高压加热器制造生产过程

度及尺寸符合要求。
２．２．１．２ 焊前清理：坡口表面２０ｍｍ范围内清
除油污、水迹及污物。
２．２．１．３ 焊接方法：焊条电弧焊。
２．２．１．４ 焊接工艺参数见表４。
２．２．１．５ 焊前预热１００～１５０℃，严格控制预热
温度，并用远红外线测温仪不断测温。
２．２．１．６ 焊接控制层间温度不大于２００℃。每焊
Ｓｉ
Ｍｎ
Ｍｏ
Ｃｒ Ｖ Ｎ ｂ
０．１７～０．３７ １．１０～１．４０
０．２０～０．３５
≤０．３０ － －
注：对真空碳脱氧钢，允许 Ｓｉ 含量小于或等于 ０．１２％
Ｐ
Ｓ
Ｎｉ Ｃ ｕ
≤
０．０２５ ０．０１５ ０．３０ ０．２５
公称 厚度 ｍ ｍ
≤ ３００
＞ ３００～５００
＞ ５００～７００
完一层，清理干净药皮、飞溅并用角向磨光机打
图 ３ 水室接管焊接坡口
磨见金属光泽。
焊层 １ ２ ３
４ 层以上
焊材牌号 Ｊ５０７ＲＨ Ｊ５０７ＲＨ Ｊ５０７ＲＨ Ｊ５０７ＲＨ
焊材直径 ｍ ｍ φ３．２ φ４．０ φ４．０ φ５．０
表 ４ 焊接工艺参数
焊接电流 Ａ 焊接电压 Ｖ
９２～１２０
２０～２２
１５０～１８０ １５０～１８０
化工Байду номын сангаас备
问题与对策
高压加热器制造生产过程
王凤英 卫先勇 韩家发 （济南市压力容器厂，济南 ２５００２２） 陈蓉（济南市锅炉压力容器检验研究所，济南 ２５０００２）
摘 要：本文以一种正置立式Ｕ形管式高压加热气为例探讨高压加热器主要部件的制造及检验，并 着重对水室各部件、管板及管束的制造与检验进行了详细的介绍。
横向
４１０～５３０
２５５
２４５
２３５
２１
１９
注：①在壁厚≤ ３ｍｍ，外径≤ ３０ｍｍ 的管子，最小值可降低 １０ＭＰａ 。
缺口冲击功≥ Ｊ （Ｄ Ｖ Ｍ —试样）
横向 ２７
从表６及表７中可以看出ｓｔ４５．８是一种低碳钢 钢管，其可焊性非常好。无需焊前预热和焊后热 处理。只要工艺适当就可得到优质焊缝。
表２ ２０ＭｎＭｏ锻件力学性能
热处理 状态
回火温 度℃≥ Ｒｍ／ＭＰａ
拉伸试验 σｓ ／ＭＰａ
≥
冲击试验
δ５／ ％ 试验温度℃
Ａｋｖ／Ｊ ≥
５３０￣７００
３７０
１８
淬火＋回火 ６００ ５１０￣６８０
３５０
１８
０
３４
４９０￣６６０
粉检测）。
２．２．２．２ 为了提高检测灵敏度，选用连续湿磁
２．２．２ 水室接管的检验
法进行表面探伤。
２．２．２．１ 无损检测选用超声波检测，选择壳体 内外表面和接管内表面做检测面，采用 ５ Ｐ １ ３ Ｘ１３Ｘ４５、５Ｐ１３ Ｘ１３Ｘ６０、５Ｐ１３ Ｘ１３ Ｘ７０ 三种角 度的单斜探头在壳体内外表面做一次波检测，参 考反射体为ф １ ． ５ ｘ ３ ０ ｍ ｍ 横孔，又采用 ５Ｐ１０ｘ１２ｘ２ 直探头在接管内表面检测，参考反射 体为ф １．５ｘ３０ ｍｍ 横孔。采用 ４种角度探头在三 个可接近方向对焊接接头进行检测，第一是大大 提高了方向性缺陷的检出能力，第二是与 ＪＢ ／ Ｔ４７３０－２００５ 标准（斜探头的参考反射体为ф １． ５ｘ３０ ｍｍ 横孔，直探头的参考反射击体为ф ２ 平 底孔）不同， 斜探头与直探头的参考反射体都是ф １．５ｘ３０ ｍｍ，因此斜探头与直探头间的检出结果具 有可比性，第三是通过不同角度、不同接近方向
