超超臨界鍋爐給水泵筒體部件加工工藝淺析

高博（沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)核電泵業(yè)有限公司,沈陽(yáng)110869）

超超臨界鍋爐給水泵筒體部件加工工藝淺析

高博
（沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)核電泵業(yè)有限公司,沈陽(yáng)110869）

摘要：超超臨界鍋爐給水泵筒體部件焊接組件多，尺寸復(fù)雜，承壓力高，在粗、精加工，組件焊接，各種檢驗(yàn)等很多工藝問(wèn)題上都需要研究解決，使工序安排更加合理經(jīng)濟(jì)。本文對(duì)加工過(guò)程中可能遇到的多個(gè)工藝步驟進(jìn)行分析，改進(jìn)了加工方法，既保證了加工精度，又提高了效率。

關(guān)鍵詞：焊前結(jié)構(gòu)與加工;硫酸銅檢驗(yàn)的表面余量;水壓試驗(yàn)

1引言

超超臨界鍋爐給水泵是目前世界上最先進(jìn)的火電機(jī)組用泵。超超臨界指的是鍋爐內(nèi)工作介質(zhì)（水）的壓力，爐內(nèi)蒸汽溫度不低于593℃，蒸汽壓力不低于31MPa被稱為超超臨界。在性能上的高要求，使它的制造成本也居高不下，而改進(jìn)其關(guān)鍵部件的加工制造方案，降低成本，則是工藝人員的目標(biāo)。

2泵筒體部件的工藝分析

2.1泵筒體部件的簡(jiǎn)要介紹

以MDG455泵筒體為例，其主體材料是CK22N鍛件，筒體外圓φ1430mm，長(zhǎng)1301mm。泵筒體部件由16個(gè)大、小零部件拼焊組成，這些零部件原材料有鍛造、有鑄造、也有板材、圓鋼。加工后筒體還要與泵蓋等部件做不同壓力區(qū)的水壓試驗(yàn)。筒體部件的工藝路線可分為四個(gè)階段：1）筒體單件的粗加工、檢驗(yàn)；2）筒體和各組件的拼裝焊接及相關(guān)加工、檢驗(yàn)；3）組件拼焊后的精加工、檢驗(yàn)；4）整機(jī)性能試驗(yàn)后的加工、檢驗(yàn)。在不同的階段都有不同的問(wèn)題需要注意和解決。

2.2特殊部位焊前結(jié)構(gòu)與加工分析

MDG455泵筒體毛坯制造初期的成分分析、力學(xué)性能、超聲波這些檢驗(yàn)完成之后，就是非常重要的焊接加工。筒體涉及到的焊接形式有兩種：一種是內(nèi)孔止口堆焊和流道內(nèi)的堆焊，另一種是各組件的拼裝焊接。

而焊前的加工，一是考慮焊接變形后有足夠的加工余量來(lái)保證最后的尺寸精度。二是焊接本身對(duì)部件結(jié)構(gòu)的要求，也就是對(duì)接尺寸的設(shè)計(jì)加工。

（1）內(nèi)孔止口堆焊前的結(jié)構(gòu)與工藝分析

為了提高硬度和耐磨性，筒體的配合止口、端面，吐出口處筒體內(nèi)壁都要求有3mm的316L堆焊層。

堆焊筒體內(nèi)孔時(shí)，焊機(jī)本身對(duì)堆焊件外壁的定位要求是圓柱，而圖紙的設(shè)計(jì)尺寸是吐出端外徑φ1430mm，吸入端外徑φ1240mm，正常的按圖紙加工，到焊接時(shí)就需要做工裝來(lái)支撐，對(duì)于這樣大的筒體件來(lái)講，顯而易見(jiàn)做工裝費(fèi)時(shí)費(fèi)料。最經(jīng)濟(jì)的解決就是在毛坯制造時(shí)，小端按大端的相同尺寸鍛制毛坯，而在車床加工時(shí)堆焊之前的外圓尺寸整體車成φ1434X1305mm即可。這樣經(jīng)檢驗(yàn)后轉(zhuǎn)到焊接車間就可以很方便的進(jìn)行堆焊。

（2）筒體吸入口焊唇的結(jié)構(gòu)與工藝分析

堆焊回來(lái)，就要為組件的焊接做準(zhǔn)備，加工各處接口。泵吸入接管與筒體連接端是2-φ270mm的雙入口，長(zhǎng)度達(dá)645mm的橫向截面布置在筒體的圓周方向，但在筒體外圓周，圖紙給出的只是尺寸范圍在340X380mm（與外圓柱上相貫形成的平面長(zhǎng)度）之間的平面，這樣381mm以外至645mm尺寸內(nèi)的對(duì)接平面都需要在外圓柱上用焊料堆出來(lái)。通常，對(duì)接處是鏜出定位止口來(lái)保證組件的位置，就是雙面坡口焊接成形的方法，在圓周面堆焊起來(lái)并鏜平后，會(huì)在堆焊的基礎(chǔ)上再按工藝附圖鏜出一個(gè)焊接用的坡口。

