻求合理的切合实际的制作工艺；考虑到四辊卷板机卷板工作性能，以及卷制板材的锥度与弧度，应先用一块废旧钢板做试卷，待达到锥度后，再进行锥体的正式卷制；正常卷制过程中不应随便乱动各调整点，特别是支撑辊。

预弯：由于只有钢版与上辊接触的部分才能得到弯曲，所以钢板的两端各有一段长度得不到弯曲，这段长度成为剩余直边；经过设备能力、节约资源、缩短工期等方面的综合考虑，设有引头板的方法最切实有效；选用此工艺不仅解决了单张炉壳两端剩余直边的出现，而且避免了两端特别是小口两端上翘的问题，为以后的预装打好了基础。

对中：如图4，由于锥段的特殊性，筒体每一断面的法线反应在平板上时不是平行的直线，所以在锥段卷制时，首先要在筒体上以小口为基准，每隔100mm号出一道法线；如图5，在卷制时，法线始终与四辊机的上滚轴线处于垂直于侧辊的平面上；以相邻三条法线中间为基准(abc区域以b法线为基准，bcd区域以c法线为基准，以此类推)，此区域内的卷制方向始终按照此法线进行卷制；在卷制的过程中，每卷一区域，分别用样板进行比对和测量弦长，测量弦长方法为测量端头a与所卷制区域中心法线处的弦长；例如卷制abc区域后测量ab弦长，卷制bcd区域后测量ac弦长，每当前一区域满足样板及弦长要求后再进行下一区域的卷制，以此类推，最终卷制klm区域，使得al弦长满足要求，且al自动重合成一条边，形成完整的合口。

样板与管内壁的不贴合间隙应符合以下规定：对接纵缝处不得大于壁厚的10％且不大于3mm；距离管端200mm的对接纵缝不得大于2mm；其它部位不得大于1mm；卷管端面与中心线的垂直允许偏差不得大于卷管外径的1％且不得大于3mm，每米直管的平直度偏差不得大于2mm；此方法良好的保证了锥段的滚制，特别是避免了筒体在滚制过程中出现串角的问题，使之后的校正量大大减少；此方法良好的保证了锥段的滚制，特别是避免了筒体在滚制过程中出现窜角的问题，使之后的校正量大大减少。

校正：在滚制的过程中，难免出现过弯或曲率不够的情况，通过立体样板的检查我们就可发现筒体各个位置上的成型缺陷；校正就成为必不可少的维修手段；就维修方法来说无非分为两种：热压与冷压；热压就是火焰校正，热压后的筒体成型效果很好，回弹量非常小，而经冷压后的筒体成型效果很不理想，回弹量比较大，有时回弹情况不一致、不均匀，一般都不能一次冷压成型，而必须通过火焰校正方法进行校正，才能最终成型；但由于大部分筒体都是净尺寸下料，火焰校正难免会产生一定的收缩量，使组对后的尺寸发生变化，且相当于对热压校正的部位进行了一次退火，改变了母材特对有的技术指标，增加了日后使用的不稳定性，为保证施工质量，冷压成型成了首要的选择。

在本次筒体卷制过程中，要求采用冷压成型工艺；为了控制好冷压成型质量，决定采取下述方法：每节筒体第一次用胎膜压完后，用立体样板检查成型误差量；根据成型误差量加校正板条给予校正见图6；(校正板条宽一般为40mm，厚度由误差值决定，板条数可视实际情况增多；其压制顺序为：先校高度方向；再校上下口方向)；若加板条后，筒体成规律性地变化，考察每次回弹量，加板条就可直接校正，若筒体局部存在不规则变化，局部就需另加板条加以校正；同时还应在筒体上用立体样板划出成型轮廓线，确定尺寸检查点，用尺寸直接进行局部成型检查；通过实施该工艺，较好地解决了锥段筒体冷压技术难关，为下一阶段的组装提供了良好的条件。

