工業(yè)鍋爐制造工藝現(xiàn)狀及趨勢探究

廖璆

（湖南省特種設(shè)備檢驗檢測研究院，湖南 長沙 410000）

1 工業(yè)鍋爐概述

工業(yè)鍋爐是人們?nèi)粘Ｉ钜约肮I(yè)生產(chǎn)過程中不能夠缺少的一種熱能動力設(shè)備。工業(yè)鍋爐根據(jù)其用途進(jìn)行劃分，一般可以劃分成兩種，一個是蒸汽鍋爐，而另外一個就是熱水鍋爐。其中蒸汽鍋爐一般適用于發(fā)電或者是用來進(jìn)行供氣，比如，化肥廠可以采用蒸汽氣化，將煤作為原材料，從而組合成化肥，這也就是人們常見的工業(yè)鍋爐。工業(yè)鍋爐多數(shù)是燃煤占據(jù)大部分的，燃?xì)獾耐ǔＪ怯酂徨仩t用來回收廢熱。工業(yè)鍋爐最為常見的就是循環(huán)流化床鍋爐，工業(yè)鍋爐是非常重要的一種熱能動力設(shè)備。

2 工業(yè)鍋爐制造工藝現(xiàn)狀分析

2.1 工業(yè)鍋爐制造工藝發(fā)展歷程

工業(yè)鍋爐最早應(yīng)當(dāng)是在第一次工業(yè)革命出現(xiàn)的，距離現(xiàn)在已經(jīng)有兩百多年的發(fā)展歷程。當(dāng)時是先有鍋爐，Watt改進(jìn)蒸汽機(jī)，繼而發(fā)展了鍋爐。制造鍋爐的材料從剛開始采用的是錫與煤，之后才出現(xiàn)了鐵。在1890年以后主要運(yùn)用手工與液壓機(jī)械制造鍋爐，鉚接為核心的連接成形工藝。我國發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)促進(jìn)了鍋爐的發(fā)展，在20世紀(jì)60年代后毛坯制造運(yùn)用手工焊接成形，運(yùn)用簡單機(jī)械加工已經(jīng)具備切割下料以及卷板工藝。伴隨著時間的推移，鍋爐制造工業(yè)出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，人們運(yùn)用機(jī)械剪切以及半自動氣割下料，油壓機(jī)等鍛壓設(shè)施也被使用在鍋爐制造過程中，在這之中一部分已經(jīng)具備了自動焊接技術(shù)。還有一些工業(yè)鍋爐廠具備了非常先進(jìn)的生產(chǎn)流水線，數(shù)控切割以及鉆床等。20世紀(jì)90年代左右工業(yè)鍋爐進(jìn)入到了黃金時期，制造工藝取得了很大的進(jìn)步。全自動焊接機(jī)蛇形管生產(chǎn)流水線、切割機(jī)、數(shù)控鉆床等等都具備了。在21世紀(jì)初，電力裝備制造業(yè)快速發(fā)展，部分鍋爐制造企業(yè)投入大量的資金進(jìn)行了鍋爐廠基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)。一部分已經(jīng)生產(chǎn)工業(yè)鍋爐的制造廠即刻申請了A級部件制造許可證書，進(jìn)入電站鍋爐部件生產(chǎn)行列之中。