３ 管板 ３．１ 堆焊目的 管板材质为２０ＭｎＭｏ 和换热管材质Ｓｔ４５．８φ １９ × ２，管板与换热管焊后要进行热处理，热处 理时管板与换热管壁厚相差较大，受热面不均 匀，温差较大，导致延伸率不一致，管板会沿径 向和轴向同时延伸，这使得最外层换热管的外侧 受力最大，焊口极易产生裂纹。为了解决这一矛 盾，我们先在管板上堆焊一层低碳钢（堆焊 Ｈ０８Ａ），焊后进行热处理，然后再进行管板堆焊 层与换热管焊接。 ３．２ 堆焊工艺 ３．２．１ 堆焊前的准备 堆焊前做机加处理表面，粗糙度达到６．３ｕｍ；
３３０
１８
硬度试验
ＨＢ
１５６￣２０８ １３６￣２０１ １３０￣１９６
焊层 １ ２ ３ ４
５ 层以上
焊材牌号 Ｊ５０７ＲＨ Ｊ５０７ＲＨ Ｊ５０７ＲＨ Ｈ１０Ｍｎ２＋ＨＪ４３１ Ｈ１０Ｍｎ２＋ＨＪ４３１
表３ 焊接工艺参数
焊材直径 ｍ ｍ 焊接电流 Ａ 焊接电压 Ｖ 焊接速度 ｃｍ／ｍｉｎ
φ４．０
１５０－１８０
２０－２２
１３～１６
φ５．０
２００－２４０
２０－２２
１３～１６
φ５．０ φ４．０
２００－２４０ ７５０－８００
２０－２２ ３６－３８
１３～１６ ３０～３２
φ４．０
７５０－８００
３６－３８
０～３２
备注
５ 层以上为多层多道焊
除油污、水迹及污物（见图 ２）。 ２．１．１．２ 焊接方法： 埋弧自动焊＋焊条电弧焊。 ２．１．１．３ 焊接工艺参数见表３。 ２．１．１．４ 焊前预热１００～１５０℃，严格控制预热
２．１．１．７ 焊后进行外观及尺寸的检查，并于２４ 小时后进行无损检测。
２．１．１．８ 根据技术要求，环焊缝１００％射线＋ ２０％的超声波复检，按ＪＢ／Ｔ ４７３０ －２００５ＩＩ级合格。
２．１．２ 水室环焊缝的检验
２．１．２．１ 板厚为 １００ｍｍ 常规的射线机无法进 行，只能选用γ源透照。
２．１．２．２ 根据厚壁焊接特性，焊后容易产生裂 纹缺陷，由于γ射线对裂纹的检出率低，因此附 加超声波复检，但是超声波检出率与人的因素及 探伤工艺的选择及探头的选择对探伤结果有较大 的影响。在常规检测中，通常采用单探头检测，但 单探头对产生或存在垂直于焊缝表面的横向裂纹 是不易检出的，因为这些缺陷的反射面与入射波 声束轴线的倾角太大，极易造成漏检。针对此特 殊原因，采用串列法就可检出横向缺陷。
２ 水室 水室的材质主要为 ２０ＭｎＭｏ，２０ＭｎＭｏ 钢是 一种低合金钢，是压力容器常用的锻件，钢的热 加工和焊接工艺性能良好，无回火脆性倾向，经 调质处理抗拉强度 Ｒｍ 可达到 ６００ＭＰａ 以上。钢有 白点敏感性并略有过热倾向，材质的化学成分见 表 １，力学性能见表 ２。 －３８ －
