超超临界锅炉水冷壁成排弯成型技术的研究

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1、超超临界锅炉水冷壁成排弯成型技术的研究为了解决目前高效率、低排放的能源和环保要求，大容量、高参数的煤电机组是当前锅炉技术的发展趋势，随着超超临界技术的大量推行，其高性能、高效率、低排放的优势浑然体现；但对于锅炉中要求结构紧凑、运行参数极高的受热面元件，其制作难度大大提高，尤其是锅炉水冷壁的成排弯技术；管子材料等级高、刚性强、延伸率低、弯曲半径小、回弹量难以控制等特点，使管屏的成排弯技术提出新的挑战；为此，江苏汇能锅炉有限公司针对超超临界锅炉水冷壁成排弯的上述技术难点，成立了技术攻关小组进行仔细研究、分析，并通过多频次

2、的反复工艺试验，解决了高等级材料成排弯质量和尺寸控制的难题，具体措施如下：1.材料性能指标分析：1.1.常用材料化学成分C%Mn%Si%P≤%S≤%Cr%Mo%V%Ni≤%15CrMoG0.12~0.180.40~0.7001.7~0.370.0250.0150.80~1.100.40~0.55----12Cr1MoVG0.08~0.150.40~0.70.17~0.370.0250.0100.90~1.200.25~0.350.15~0.30T120.05–0.150.30–0.61≤0.500.0250.0250

3、.80–1.250.44–0.65T230.04–0.100.10–0.60≤0.500.0300.0101.90–2.600.05–0.300.20–0.300.40SA213-T910.07-0.140.30-0.600.20-0.500.0200.0108.0-9.50.85-1.050.18-0.250.401.2.常用材料机械性能分析σbMPaσsMPaδ5%Hardness15CrMoG440~640≧295≧21--12Cr1MoVG470~640≧295≧21--T12≧415≧220≧30163HB

4、WT23≧510≧400≧20220HBWSA213-T91≧585≧415≧20250HBW1.1.常用材料的性能参数分析1.1.1.从国产材料的性能参数可看，其材料的合金成分相对较低，使抗拉强度、屈服强度相对较小；试验结果其延伸性能较好，说明国产材料抗变形能力小，容易收缩变形，延展性较好；1.1.2.从ASME材料的性能看，其材料除T12的合金成分相对较低，使抗拉强度、屈服强度相对较小外，其它材料的合金成分较高，抗拉强度和屈服强度均相对较高，试验结果其延伸性能也较差，说明ASME材料抗变形能力较强，不容易收缩变形

5、，延展性较差；2.成排弯质量的影响因素分析2.1.材料性能强度的影响2.1.1.材料合金成分和强度高低对成排弯的影响：材料合金成分越高，其材料的强度越高、延展性越差，抗变形能力强、成排弯时的回弹量大，弯曲角度较难控制；2.1.2.表面硬度和延伸率对成排弯的影响：表面硬度值也越大、延展性越差，不容易收缩变形，成排弯时的回弹量较大，弯曲角度难以控制；而且表面硬度越高，弯曲变形后越易产生裂纹和表面硬化；2.2.弯曲半径对成排弯质量的影响2.2.1.弯管原理，见下图1.1.1.弯曲半径越大，管子弯曲变形越小、弯曲曲率越小，成

6、排弯越容易弯制，弯头尺寸也容易控制，弯头尺寸指标（椭圆度、减薄率、波浪率和外形尺寸等）越能满足标准要求；1.1.2.弯曲半径越小，管子弯曲变形越大、弯曲曲率越大，成排弯越难易弯制，弯头尺寸难以得到保证，弯头椭圆度、减薄率容易超标，管子内测容易产生波浪率，外观尺寸较差，越难满足标准要求--见下图；1.2.薄壁管对成排弯质量的影响1.2.1.薄壁管的含义：管子名义壁厚与管子公称外径之比（t/Dw）小于等于10%的管子；薄壁管抗变形的刚性较差，成排弯过程中极易变形，难以保证弯头尺寸指标；1.2.2.薄壁管的影响因素：管子材

7、质性能、成排弯的弯曲半径、弯曲角度、弯曲过程中滚轮和拖板的夹紧力大小，都会对水冷壁成排弯管子的椭圆度、减薄率、波浪度和弯头外形尺寸造成较大影响；1.3.弯管模具对成排弯质量的影响；1.3.1.由于无芯弯管是在外力作用下，依靠滚轮和靠模的外形尺寸决定管子弯头形状和尺寸，故模具的加工曲线（双曲线）对管子弯曲变形后的尺寸极为重要；1.1.1.模具的外形曲线对不同刚性和强度的管子，变形量也不同，从而经常使弯管后的弯头存在机损、压痕和拉伤；为此，在调试过程中进行必要的修正；1.1.2.由于水冷壁成排弯是管子拼排后成屏状弯制的组

8、合弯，采用一组靠模组合弯制，靠模的间距和平行状况，对成排弯的弯制质量影响很大；再者，管屏的节距大小存在误差，因而要求靠模的间距随管屏节距的变化而随机调整，才能有效保障管子弯头外形尺寸和外观质量；1.2.成排弯制时，管子温度对弯管质量也存在影响；对成排弯进行适当内测加热，可改善成排弯时的弯曲成型、弯曲角度和弯后相关尺寸；2.弯管工艺和技术改进2.