2.2 工業(yè)鍋爐制造工藝情況

第一，通用設(shè)施超期服役比較多，陳舊滯后；簡單且資質(zhì)設(shè)施所占據(jù)的比重較大，成形、機(jī)械加工與裝配誤差比較大，而生產(chǎn)設(shè)施精度以及生產(chǎn)效率不高。第二，手工操作比較多，機(jī)械化程度有待提升，自動化程度同樣需要提高。例如，手工劃線與切割下料、裝配與焊接、磨削與油漆、搬運(yùn)等工作。手工操控需要很強(qiáng)的勞動力，與此同時生產(chǎn)效率不高，很難確保工業(yè)鍋爐制造的質(zhì)量。焊接工藝是工業(yè)鍋爐制造過程中的核心工藝，焊接工作量大致占據(jù)了所有工作量的一半，現(xiàn)如今除去鍋筒縱與環(huán)焊縫運(yùn)用了自動焊接以外，很多焊接均使用的是人工焊接。第三，在焊接設(shè)施里面，氣體保護(hù)焊的運(yùn)用非常少，專用焊接設(shè)施使用也很少。例如煙管-管板TIG氣體保護(hù)焊以及手工電弧焊比較，都很有優(yōu)勢，采用的廠家較少，這與別的工業(yè)產(chǎn)品科學(xué)技術(shù)水平有差距。第四，雙面焊接之間的挑焊根，打磨工藝匱乏，手工碳弧氣刨刨出的焊根是彎曲的，不能打磨，射線探傷符合標(biāo)準(zhǔn)的較少。第五，不具備配套齊備的生產(chǎn)流水線，部分工廠因為資金匱乏，購買了不健全的流水線，很難確保質(zhì)量。比如膜式壁以及蛇形管生產(chǎn)線，都存在很多不一樣的工藝步驟，少了其中任何一個均無法達(dá)到相關(guān)質(zhì)量要求。第六，通常而言，爐排片是層燃鏈條爐排的重點(diǎn)燃燒設(shè)備，不是專業(yè)廠家所制造的爐排片，表層比較粗糙、尺寸不合格、位置精度不夠、轉(zhuǎn)配過程中誤差很大，易于導(dǎo)致爐排在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中出現(xiàn)漏風(fēng)的問題，造成爐排容易跑偏，從而導(dǎo)致爐排斷裂以及脫落的現(xiàn)象產(chǎn)生。第七，爐墻砌筑是工業(yè)鍋爐性能的核心保障，爐墻砌筑工業(yè)不達(dá)標(biāo)就會導(dǎo)致煙氣短路，因此需要嚴(yán)格根據(jù)爐墻的砌筑要求開展工作。相關(guān)工作人員進(jìn)行砌筑的過程中，應(yīng)當(dāng)有技術(shù)工作人員進(jìn)行監(jiān)督與引導(dǎo)。

3 工業(yè)鍋爐制造工藝趨勢研究

3.1 工業(yè)鍋爐鍛壓技術(shù)及趨勢

在工業(yè)鍋爐制造工藝中，鍛壓技術(shù)是一種體積成形技術(shù)，其可以提供成品毛坯。沖壓是板料成形，能夠直接構(gòu)成成品。第一，將金屬組織進(jìn)行改進(jìn)，提升力學(xué)功能，一般用在制造承受動載荷的關(guān)鍵零件。第二，鍛件尺寸精密化，不需要進(jìn)行切削加工。第三，可以將工業(yè)鍋爐生產(chǎn)效率提升，使其生產(chǎn)率更為高效化。第四，能夠?qū)⒉牧系睦寐省⒛＞叩氖褂脮r間、復(fù)雜的零件成形能力提高。第五，可以讓工業(yè)鍋爐鍛造技術(shù)大型整體化，優(yōu)質(zhì)輕量化。工業(yè)鍋爐內(nèi)的壓力部件包含了封頭與閥門、管板與彎管、筒體。而鍛壓機(jī)械包含了水壓機(jī)與油壓機(jī)、彎管機(jī)與卷板機(jī)。

3.2 工業(yè)鍋爐鍛造技術(shù)及趨勢

工業(yè)鍋爐鍛造實際上就是一種金屬液態(tài)成形方法，鍛造成形技術(shù)不但給予了零件形狀大小，與此同時還控制著零件微觀組織、功能、使用特性。工業(yè)鍋爐鍛造比較適合制造內(nèi)腔以及外形較為復(fù)雜的零件與毛坯。鍛造較為合適形狀復(fù)雜的缸體與閥體、泵體與箱體、機(jī)架。鍛造工藝與設(shè)備發(fā)展是根據(jù)鑄件的優(yōu)質(zhì)與精度、生產(chǎn)高效與生產(chǎn)過程沒有有害物質(zhì)而開展的。鍛造精密度高，可以促使鑄件少切削或者是不需要進(jìn)行切削加工。而砂型的鑄造雖依舊是以粘土砂型為重點(diǎn)，可是化學(xué)硬化砂與樹脂砂造型材料很有創(chuàng)造性。造型機(jī)械已經(jīng)發(fā)展了氣動高壓與射壓等全新的造型設(shè)備。