图 １ Ｕ 管式高压加热器 ２．１ 水室环焊缝的焊接与检验 ２．１．１ 水室环焊缝的焊接 ２．１．１．１ 焊前清理：坡口表面２０ｍｍ范围内清
表 ６ Ｓｔ４５．８ 化学成分
Ｃ ≤０．２１
Ｐ
Ｓ
Ｎｉ Ｃ ｕ
Ｓｉ
Ｍｎ
Ｍｏ
Ｃｒ Ｖ Ｎ ｂ
≤
０．１～０．３５①
０．４０～１．２０
－
－ － － ０．０４０ ０．０４０ － －
注：①如果钢是用铝来镇静的或是在真空中脱氧，则硅的含量允许低于下限 ０．１０％。
－４１ －
化工装备
问题与对策
－４０ －
化工装备
问题与对策
堆焊表面要做磁粉或渗透检测，要求表面不得裂 纹、成排气孔，并符合 ＪＢ／Ｔ４７３０ 标准 ＩＩ 级要求。
温度，并用远红外线测温仪不断测温。 ３．２．２．４ 焊接控制层间温度不大于２００℃。每焊
３．２．２ 焊接工艺 ３．２．２．１ 焊接方法采用埋弧自动焊。 ３．２．２．２ 焊接工艺参数见表５。
表 ５ 焊接工艺参数
焊接电流 Ａ ６００～６５０ ６００～６５０ ６００～６５０
焊接电压 Ｖ ３４～３６ ３４～３６ ３４～３６
焊接速度 ｃｍ／ｍｉｎ ３０～３２ ３０～３２ ３０～３２
备注
度为 １２ｍｍ。 ３．２．４ 热处理 焊后进行６２０￣６４０℃消应热处理，严格按照热
处理工艺卡执行，注意控制加热速度、保温时间 及炉内温差。
３．２．５ 机加工 热处理后进行机加工，复层高度不小于 ７ｍｍ。 ３．３ 管板钻孔 ３．３．１划线 均流板与管板配套钻孔，管板与挡气板配套 钻孔，在均流板上划出管孔位置线，在管板上画 吊装孔、通气孔的位置线；在挡气板上画出拉杆 孔的位置。 ３．３．２钻孔 ３．３．２．１先直径φ１１的钻头钻通孔，深度约为 ２ ６ ｍ ｍ ，注意进给量和切削速度。 ３．３．２．２在管板上用直径φ１５．８普通麻花钻头 钻，再用加长钻加深孔φ １５．８长度。 ３．３．２．３用带导向的φ１６．２５的扩孔钻钻扩各孔。 ３．３．２．４正面堆焊一侧倒角２×４５°，用锪钻９０°，
温度，并用远红外线测温仪不断测温。 ２．１．１．５ 焊接控制层间温度不大于２００℃，每焊
完一层，清理干净药皮、飞溅并用角向磨光机打 磨见金属光泽。
２．１．１．６ 焊接完毕４层２４小时后做一次超声波 检测，如发现超标缺陷需进行返修，如果没有发 现焊接缺陷则重新预热到 １００～１５０℃进行焊接， 这样做的目的是及时发现焊接缺陷，从而减少焊 接返修量。
３．３．３．３管板孔应严格垂直于堆焊层表面，其 垂直度为 ０．１５ｍｍ。
３．３．３．４检查工具为游标卡尺和内径千分尺、 盒尺、拐尺等。
４ 管束 ４．１ Ｕ换热管制作及检验 ４．１．１ 简介 换热管材质为Ｓｔ４５．８，标准为德国工业标准 ＤＩＮ １７１７５，其性质介于 ２０ ＃和 ２０Ｇ 管之间的一种耐热 无缝钢管。其化学成分见表 ６，机械性能见表 ７。
