锅炉集箱制造工艺探讨

1.集箱的结构简介

在各种型号或等级的锅炉中，集箱的结构基本相似，大多是由筒体、端盖、大小管接头、三通、弯头、附件（预焊件或吊耳）等零件组成。典型的集箱结构如图7-7所示。

图7-7 过热器集箱结构简图

1—半球形端盖 2—手孔装置 3—圆弧板 4—筒体 5—三通 6—包装预焊件 7—小管接头 8—导向板

2.集箱的制造

集箱的工艺流程如下：筒体下料→加工坡口→环缝拼接（筒体、三通）→100%RT+100%MT→筒体钻孔→装焊弯头、端盖→100%RT+100%MT→装焊管接头及附件→100%MT→整体热处理→喷砂→矫正→水压试验→去余量→倒角→内部清理→涂装、包装。

（1）三通的焊接 焊接三通的支管端部应加工成马鞍形坡口，焊缝外表面要求打磨成圆滑过渡，主管内孔棱角打磨出半径为r≥8mm的圆角，焊缝在热处理前后分别进行100%UT+100%RT+100%MT的检测。

焊接三通常用的焊接方法及焊接材料见表7-11。

表7-11 焊接三通常用的焊接方法及焊接材料

（2）环缝的拼接 环缝焊接通常采用氩弧焊单面焊双面成形的工艺，以保证根部全焊透。常用的集箱环缝焊接工艺见表7-12。

表7-12 常用的集箱环缝焊接工艺

3.筒体的钻孔

管孔的加工采用摇臂钻床或数控多轴钻床，采用数控多轴钻床加工管孔，具有生产效率高、管孔节距尺寸精确、设计的钻孔刀具可一次性加工出管孔的坡口等特点。

4.管接头的装焊

集箱筒体上的管接头一般有两种，一种是直径超过101.6mm的大直径管接头，如集箱端盖和环缝附近开设的手孔管接头和阀座。另一种是直径小于101.6mm的小直径管接头，用于集箱与水冷壁、过热器和再热器等管屏组焊。

大管接头的接头形式为马鞍形，通常采用氩弧焊（包括手工和自动两路工艺）打底，焊条电弧焊或CO₂气保焊填充盖面的焊接工艺，其中CO₂气保焊，配以药芯焊丝，是近年新兴的焊接技术，具有焊接效率高、焊缝成形美观的特点，其焊接效率可达到焊条电弧焊的2偌以上。

小管接头在集箱中数量最多，一般均弯曲成一定形状。小管接头的装配采用定位多孔板的方法，即首先将位于集箱端部的各排小管接头装配定位，然后在管端拉线，并装配定位多孔板，将其余的小管接头再按照定位多孔板上的管孔进行装焊，这样就保证了所有小管接头的节距尺寸。

（1）管接头焊接的工艺方法 集箱管接头角焊缝的坡口形式及焊接方法的选择见表7-13。(www.xing528.com)

表7-13 集箱管接头角焊缝的坡口形式及焊接方法的选择

（2）管接头焊条电弧焊的操作要求 对于直径ф≥101.6mm的管接头，其盖面层要求必须采用向上立焊，其他层采用平焊或横焊，每层之间的起弧及收弧处应错开10～15mm。向上立焊的起弧位置，分别为时钟的3点及9点钟位置，起弧及收弧处的搭接长度为5～10mm（包括其他层的搭接）。

对于其他小管接头则采用平焊或横焊，如管接头较长，每层无法连续焊接，则可分段焊接，即将焊缝圆周分成两段焊接，相对两个半圆周之间相差不得大于1层。接头处应留出梯形斜坡，按头处搭接长度为5～10mm，每层之间接头处应错开6～8mm。

（3）大管接头药芯焊丝气体保护焊的操作要求 锅炉集箱大直径管接头采用马鞍形全焊透式结构。

1）坡口形式。锅炉集箱马鞍形管接头药芯焊丝CO₂气体保护焊坡口形式如图7-8所示。

图7-8 锅炉集箱马鞍形管接头药芯焊丝CO₂气体保护焊坡口形式

2）焊接参数。焊接参数见表7-14。

表7-14 集箱马鞍形管接头药芯焊丝CO₂气体保护焊的焊接参数

注：封底焊采用实心焊丝混合气体保护焊。

3）焊接位置。封底及填充焊时在横焊位置（即管接头中心线与水平面垂直，即平角焊），盖面焊时在立焊位置（即管接头中心线与水平面平行）。在肩部时焊枪与集箱筒体成45°，随着焊接位置的不同，焊枪与焊缝表面的角度在70°～90°之间变化，如图7-9所示。

图7-9 锅炉集箱马鞍形管接头药芯焊丝CO₂气体保护焊焊枪位置

a）横焊位置 b）立焊位置

4）焊接操作技术。根据马鞍形管接头的特点，肩部坡口小，填充金属少，腹部坡口大，填充金属多。在焊接过程中应注意适当增加腹部的焊道层数或摆动幅度。如图7-10a所示，一侧从肩部时钟位置的9点钟起弧焊接到4点钟收弧，反过来从3点钟起弧焊接到8点钟收弧，另一侧焊接方式同前。其他层按此方法继续施焊，可保证肩部和腹部的焊缝厚度基本相同。焊接过程中根据腹部焊缝的情况可随时调整重复焊道的长度，此外还应注意坡口外缘焊缝（道）之间圆滑过渡，保证马鞍形管接头焊缝的外缘形状。

盖面焊分两层焊接，第一层对马鞍形坡口焊缝进行局部填平补焊，使焊缝均匀、圆整、高度一致，为盖面焊打下基础；第二层进行成形盖面焊接。两层施焊方法按图7-10b所示，上面焊接时，从左右两侧肩部开始焊接，焊接时焊丝水平方向摆动，始终保持焊道与水平面平行，防止形成焊瘤。随着焊接的进行，焊道与管接头中心线的角度不断变化，焊至腹部最低点（两侧焊缝相接处）时形成一个三角形空焊区。在三角形空焊区接头焊时，注意焊枪摆动幅度不能过大，电弧不能超过已焊焊道，以保证接头均匀，成形美观。

图7-10 锅炉集箱马鞍形管接头药芯焊丝CO₂气体保护焊焊接方向