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胀接工艺

八、胀接工艺

1.目的

为了保证锅炉受热面管子的胀接质量，确保胀接工艺及质量符合有关规范的规定及锅炉安全运行的技术要求，特制定本《锅炉胀接工艺》。

1.2.适用范围

本工艺适用于以水为介质的新装锅炉、锅炉中受热面管子的胀接工作的指导（不包括相同工作参数的机车、船舶锅炉和电加絷锅炉、原子能锅炉等）。

2.术语与定义

2.1.胀接：

胀接是利用管了塑性变性和锅筒的弹性变形的性质，将管子胀接到锅筒上。

也就是在冷态下，用胀管器对管子进行旋转辗压扩胀，使管子与锅筒管孔形成一个牢固而严密的接口。

胀接时，由于对胀管器锥形胀杆施加轴向压力，胀杆将力传递给胀珠，胀珠则给管壁以径向压力，在此挤压力下由于管子材质软，而使管孔与管壁之间的间隙全部堵严，管壁产生了永久变形。

如果继续胀下去，则胀珠所加给管壁的径向压力，一部分使管径继续扩大，另外一部分通过管壁传给管孔壁，使管孔扩胀。

在非过胀的情况下，管孔主要是发生弹性变形。

当胀管器从管孔中取出之后，加给管孔壁的径向压力消失，管孔壁要回弹收缩，从而把产生永久塑扩大了的管径的管子紧紧地挤住。

在孔壁与管壁的接触面上，形成了很大挤压力，因而保证了管子胀口的牢固与严密性。

2.2.试胀：

胀接工艺试验，以检验胀管器与材料的可胀性等工艺。

2.3.胀管不足：

管子未达到预定的或应有的扩胀程度，而使胀口结合面结合不严密。

2.4.超胀：

即胀管过度，胀管率超过了范围规定的数值，导致管板壁也发生了塑性。

3.胀管器的选择

3.1.胀管器的选择应符合下列要求：

3.1.1.壳体材料应符合GB/T699的规定；

3.1.2.胀杆及滚柱材料应符合GB/T1289的规定；

3.1.3.胀管器的胀杆及滚柱的工作表面粗糙度不大于

胀杆锥度应在1:

20～1:

40之间，滚柱的锥度应在1:

40～1:

80之间。

3.1.4.胀管器的滚柱工作表面硬度不低于HRC52，胀杆表面硬度应比滚柱工作表面硬度高HRC6～10。

3.1.5.胀管器的胀杆全长直线度不大于0.1mm。

3.1.6.胀管器壳体上滚柱巢孔中心线应与壳体的轴心线倾斜，其夹角为1°～2°（如下图）同一胀管器各巢孔的倾斜应一致，巢孔锥度应与滚柱锥度相匹配。

3.1.7.胀管器的滚柱数量不宜少于4个。

3.1.8.出厂胀管器盖板上应有产品规格钢印，并附有产品质量证明书等技术文件。

3.1.9.胀前应对胀管器进行下列检查：

3.1.9.1.胀杆和滚柱工作表面应无刻痕、压坑、碰伤等缺陷。

胀杆和滚柱的配合良好，滚柱与检查环规间的最大间隙a不大于0.2mm（如下图）。

3.1.9.2.胀杆的全长直线度不大于0.1mm。

4.胀接管子与管孔的技术要求

4.1硬度检测：

无论是锅炉修理中，应对锅筒管板、试胀板、管端进行检测。

测量硬度时，一方面应去掉表面氧化层，另一方面应严格按厚度计的适用要求进行，否则会影响示值的准确性。

4.2.管端退火：

因为轧制管子的钢锭化学成分不均及轧制时常在较低温度下停轧，造成管子内部组织不均匀，呈现出显著的带状组织。

在此情况下机械性能常在一根管子上不均匀分布，塑性也随之不同。

为使管端的硬度和塑性达到胀接要求，进一步调整机械性能，做到即不降低强度，又使塑性满足要求，胀后不易产生裂纹等，在一般情况下要对管端进行退火处理，现场测试当管端厚度大于或等于孔壁硬度时或管端硬度大于HB170时，必须进行退火处理。

