自80年代初期引進美國CE公司的鍋爐技術以來，上海鍋爐廠有限公司制造的300、600MW機組鍋爐的末級再熱器一直采用梳形密封板與受熱面管子相焊的結構。隨著目前用戶要求的提高、鍋爐運行工況的復雜化，對再熱器尤其是末級再熱器的材料要求也越來越高，目前普遍采用T91管子，梳形密封板材為12CrlMoV，這樣密封板與管子間的焊接成為異種鋼焊接，容易產生焊縫質量問題。本文就這一問題進行分析研究，并提出了解決這一質量問題的基本方法。
1、問題的提出
在300MW、600MW機組鍋爐末級再熱器中，采用了梳形密封結構，如圖1所示。梳形密封板的梳形部分與管子相焊，板的外側與支承板焊接，構成管屏支吊裝置，起到密封和支撐作用。這種結構是從美國CE公司引進的，長期以來一直使用。然而，隨著鍋爐容量不斷擴大、負荷的不斷變化、鍋爐啟動頻繁以及業主要求的提高等因素，末級再熱器管子的材料由12CrlMoV、12CrlMoWVTiB等發展到現在用T91。因而產生密封板與管子間的異鋼種焊接現象，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
由于梳形密封板制作復雜，往往達不到圖紙要求，與管子相焊后產生局部區域焊縫堆積，甚至焊穿管子，特別是與T91管子相焊后，導致T91管子產生裂縫。這種現象我公司多次發生，直接影響生產進度和周期，以及造成原材料的不必要的浪費。因此，解決300、600MW機組鍋爐末級再熱器穿過爐頂處的密封問題，成為設計制造中的一個難題。
2、原因分析
梳形密封板與焊接末級再熱器管屏管子產生的質量問題，經過我們多次分析研究，認為產生問題的主要原因有以下幾個方面：
2.1梳形密封板制作復雜，要求高
由于梳形密封板制作要經過沖齒、折邊，而沖齒、折邊后密封板變形較大，梳形密封板橢圓形缺口與管子裝配后不是圓形，而是大三角形，造成管子與密封板之間的間隙過大，最大的約5—6mm，嚴重影響了密封板與管子的裝配質量，密封板與管子相焊后，造成局部區域焊縫堆積及應力集中，甚至管子被焊穿。另外由于梳形板起支承作用，梳形板厚度由管屏的重量和寬度所定，末級再熱器采用的梳形密封板厚度需達6mm，而末級再熱器管子壁厚為4mm，這樣，梳形密封板與管屏相焊后容易造成管子應力過大而產生裂縫。
2.2裝配難度較高
由于梳形密封板制造中的誤差，在裝配時，為了減小密封板和管子之間的間隙，不得不在大平臺上用烤槍一個齒一個齒地烤，再用大錘打靠，然后才焊接，這樣不僅給裝配、焊接工序增加了許多困難，而且大大增加了工人的勞動強度，又破壞了表面的美觀。同時由于裝配時管屏采用單面焊接，一面焊好后，再翻轉管屏焊另一面，這樣容易造成管子焊縫冷熱不均，起弧點和收弧點往往是同一點，使焊縫收縮后產生裂縫。
2.3異種鋼焊接
由于在末級再熱器中采用T91管子，因此管子和密封板之間的焊接為異種鋼焊接，密封板材料通常為12CrlMoV，容易產生焊接質量問題，再加上梳形密封板經過沖齒、折邊后產生的部分殘留應力在梳形密封板與管子相焊后得到釋放，以及局部區域的焊縫堆積等原因，導致管子產生裂縫。
3、結構改進
由于在末級再熱器密封板焊接中多次出現質量問題，有必要去尋找一種安全、可靠的結構，從根本上解決這一問題。本著結構簡單、制造方便、能保證產品質量的原則，我們設計了如圖2所示的結構，該結構有以下特點：
3.1采用定位密封板
從上面分析可以看出，造成管子產生裂縫的重要原因之一是采用梳形密封板結構。現將梳形密封板改為定位密封板后，可避免由于梳形密封板加工復雜、制造困難而產生的偏差及給裝配帶來的困難、梳形偏差在管子裝焊“校正”過程中對表面質量的影響及焊縫堆積等。同時這一結構的焊接比圖1所示的結構要方便，使得焊接質量能得到進一步的提高，從而解決了所存在的問題。
3.2采用套管
從圖2中我們可以看出，末級再熱器管子和定位密封板連接處加了過渡段套管，對該套管的要求是：材料牌號最好和管子一致，且壁厚要薄，不超過4mm。采用這一結構的最終目的就是解決與管子進行異種鋼焊接的問題，使焊接變形轉移到套管上，從而保證管子的焊接質量。
3.3加工過程簡單
改進結構后，對各零件的加工和裝配為：套筒根據末級再熱器管子的直徑，選取一定長度管子進行兩端倒毛刺加工即可；在定位密封板加工時，取8mm厚度、一定長度和寬度的鋼板，統一劃線后，根據末級再熱器管子直徑進行鉆孔，然后再根據套簡直徑進行沉孔，沉孔深度3mm。兩零件加工好以后，在管子上劃線，將管子裝入套筒，并與套筒相焊，再將套筒嵌入定位密封板中，以保證再熱器管子之間的節距，然后再將套筒與管子相焊，完成整個裝焊過程。另外從整個結構的受力情況來看，管屏重力通過套筒傳給定位密封板，由定位密封板傳給支承板，再由支承板傳給兩側端板且最終傳至吊耳，較好地解決了力的傳遞問題，結構比較合理，并可避免在原結構中因直接把吊耳焊于管子上而在起吊時拉壞管子問題（因再熱器管壁較薄）。可見該結構簡單、安全可靠。
4、結構改進受力分析
從圖3中（圖2結構）可以看出，管屏、定位密封板、支承板和端板組合后，其整個結構的斷
在各結構尺寸相等（或類似，針對不同部分）的情況下，我們從已通過的計算所得到結論是：
W1≈W2
也就是說，在其它受力條件相等的情況下，如管屏重量相等，則彎矩M相等，那么改進后的彎曲應力(G= M/W)與改進前幾乎相等。但從圖中我們可以看到，改進后所用的材料比改進前少，制造又方便。
5，結論
末級再熱器密封板結構改進以后，在信陽電廠、井岡山電廠等多項工程中使用，未發生任何質量問題，由此可見，這一結構改進是成功的，既簡化了工藝，又保證了質量。
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