还需注意以下问题：钢板进入卷板机辊筒内，钢板端线应与辊筒平行；为此，可在卷板机边架设一台经纬仪来进行校正；卷板机压辊下降速度应缓慢进行，卷制过程中应用天车配合，防止钢板由于自重下垂，产生变形，影响弧度的形成；卷制过程中不断地用样板来核对钢板的弧度，完全吻合后，可以用角钢作支撑，保护钢板的弧度。

拼装前必须满足以下要求方可进入拼装阶段：现场拼接的接口处，周长与图纸误差不大于2mm，椭圆不大于5mm；场内拼接的接口处，相邻两端误差不大于2mm，椭圆不大于5mm；卷管端面与中心线的垂直允许偏差不得大于2mm，每米直管的平直度偏差不得大于2mm；将每段筒体处理合格后，才能进入预装；整体拼装必须在坚实的地面上进行，拼装前应铺设拼装操作平台，自下而上分段进行。

弯头的拼装参见图7所示，导流弯的拼装，弯头的拼装，三通组件的拼装。

半封闭管线的组装及焊接：半封闭管线，由于其没有实际的着力点，在卷制过程中，很难保证其合口的准确型，因此我们在卷制前，制作了胎具，以便保证其合口的精度；为了保证两侧边板的尺寸精度，边板与筒体的组对应在胎具上进行；所以，胎具的精度显得尤为重要；为保证刚度，胎具的主梁应采用工字钢；并校直至±2mm范围内，组装过程中采取适当的反变形措施(一般以胎具两头尺寸+3mm，中间-3mm为宜)；在胎具焊接过程中应随时检查尺寸的准确性，防止变形发生；焊接完毕后，找平胎具并固定牢靠防止发生位移；胎具长度应满足最长一节筒体的制作。

筒节卷圆：卷管前要做1/4～1/6圆周的样板，以校验卷管的圆度；预弯时一定要掌握好分寸，必须使用样板卡时刻参比，压弯角度无论大小均应进行处理，符合要求后方可进行下一工序；卷圆时不要一次性到位，应多转几圈进行微校以释放应力，并不时用样板参比；整圆要在接口处直接加弧度板以保证纵缝接口处的圆度；卷管前应将切割氧化铁清理干净；对于一些产生较大变形的筒节在纵缝焊接完成后可重新利用滚床进行校圆，以保证筒节的整体圆度和环、纵焊缝的对口错变量在标准范围内；卷圆后在每一个筒节距离管口200mm左右打多方向支撑(可用废料)以绝对保证每段筒节在组对前及组对过程中不产生大的弹性变形及塑性变形。

筒体组装：组装前，除应对因焊接和原材料自身产生的变形进行矫正外还要严格审查配料清单，看其是否严格按设计要求将纵缝均错开200mm以上并应错开现场开孔洞位置，蒸汽管段环缝距离至少500mm；组装时，宜采用卡具紧固零部件，以控制组装和焊接间隙，不宜采用点焊卡具定位的方法；组对时应将图纸角度尺寸转化为可测量尺寸；严格检查与控制错边量；筒节与筒节组对成筒体应在专用平台或胎具上进行，要保证两端周长及中心线样冲点相互对正，以保证各筒节组对后的的直线，并且在第一个筒节内设置斜拉撑，保证管口的椭圆度。

焊接顺序：单道焊缝焊接顺序：内侧采用埋弧自动焊+手工电弧焊(如果组对间隙不能满足埋弧自动焊要求时，适当在外侧用手工电弧焊焊接临时封底焊缝)、背面清根、外侧采用埋弧自动焊+手工电弧焊；筒体的焊接顺序：单筒节纵缝，筒节间环缝；每段管道均设置2个吊耳，吊耳的位置设置要保证吊起的管道水平及受力均衡，吊耳的垫板尺寸及厚度应经计算，焊接时要错开环缝和纵缝200mm以上，吊耳焊接角度应满足要求并且需进行着色探伤检验；管道编号按布置图的构件号编写，将编号用记号笔或油漆喷涂在距离管端口100mm处；偏心大小头的装配应严格检查控制并在制作完成后进行预拼装确认。