一般管孔壁硬度要大于管子硬度HB50左右。

当管子的材料硬度比孔板过份小时，胀管时管子容易胀大，抗拉力会大降低，因此必须根据管子及管板酸度测试数据，再决定是否需退火。

4.2.1.管端退火方法：

管端退火宜采用加热式红外线退火炉，或采用“铅浴法”退火，无论采取上述哪种方法，都应有温度显示仪来控制温度。

4.2.1.1.当采用铅浴法退火时，要求铅的纯度为99.9%，不得用烟煤或含硫、磷较高的燃料进行直接加热退火。

铅锅要有足够的刚度，其高度和口径应保证管端退火长度要求，一般深度不小于300mm。

4.2.1.2.退火用铅不得含有腐蚀管子的杂质。

铅熔化后除掉夹渣，铅液表面洒上一层10～20mm厚的煤灰或石棉灰、草木灰等粉未材料，这样即可起到保温作用，又可防止铅液氧化和飞溅。

铅液浓深度应保持在150mm以上。

4.2.1.3.为了正确地控制温度，应选用0～1000℃的热电偶温度计，热电偶温度的瓷管外应套有相应规格而且一头堵死的钢管作为保护。

热电偶应调校准确。

4.2.1.4.退火的管子应根据管排分批堆放，管端内外脏物清理干净，如管内潮湿，有火时应进行预热烘烤，以防止不滴入铅锅中，爆炸飞溅伤人。

侍铅液加热至600℃时，将管子逐批垂直插入铅锅中，另一端稳妥地放在预先制备的架子上。

4.2.1.5.管子插入铅锅后温度下降，此时应缓慢升温，平均温升速度不得超过15℃/min，当升温到600～650℃时，在此温度下保持10～15min。

4.2.2.退火要求：

4.2.2.1.管端退火长度约为150～200mm左右；

4.2.2.2.退火温度控制在600～650℃，在此温度下保持10～15min；

4.2.2.3.管子退火时，应将管子另一端用木塞堵塞，防止管内空气流动引起骤冷，影响退火质量。

4.2.2.4加热后管子，取出后应立即插入经完全干燥处理的石棉灰或石灰粉中，使之进行缓慢降温冷却。

管子插入保温深度应保持在350mm以上。

4.2.2.5.退火的环境温度应在零度以上，而且不得在风、雨、雪露天场地上进行退火处理。

4.2.2.6.管子退火后填写退火记录，退火长度、退火方法、退火温度、保温时间、冷却方法、冷却时间、环境温度及退火前、后管子的厚度值等。

4.3.放样与校正：

4.3.1.放样钢平台的水平度应控制在2mm,钢平台应稳固不晃动；

4.3.2.对照锅炉本体受热面安装图，结合锅炉上下锅筒安装的实际标高与中心偏差等，放出锅炉受热面大样图，放样尺寸偏差不超过1mm；

4.3.3.样板轮廓线应点焊限位角钢；

4.3.4.校正：

4.3.4.1.管子矫正可采取机械或火焰校正的方法进行；采用火焰法校正时，应根据钢种控制加热的温度；

4.3.4.2.对流管束应作外形检查，矫正后后的管子与放样实物应吻合，局间隙不应大于2mm；并应进行试装检查。

4.4.4.3.进行校正后的编号与标识

4.4.4.4.胀接管口端面的倾斜度不应大于管子公称直径的1.5%，且不大于1mm，如下图所示

4.5.打磨与内、外径测量：

4.5.1.管端打磨与测量：

4.5.1.1.胀接前，应清除管端和管孔的表面油污，并打磨至发出金属光泽。

管端的打磨长度应至少为管孔壁加50mm。

打磨后，管壁厚度不得小于公称壁厚的90%，且不应有起皮、凹痕、裂纹和纵向刻痕等缺陷。

4.5.1.2.管端退火后应进行打磨，可采用机械打磨或手工打磨。

机械打磨电机的转速不大于1100n/min，第一遍为中砂石，第二遍为细砂石；人工打磨时一般为三遍：

第一遍用粗锉刀、第二遍用细锉刀。

打磨时锉刀应沿圆弧方向将管子端外表的斑点、沟槽、锈层等锉掉，然后用细平锉锉光，最后用砂布沿圆弧方向精磨修光。

打磨一般宜超过0.2mm。

4.5.1.3.经过打磨的管端，外圆要保持圆形。

