快换模在堆焊膜式壁弯管成型中的应用

快换模在堆焊膜式壁弯管成型中的应用

杜勇 ,李海东

重庆三峰卡万塔环境产业有限公司  重庆  400080

摘 要： 堆焊膜式壁在垃圾焚烧发电锅炉中普遍应用，因锅炉膜式壁向火面进行堆焊后，膜式壁正反面管子外径和壁厚都不一样，其差值为堆焊层厚度，因此在顶棚膜式壁、折弯角等成排弯管时，会频繁更换弯管模，为提高膜式壁弯曲效率，因此设计此快换弯管模。现就快换弯管模在堆焊膜式壁弯管成型中的应用概述如下。

关键词： 堆焊膜式壁 成排弯 快换模

Application of quick mold change in the molding of pile-welded film wall bending pipe

Du Yong   Li Hai Dong

(Chongqing Sanfeng Cavanta Environmental Industry Co., LTD., Chongqing 400080)

Abstract: Overlay water wall is widely used in waste incineration power generation boiler, because the boiler water wall to fire surface welding, water wall positive wall thickness is different, the difference is the weld layer thickness, so in the ceiling water wall, bending corner, will frequently change bending mold, in order to improve the efficiency of membrane wall bending, so to design the quick change mold. The application of quick bending pipe mold in stacking film wall forming is summarized as follows.

Key words: Overlay water wall      Bend in rows       quick change mold

垃圾焚烧发电余热锅炉因炉膛烟气成分复杂，膜式壁存在严重腐蚀，因此需在锅炉炉膛向火面膜式壁上堆焊一层耐腐蚀、抗氧化的合金材料。在膜式壁表面180º焊后，管屏正反两面的管子外径和壁厚不一样，差值为堆焊层厚度。垃圾焚烧发电锅炉中存在成排弯管屏，比如在一烟道炉膛的顶棚膜式壁、一烟道后墙折焰角、三烟道的顶棚膜式壁等位置，采用S型成排弯管屏，需分别在正反面成排弯成型，详见附图一。成排弯成型要求管子椭圆度、通球、减薄率等符合标准要求，为了保证管屏成排弯质量，在成排弯模具上采用与管子贴合度极好的凹槽弯管模，弯管模的凹槽与管子外壁紧密贴合，使膜式壁管子在弯曲变形时被凹槽约束，从而减小管子变形量。

锅炉膜式壁管子的弯曲成型主要有以下几种方式:拉弯、绕弯、滚弯、压弯。其中在锅炉膜式壁弯管制造中主要是采用凹槽轮滚弯成型方法，该方法采用与成品弯头直径相同的直管作坯料，管子一头锁定在半圆凹槽的圆形模盘上，用滚轮或用模块施加压力将直管沿凹槽轮导向弯曲，直管在带凹槽的模盘中受压力变形成为弯管。

因弯管弯曲部分的外弧和内弧在变形前是一样长的，弯管后外弧远大于内弧长，变形过程中外弧金属疏散拉伸，内弧金属凝聚压缩，根据质量不变的原则，弯管外弧壁厚减薄内弧壁厚增厚，同时，弯曲变形部分呈现椭圆形，根据锅炉制造标准要求，根据不同的弯管变形量，对弯曲部分的弯管椭圆度、外弧减薄率进行检测，必须符合标准要求。

针对S型成排弯膜式壁，因朝向炉内接触烟气的部分堆焊了镍基合金，因此在成排弯时，先弯曲成型正面膜式壁（带堆焊层），此面成排弯弯管模的模盘半径比反面（不带堆焊层）更小，并且模盘凹槽半径也更大，如果采用一副模具无法紧密贴合，为了保证成排弯后管子的椭圆度、减薄率合格，会通过更换成排弯的槽轮，来保证膜式壁管子成型质量。为了提高膜式壁的弯管效率，将成排弯的弯管模进行了改进，采用成排弯快换模替代以往的整体式成排弯模具。

1. 成排弯快换模的组成
   1. 成排弯快换模采用组合模的方式，将成排弯管模分成两部分，与膜式壁管子紧密贴合的槽轮部分，和与芯棒固定在一起的模盘。槽轮部分通过沉头螺栓将槽轮与模盘模具连接在一起，形成整体，见附图二。
   2. 槽轮背部为凹槽，与膜式壁的管子完全贴合，并且在成排弯曲变形中通过凹槽的圆弧面对管子起约束作用，防止管子因弯曲变形被拉成椭圆，保证成排弯管子弯曲变形区域的圆度。
   3. 芯棒与模盘通过平键连接，在芯棒和模盘的相同位置加工键槽，通过平键将芯棒与模盘牢固的联合成一个整体，模盘与芯棒保持相对静止。芯棒固定在成排弯管机上，槽轮、模盘、芯棒、弯管机成为一个固定整体，槽轮可快速更换。

2. 成排弯快换模的制造工艺：
   1. 成排弯快换模采用调质热处理后加工而成，具备优异的力学性能，成排弯槽轮表面拥有很高的强度和硬度，同时模盘具有很高的韧性。
   2. 组合式快换模可分别对槽轮和圆盘进行热处理，槽轮部分要求很高的强度和表面硬度，表面硬度达到HRC≥45以上，因此槽轮选用中碳含铬合金钢，经过淬火+高温回火，获得回火索氏体组织，具有高的强度和韧性，承受成排弯管时约束管子变形的反作用力，避免槽轮变形叉开，最终保证管子圆度。同时在槽轮的凹槽部分表面进行表面淬火处理，提高表面的硬度，在弯制过程中，避免被磨损。
   3. 组合式快换模槽轮采用环形锻件，锻件的锻造比≥2，可充分细化晶粒，获得紧实无空隙的锻件纤维组织，可提高槽轮的强度，延长使用寿命。环形锻件经车削加工出凹槽后，通过铣床铣削成三片后在槽轮上钻通孔，采用锻件不仅强度更高，材料利用率也达到80%以上。
   4. 模盘部分采用低碳钢，主要起到连接槽轮块与芯棒的作用，模盘通过正火处理后获得细化珠光体组织，具备较高的强度和很好的加工性能，可以在圆盘中心钻孔并铣键槽，在圆盘外圆上与槽轮匹配的位置钻孔攻丝，将槽轮固定在圆盘上。同时因圆盘选用低碳钢，降低了材料及工艺成本。
3. 成排弯快换模的优点
   1. 成排弯槽轮块重量轻便，仅为原成排弯管模具重量的10%，一名装配工人可轻松举起。槽轮与模盘可通过沉孔内六角螺栓进行连接紧固，可实现快速拆卸和安装。
   2. 槽轮块达到最大使用寿命后，发生变形、磨损严重，可以随时快速更换，不用重新制作模盘，降低模具的使用维护成本。
   3. 针对垃圾焚烧炉中堆焊膜式壁成排弯管子轮廓度变化频繁的情况，此快换模既保证了膜式壁的制造质量，同时也提高了生产效率。

4. 结论
   1. 在垃圾焚烧发电锅炉堆焊膜式壁上采用快换模进行成排弯管，提高了生产效率，降低了劳动强度。
   2. 快换模组合形式，降低了制造成本，同时提高了产品的质量。
   3. 快换模具的最终目标是以最低的成本、高的效率、稳定的批量生产来满足产品要求，满足客户交付要求。这需要在工作中持续研究、不断改进模具设计、逐步提高弯管工艺水平，从而制造出更高质量的弯管产品。

参考文献：

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