２０～２２ ２０～２２
２００～２４０
２０～２２
焊接速度 ｃｍ／ｍｉｎ
备注
１３～１６
１３～１６
１３～１６
１３～１６ ４ 层以上为多层多道焊
２．２．１．７ 焊后进行外观及尺寸的检查，并于 的探头对同一缺陷反射回波波幅和波型的比较分
２４ 小时后进行无损检测（超声波检测＋表面磁 析，有利于对缺陷波型的理解和判定。
２．１．３ 焊后进行６２０￣６４０℃消应热处理，热处 理时应严格按照热处理工艺卡执行，注意控制加 热速度、保温时间及炉内温差。
２．２ 水室接管的焊接及检验 ２．２．１ 水室接管的焊接 根据图样及标准的有关要求，对于水室两测 接管的坡口及焊接检验要求如下（见图 ３）。
－３９ －
化工装备
问题与对策
２．２．１．１ 按图所示加工坡口，并保证坡口的角
完一层，清理干净药皮、飞溅并用角向磨光机打 磨见金属光泽。
３．２．３ 焊后检查
３．２．２．３ 焊前预热１００～１５０℃，严格控制预热
焊后进行外观及尺寸的检查，焊后复层总高
焊层 １ ２ ３
焊材牌号 Ｈ０８Ａ＋ＨＪ４３１ Ｈ０８Ａ＋ＨＪ４３１ Ｈ０８Ａ＋ＨＪ４３１
焊材直径 ｍ ｍ φ４．０ φ４．０ φ４．０
图 ２ 水室环焊缝坡口
化工装备
问题与对策
表１ ２０ＭｎＭｏ钢化学成分
Ｃ ０．１７～０．２３
表 ７ Ｓｔ４５．８ 机械性能
抗拉强度 屈服强度①≥ＭＰａ
ＭＰａ
延伸率≥％ （ Ｌ＝５ｄｏ）
壁厚≤ １６ １６ ＜壁厚≤ ４０ ４０＜壁厚≤６０ 纵向
背面倒角 １ × ３０°，用锪钻１２０°。 ３．３．３检验 ３．３．３．１ 相邻两孔间距偏差正面（管程端）小
于± ０．３ｍｍ，反面（壳程端）小于± ０．５ｍｍ，任 意数孔间累计偏差正面小于± １．０ｍｍ，反面小于 ± １．５ｍｍ。
３．３．３．２ 大于 ９６％ 的孔桥宽度不小于 ３．９７５ ｍｍ，最小孔桥宽度不得小于 ２．８５ｍｍ，数量不超 过 ５ 个。
关键词：水室焊接与检验 管板制造 Ｕ 形管弯制 质量检查
１ 高压加热器的分类 １．１ 按压力分类：按照不同的管侧（给水侧） 压力，加热器分为高压加热器以及中压高加热器。 在电厂，凡属给水泵出口以后的加热器都称为高 压加热器。但对于制造厂而言，管侧设计压力大 于等于 １０ＭＰａ 的高压加热器归属高压容器类，按 容器分类属三类容器，在制造过程中对于其材料、 加工、焊接、检验甚至运行、检修要求都较严格。 而对于管侧设计压力不大于 １０ＭＰａ 的高压加热器 归属为中压容器类，按容器分类为二类容器，在 制造等过程中对其的要求比三类容器低得多。这 类中压机组的高压加热器在实际归属为中压加热 器。 １．２ 按结构分类：目前高压加热器可按水室配 水和传热管的不同形式以及两者的结合进行结构 分类。按水室配水形式分为板式和集箱式两种。 １．３ 本文以一种正置立式Ｕ形管式高压加热器 （具有人孔）为例探讨高压加热器主要的部件制造 及检验过程（图 １ 所示）。