打磨后管子胀接端外表不得起皮、棱角、凹痕、夹渣、麻点、裂纹和纵向沟槽等。

4.5.1.3.距离管端100mm的内壁，应将管口内毛剌、锈皮层等清理干净；

4.5.1.4.打磨后的管端不得碰撞和沾污，并应进行外表质量检查。

4.5.1.5.管端内外径的测量：

管端打磨好后，应用经检验有效期内、外径百分表卡尺或游标卡尺（游标卡尺的测量误差应控制为0.02mm）逐根测量出管子的内外径（取垂直方向两个数的值平均值），标注在管子两端头，另做好详细记录。

4.5.2.管孔的处理与测量；

4.5.2.1.管孔的处理方法。

①.对于新装的锅炉，可采用机械方法和人工方法，人工采用三角刮刀对管孔进行修刮，以清除管孔壁上的轻微刻痕与沟槽，并用细纱布打磨，使管孔的光洁度达到Ra=12.5μm。

②.对于修理的老锅炉，当胀接管端被取出后，管孔壁变得乌黑，有些管孔在取管端时，也会被收圆的管端划伤，一般情况下，用三角刮刀修刮成圆柱形，比较严重的用绞刀进行修复，并用细纱布打磨，其光洁度依然为12.5μm。

③.管孔壁不应有纵向刻痕，少量管孔允许有一条螺旋或环形刻痕，但其深度不应0.5mm，宽度不应超过1mm，刻痕距管孔边缘距离不小于4mm。

④.管孔测量：

管孔清理打磨好后，应用经检验有效的内径百分表卡尺或注标卡（游标卡尺的测量误差应控制为0.02mm）逐根测量出管孔内径（取垂直方向两个数的值平均值），标注在锅筒上并做好记录。

⑤.胀接管孔的直径允许偏差应符合下表的规定：

胀接管孔的直径允许偏差（mm）

管子公称直径

32

38

42

51

57

60

63.5

70

76

83

89

102

管孔直径

32.3

38.3

42.3

51.3

57.5

60.5

64.0

70.5

76.5

83.6

89.6

102.7

管

孔

允许

偏差

直径

＋0.34

0

＋0.40

0

＋0.46

0

圆度

0.14

0.15

019

圆柱度

0.14

0.15

0.19

注：

管径φ51的管孔可按φ51＋0.4加工。

4.5.3胀接管端.应根据打磨后的管孔直径与管端外径的实测数据进行选配。

胀接管孔与管端的最大间隙应符合下表的规定：

胀接管孔与管端的最大间隙（mm）

管子公称外径

32～42

51

57

60

63.5

70

76

83

89

102

最大间隙

1.29

1.41

1.47

1.50

1.53

1.60

1.66

1.89

195

2.18

5.胀接工艺试验（试胀）

5.1试胀的目的：

为了胀接质量，掌握胀管的性能和了解所胀接材质性能，确定合适的胀管率和控制胀率的方法，因此只有通过试胀才能找出胀管条件，选取合适的胀接工艺，以指导锅炉的全部胀接工作。

5.1.试胀操作方式（机械或手动）应与正式胀接时相同。

5.2.试胀所用管板和管子的钢号、尺寸、加工精度、管子与管孔的配合等要求应与施胀锅炉锅筒、管子相符。

一般应使用随锅炉带来的试件。

5.3.试胀主要程序：

5.4.编写试胀报告与胀接工艺指导书，并送工艺负责人与质保工程师审核与批准。

试胀报告应对试验的过程及结论作出详细记录，胀接指导书应包括胀的机具、胀接器、胀接人员、胀接的方法，最佳控制胀管率、合格质量标准等。

5.5.正式胀接

5.5.1.定位胀管：

用定位胀管器将管子扩张至消除原来的间隙，允许扩大0.15～0.2mm，使外壁与管孔内壁密合。

此时，应测量d1’、并计算还要胀多大（d1-d1＇）。

5.5.2.扳边胀管：

用扳边胀管器插入已定位的管子中，人工拧紧感到吃力时，开始计算胀管器在人力或机械作用的（n），当胀管率接近选定的等级后，取出胀管器，计算每转一圈胀大的数值（d1-d1’）/n。