边板与筒体组对：组对前进行筒体焊接矫正及尺寸检查，筒体的内坡口检查修整打磨等；将边板与筒体的装配尺寸换算成可测量尺寸并标识于车间制作图纸；需特别注意大小头处的装配尺寸；边板与组装胎具应固定牢靠，在边板上画出定位点并沿长度方向画好装配线，焊接临时支撑；边板的长度应保证以避免影响密封板closingplate的装配；边板内侧对接焊缝磨平；将筒体吊上边板，将中心及定位尺寸找正并检查边板与筒体的焊接间隙，点焊筒体与边板；筒体与边板的组对及找正。

组对内部支撑和外加强圈/调整环(外加强圈/调整环与边板的焊接待边板调直后再进行)；筒体开口端多加一个内部支撑以防止发生张开变形；.边板和加强圈/调整环组对时应严实合缝，避免边板和加强圈/调整环之间产生过大的间隙，焊接时引起较大变形；外加强圈及内支撑与边板的过焊孔要足够大(r大于25mm或者将此位置先焊接一段)以保证边板焊缝的连续性和熔透性；保证外加强圈的图纸位置以及螺栓孔位置的一致性/直线度；两加强圈之间的距离及加强圈距管端距离的检验公差为2‰并不得歪斜以保证现场其它附件的顺利安装；支座的装配；支座(尤其是固定支座)的位置及其上螺栓孔应严格控制；支座基板焊接变形调校；调整环尽量减少拼接，双面坡口地面组焊且磁粉检测合格后与筒体焊接；调整环与边板连接处单面坡口；为便于现场安装及更好控制变径的圆度将调整环置于变径一侧并且其内径不得大于设计尺寸；密封板的组装，筒体应有坡口，密封板的尺寸及排水孔确认，组装时保证其位置及水平度/垂直度；与边板的焊缝(外侧易漏焊或因支座阻碍空间而不能很好的施焊，可以采取适当修整边板的方法或协调好支撑与密封板的前后焊接顺序)待边板调直后再焊；由于密封板位于蒸汽管道内部，在现场一旦发生泄漏其检查和修复相当困难，因此，此焊缝必须进行磁粉检测保证焊接质量。

焊接顺序如下：边板与筒体组对点焊、内支撑spacer焊接、调整环/加强圈/支座/密封板焊接、边板与筒体的内焊缝(重点检查和控制)、边板与筒体的外焊缝、边板与调整环/加强圈/密封板的焊接；附件的组装，风墙连接板应在同一直线，倾斜角度上；且焊缝高度应足够；人孔组装、注意法兰孔的布置方向，其加强板焊缝不得与筒体焊缝重合，错开100mm；脱胎调整，边板宽度方向平整，长度方向直线度(要求1/1000且最大10mm)调整，上下开口尺寸0～10mm(检查重点为与管束结合处)，筒体整体尺寸检查符合规范及spx要求；调整合格后完成边板与调整环，加强圈及密封板的焊缝；边板与筒体焊缝的渗漏检验；在每节筒体的两端筒节上打上的支撑防止发生较大变形。

对相邻的筒体端口在同一平台上进行试组对，应至少对第一列整列试装配以便发现偏差并及时整改。

分段拼装后，必须保证筒体孔、支撑座及转折点之间的总高度、角度符合设计要求方可进行后续工序；各部位允许偏差：筒体钢板圈中心对装配平台上检查中心的偏差值≤1/1000h，且≤10mm；筒体钢板圈上口应水平，高低差≤4mm；检查筒体垂直高度差±5mm；外壳钢板圈半径r与设计值的偏差为±5mm；检查现场组对接口椭圆度，要求最大最小直径差不大于2d/1000(d为设计直径)；拼装配对口错边量和坡口端部间隙的技术要求应符合电焊的要求：横缝≤1/10t(t为钢板厚度)，且不大于3mm；竖缝≤3mm；坡口端部极限偏差±3mm。

筒体预装调整好后，应在现场组对接口的两段筒节拼装位置处打好样冲眼标识方可发运。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。