但事實(shí)上接管單件本身都設(shè)計(jì)有焊接坡口，而筒體兩個(gè)φ270吸入口之間泵體本身的平面上并沒(méi)有坡口，況且吸入口的壓力遠(yuǎn)低于吐出口，圓周上堆出來(lái)之后再特意鏜出坡口就顯得繁瑣且浪費(fèi)。所以筒體吸入口堆焊處直接鏜成平面，不需要焊唇，操作時(shí)也很簡(jiǎn)單，避免了“堆焊→鏜掉→又堆焊”的重復(fù)加工，既省工時(shí)又省焊料。

2.3焊層硫酸銅檢驗(yàn)的表面余量

客戶要求的和質(zhì)量文件控制的都是精加工以后的檢驗(yàn)結(jié)果，但是為了保證最終的結(jié)果，在工藝上就必須在半精甚至粗加工階段就開(kāi)始各種檢驗(yàn)。成分分析，超聲波等就不必多說(shuō)，堆焊層表面的硫酸銅檢驗(yàn)在半精加工之后就要安排進(jìn)行。

這是為了防止補(bǔ)焊時(shí)的熱變形破壞精加工止口的精度，所以在半精加工后進(jìn)行一次檢驗(yàn)，但是該在多少余量的加工表面檢驗(yàn)才能既保證效果又不浪費(fèi)，選擇半精加工單邊留0.5mm的余量，這時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)是比較合適的，這樣的余量厚度，即使焊層有缺陷，也該有大部分能被檢查出來(lái)，大面積缺陷就可以在精加工前補(bǔ)焊好，不至于影響最后的精度；精加工后的硫酸銅檢驗(yàn)合格的機(jī)率就很大，就算有缺陷也只是剩余的小缺陷，補(bǔ)起來(lái)比較方便，不會(huì)影響精度。

筒體吐出接口在內(nèi)孔壁流道也有堆焊層。這里不是配合止口，尺寸精度要求不高，所以精加工后一次做好硫酸銅檢驗(yàn)和著色檢驗(yàn)即可。

圖1堆焊后加工的平面

2.4水壓試驗(yàn)的工序安排

泵筒體部件、吸入側(cè)泵蓋、吐出側(cè)泵蓋這三個(gè)部件是不同壓力的承壓件，加工后必須進(jìn)行水壓試驗(yàn)。為了方便，也減少試壓工裝設(shè)計(jì)的難度，通常把這3個(gè)部件合裝起來(lái)一起試壓，泵筒體與吸入側(cè)泵蓋合裝進(jìn)行5MPa低壓試驗(yàn)，與吐出側(cè)泵蓋合裝進(jìn)行48MPa高壓試驗(yàn)。??試壓工序的安排有三種情況，粗加工試壓，半精加工試壓，精加工試壓。一般鑄件要經(jīng)過(guò)粗、精兩次試壓，鍛件進(jìn)行一次精試壓即可，這三個(gè)部件全是鍛件，但根據(jù)筒體的實(shí)際承壓狀態(tài)和結(jié)構(gòu)，安排工藝還是要區(qū)別對(duì)待。

水壓試驗(yàn)前，在泵筒體內(nèi)孔高、低壓交界處，這里一側(cè)承受高壓，一側(cè)承受低壓，但是由于結(jié)構(gòu)所限，外圓已經(jīng)由大端φ1430mm過(guò)渡到小端的φ1240mm，試壓時(shí)承壓過(guò)高導(dǎo)致的變形會(huì)大于高壓區(qū)外側(cè)端面止口，所以這個(gè)交界處的止口、端面要留有加工余量。試驗(yàn)合格之后再精加工。其余兩側(cè)端面的止口尺寸都在正常的壓力結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，沒(méi)有變形的問(wèn)題，直接精車好再進(jìn)行試壓就可以。這樣對(duì)于鍛件既避免了進(jìn)行兩次試壓，又能保證這種特殊要求部件的加工精度。

3結(jié)語(yǔ)

解決好關(guān)鍵步驟的前后順序及余量安排，再根據(jù)這樣的步驟就可以進(jìn)行有效的生產(chǎn)加工，就可以順利達(dá)到產(chǎn)品部件的精度和質(zhì)量要求，為整機(jī)的性能提供可靠保證。