测量记录扳边后管子内径的终值。

5.5.3.试胀过程中的检查

5.5.3.1.对胀接试件进行检查、比较、观察，其胀口应无裂纹，胀接过渡部分应均匀圆滑，喇叭口根部与管部与管孔结合状态应良好。

5.5.3.2.解剖胀口检查管孔壁与管子外壁接触表面的印痕，啮合状况，管壁减薄情况，管孔变形状况。

胀管率一般控制在1.5～1.7%。

新安装锅炉胀管率控制在1.6%左右最佳。

经过试胀总结出保证锅炉胀接质量的一套完整工艺程序和控制方法及参数，来指导胀接的施工。

5.5.4.计算胀管率：

胀管率的计算分为内径控制法和外径控制法（建议我司安装采用内径控制法）。

复查、计算实际胀管率应与预选的胀管率一致。

采用内径控制法时，胀管率Hn应控制在1.3%～2.1%的范围内；采用外径控制法时，胀管率Hw应控制在1.0%～1.8%的范围内，并分别按下式计算；

内径控制法Hn=

×100%

外径控制法Hw=

×100%

式中：

Hn—采用内径控制法时的胀管率

Hw—采用外径控制法时的胀管率

d1—胀接后的管子实测内径，mm

d2—未胀时的管子实测内径，mm

d3—未胀时的管子实测孔径，mm

d4—胀完后紧靠锅筒外壁处管子实测外径，mm

δ—未胀时管孔实测孔径与管子实测外径之差，mm

5.5.5.水压试验

5.5.5.1.试胀组件的密封

①.可采用焊接密封箱，用千斤顶或螺栓将其与管板固定，千斤顶的规格或螺栓的数量必须经计算确定。

②.也可以直接采用焊接的方法，将试胀组件密封。

5.5.5.2.进、排水、排气装置：

进水与试压泵设置在密封端，排气与排水设置在试胀管的盲板端，用无缝钢管将4个试管连通，安装排水排气阀门。

5.5.5.3.试验压力

①.工作压力，即锅炉的工作压力

②.强度压力，按上锅筒规定强度试验压力进行水压试验。

③.并做好试压记录，包括停压时间、渗漏情况、变形、合格与否、试压方法按照JB/T1612-1994《锅炉水压试验技术条件》、《蒸规》、《锅规》、《电建规》、JB/T9619-1999《工业锅炉胀接技术条件》的有关规定执行。

④.水压试验若胀口不漏，放水后解剖检查管壁减薄值，并做好记录。

5.5.5.4.选取最佳胀管率：

选取最佳胀管率时，应考虑的因素

①.应考虑在同一个试验压力下均不渗漏的前提下，选取成形最佳、管壁减薄值较小，胀管率接近5.2.4条推荐的中间值为预胀管率。

②.试压后虽不漏也不宜选取胀管率最小值，因为强度不足。

为了留有胀余地，也不能选取靠近上限的数值。

6.锅炉胀管

6.1.锅炉胀接的基本技术要求

6.1.1.锅炉胀管应按胀接工艺指导书执行，确保正式胀接与试胀的工艺状态应一致。

胀接工艺指导书应包括胀的机具、胀接器、胀接人员、胀接的方法，最佳控制胀管率、合格质量标准等。

6.1.2.当锅筒或集箱找正固定后，应采取措施予以固定，防止锅炉在胀管过程中发生纵、横向位移。

6.1.3.受热面管的胀接，应从基准管开始。

基准管一般设在锅筒或集箱两端和中部位置。

6.1.4.胀接基准管时应两边对角交叉进行，以防止锅筒相对位移，在胀时应选用较低的胀管率（内径控制法胀管率宜控制在H=1.5～1.7%），有利于进行复胀或按工艺确定。