3.3 工業(yè)鍋爐焊接技術(shù)及趨勢

首先，焊接熱源。其在現(xiàn)如今已經(jīng)很豐富了，比如電弧與電阻、火焰與超聲、電子束等等，可是焊接熱源的開發(fā)并沒有停止，其趨勢為以下幾個方面：其一，針對已有的熱源進(jìn)行改進(jìn)，更為有效、便捷、經(jīng)濟(jì)化，例如電子束的發(fā)展。其二，研發(fā)更為完美且有效的熱源，運(yùn)用集中熱源重疊，從而獲取更加強(qiáng)大的能量密度，比如說在電弧焊之中添加激光束等等。其三，環(huán)保節(jié)能。由于工業(yè)鍋爐焊接能源耗損較為嚴(yán)重，存在污染性，因而必須要探究出綠色環(huán)保節(jié)省能源的熱源技術(shù)，比如太陽能焊接技術(shù)等等。

其次，在焊接過程中采用計算機(jī)。第一，將計算機(jī)用來進(jìn)行焊接控制。以計算機(jī)為重點(diǎn)構(gòu)建多種控制系統(tǒng)，比如最佳控制與自適應(yīng)控制體系等等。這部分系統(tǒng)都在電弧焊與釬焊等不一樣的焊接方式中得到充分的運(yùn)用。第二，將計算機(jī)模擬技術(shù)使用在焊接熱過程與焊接應(yīng)力等的模擬過程中。第三，把計算機(jī)數(shù)據(jù)庫技術(shù)使用在構(gòu)建焊工檔案管理數(shù)據(jù)庫以及焊接材料搜索數(shù)據(jù)庫等之中。第四，CAD等的運(yùn)用，在現(xiàn)如今還處在持續(xù)研發(fā)的時期，焊接柔性制造系統(tǒng)出現(xiàn)了。

再次，焊接機(jī)器人及智能化。在焊接自動化的過程中，焊接機(jī)器人出現(xiàn)了，其是焊接自動化改革進(jìn)步的產(chǎn)物，突破了焊接剛性自動化傳統(tǒng)方法，拓展了新的柔性自動化方法。其優(yōu)勢在于，可以將焊接的質(zhì)量提升，確保焊接產(chǎn)品都是一致性的；可以將生產(chǎn)效率大幅度提升，可以持續(xù)工作一整天；能夠在惡劣的環(huán)境中長時間工作，減少人工勞動工作量，還能夠大大降低對人工操控技術(shù)方面的要求，能夠達(dá)到批量生產(chǎn)焊接自動化的目的。

最后，可以將焊接生產(chǎn)效率提升。提升焊接生產(chǎn)效率是促進(jìn)工業(yè)鍋爐焊接技術(shù)發(fā)展的源動力。生產(chǎn)效率提升的方式就是：第一，將焊接熔敷率提升，比如手弧焊里面的重力焊工藝、鐵粉焊工藝等等；埋弧焊里面的熱絲焊以及多絲焊效果非常明顯。第二，降低坡口界面與熔敷金屬量。針對窄間隙焊接，采用雙絲或者是單絲進(jìn)行焊接。由于其間隙比較窄，因此需要熔敷金屬量成倍減小。

4 結(jié)語

綜上所述，工業(yè)鍋爐業(yè)制造工藝進(jìn)步與發(fā)展，必須要先將設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化更新，將工藝水平提升。引入關(guān)鍵的進(jìn)度較高且效率也很高的設(shè)備。與此同時，重點(diǎn)提升工業(yè)鍋爐重要件，特別是受壓元件以及燃燒設(shè)備制造工藝水平，對于工業(yè)鍋爐生產(chǎn)之中制造工作量大，加工質(zhì)量無法得到保障等方面的問題，需要研制出新的工藝以及精度高的設(shè)備。此次研究還存在一些不足，需要相關(guān)研究人員繼續(xù)探索與發(fā)現(xiàn)，從而促使工業(yè)鍋爐制造工藝技術(shù)水平提升。