基准管胀接后，应重新检查锅筒集箱的相同位置和基准管的排列位置；确认无误后方可进行其余管子的胀接工作。

6.1.5.二次胀接法的扳边胀接工作应自中心向两端反阶式进行。

严禁自一端向另一端顺序胀接。

一头焊接一头胀接的管子，应先焊接后胀接（即位-焊接-扳边）。

6.1.6.胀接质量要求与尺寸要求及胀接方法程序参照本工艺第三章、第四章的相关规定或JB/T9619-1999《工业锅炉胀接技术条件》的有关规定执行。

6.1.7.胀接时应按管子排号认真做好原始记录。

6.1.8.为确保胀管率控制在规定范围内，胀接时可采用胀杆限位器来控制胀管器的扩大范围。

6.1.9.每胀接10个胀口左右，应检查胀管器有无损坏，脏污时应清洗污油，损伤时应更换。

6.1.10.为保证测量数值的准确性，测量工作应专人负责，量具应每天检查一次，有磨损时应送检测中心计量室检验。

6.1.11.胀接后其外形尺寸应满足以下要求：

6.1.11.1.管子纵横方向管距误差不应超过±2mm；

6.1.11.2.管子与基准管的突出不平不应超过±5mm.

6.2.胀口合格质量标准

6.2.1.管端伸出管孔长度应符合下的规定。

管端伸出管孔长度（mm）

管子公称外径

Φ32～63.5

Φ70～102

伸出长度

正常

9

10

最大

11

12

最小

7

8

6.2.2.管端装入管孔后，应立即进行胀接。

6.2.3.基准管固定后，宜从中间分向两边胀接。

6.2.4.扳边胀口的扳边起点宜深入锅筒内壁1～1.5mm，扳边角度宜为12°～15°。

（如下图所示）。

6.2.5..90°扳边胀接时，管边边缘与管板间的最大间隙a不大于0.4mm，且间隙大于0.05mm的长度不得超过管子周长的20%（如下图）。

6.2.5.胀接后，胀口外观不应有起皮、皱纹、裂纹、切口与偏斜等缺陷。

6.2.6.胀管器滚柱数量不宜少于4只，胀管应用专用工具测量。

6.2.7.经水压试验确定补胀的胀口，应放水后水立即进行补胀。

补胀次数不宜2超过次。

6.2.8在锅炉总体水压试验中，胀口无泄漏（不包括含泪、印痕的胀口）

6.3补胀

6.3.1.补胀的操作

6.3.1.1.胀口补胀前应复测胀口内径，并确定补胀值。

补胀值应按测量胀口内径在补胀前后的变化值计算，其补胀率应按下列计算：

△H=

×100%

式中：

△H—补胀率；

D1’—补胀后的管子内径（mm）；

d1—补胀前管子实测内径（mm）；

d3—未胀时的管孔实测内径（mm）。

6.3.3.2.补胀的操作与原来扳边胀管一样。

以补胀前的胀管率与补胀率之和为累计胀管率。

对于新装锅炉采用内径控制法时，累计胀管率应控制在1.3%～2.1%范围内；采用外控制法时，累计胀管率控制在1.0%～1.8%范围内。

对于锅炉修理，在胀管时可能出现超胀情况，超胀应符合JB/T9619-1999《工业锅炉胀接技术条件》的有关规定。

6.3.1.4.胀管率超出控制值范围时，超胀最大胀管率，当采用内径控制法控制时，不得超过2.6%。

当采用外径控制法时，不得超过2.5%。

在同锅筒上的超胀管口数量不得大于胀接总数的4%，且不得超过15个。

6.3.1.5.补胀后的胀口按原规定仍然进行水压。

水压试验时渗漏的胀口，放水后应及时进行补胀。

补胀的次数一般不应超过两次。

6.3.1.6.对于个别渗漏不严重的胀口，经安全监察机构同意，补胀后可不再试压，但应作记录。

补胀的同时，应对相邻的胀略加补胀，以保证其严密性。