一种贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法

摘要

本发明公开了一种贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法，包括以下步骤：将贝氏体钢或马氏体钢管子与贝氏体钢或马氏体钢扁钢焊接组装成小屏，在焊接前预先确定成排弯区域以及起弯线、弯头中心线和终弯线，并在焊接时控制扁钢角焊缝的终止位置不超过成排弯区域的弯头中心线；对小屏进行成排弯处理；将若干个小屏试组装成大屏并根据试组装情况对各小屏的成排弯尺寸进行相应的校正，使相邻小屏之间的成排弯尺寸符合组装大屏的要求；待小屏校正合格后，完成原未焊接的扁钢角焊缝的焊接，并将若干个小屏组装成大屏；对管屏进行整体热处理。本发明解决了成排弯过程中在弯头区域易产生裂纹的问题，也解决了成排弯弯头在较低温度下难以校正的问题。

说明书

技术领域

本发明属于锅炉膜式壁管屏制造的技术领域，更具体地讲，涉及一种关于贝氏体钢或马氏体钢等高等级材质制造的膜式壁管屏成排弯方法。

背景技术

随着电站锅炉参数的提高，水冷壁用材的等级也在不断提高，尤其是随着高参数锅炉技术的发展，上部水冷壁材料用到了贝氏体钢或马氏体钢，由于这种材料强度高且标准对形变温度要求非常严格，给水冷壁的成排弯制造带来了很大的难度。

目前的水冷壁管屏大多都是碳钢和低合金钢管且管子壁厚比较薄，成排弯较容易实现。现在的成排弯工艺如下：先焊接管子与扁钢，使成为小屏；对强度较高的材质制造的管屏进行热处理以降低焊缝强度，接下来对小屏进行成排弯，然后组装大屏，在组装大屏时，通过热校正的方法使相邻小屏之间的弯曲角度一致，从而保证整个管屏的尺寸精度，管屏制造完成后再次进行整体热处理。

但对于高参数锅炉的上部水冷壁，由于材料用到了贝氏体钢或马氏体钢，膜式壁管屏在成排弯时容易产生裂纹，而且，9Cr马氏体钢的校正温度按标准规定不能超过705℃，否则需要整体正火+回火处理，整体正火则成本高、周期长，且管屏变形难以控制。9Cr马氏体钢的膜式壁管屏由于强度很高，很难在705℃以下的温度下完成成排弯头的校正，这给9Cr马氏体钢材料的水冷壁管屏制造带来了很大的难度。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种不仅可解决成排弯区域易产生裂纹的问题，而且可解决弯头在较低温度下难以校正的问题，同时减少了成排弯处理前热处理的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法。

本发明提供了一种贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法，所述方法包括以下步骤：

A、将贝氏体钢或马氏体钢管子与贝氏体钢或马氏体钢扁钢焊接组装成小屏，其中，在焊接前预先确定成排弯区域以及起弯线、弯头中心线和终弯线，并在焊接时控制扁钢角焊缝的终止位置不超过成排弯区域的弯头中心线；

B、对所述小屏进行成排弯处理；

C、将若干个小屏试组装成大屏并根据试组装情况对各小屏的成排弯尺寸进行相应的校正，使相邻小屏之间的成排弯尺寸符合组装大屏的要求；

D.待小屏校正合格后，完成原未焊接的扁钢角焊缝的焊接并将若干个小屏组装成大屏；

E、对管屏进行整体热处理。

根据本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法的一个实施例，在步骤A中，控制扁钢角焊缝的终止位置超过成排弯区域的起弯线不大于100mm。

根据本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法的一个实施例，在步骤A中，控制扁钢角焊缝的终止位置在起弯线±50mm的范围内。

根据本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法的一个实施例，在步骤A中，所述小屏的宽度不超过1.6m。

根据本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法的一个实施例，在步骤A中，未焊接角焊缝区域的扁钢采用以下两种方式与管子进行装配：

a)成排弯处理前装配：未焊接角焊缝区域的每一根扁钢与焊接角焊缝区域的扁钢为同一根扁钢；在成排弯处理前将未焊接角焊缝的扁钢与相邻管子点焊起来，并且在成排弯处理时将扁钢与管子一起进行弯制；

b)成排弯处理后装配：管屏未焊接角焊缝的区域在成排弯处理时不装配扁钢，该区域的扁钢另行弯制，待成排弯处理完成并校正到位后再将弯制好的扁钢焊接在该区域。

根据本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法的一个实施例，在步骤D中，对于在成排弯处理前装配了未焊接扁钢的，在焊接原未焊接的扁钢角焊缝之前，先检查点焊焊缝是否开裂，若开裂，则打磨去除点焊焊缝再焊接角焊缝；对于在成排弯处理后装配扁钢的，则需调整好扁钢与管子的相对位置后再焊接扁钢角焊缝。

根据本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法的一个实施例，在步骤B中，所述成排弯处理为冷弯方式，并且设定成排弯处理的弯曲角度比最终的弯头角度大2°以上作为回弹余量。

根据本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法的一个实施例，在步骤B中，所述回弹余量为2°～8°。

根据本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法的一个实施例，在步骤C中，校正温度控制在700℃以下，校正时采取单根管子逐根校正的方式或多根管子一起校正的方式，直至校正至相邻小屏的弯头角度一致。

根据本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法的一个实施例，在步骤E中，热处理温度控制为730～775℃。

本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法通过调整扁钢角焊缝的终止位置以减少成排弯区域的扁钢焊接量，或将成排弯区域的扁钢与管子分离弯制后再装配扁钢，使得成排弯区域的刚性和强度显著降低，既解决了成排弯过程中在弯头区域易产生裂纹的问题，也解决了成排弯弯头在较低温度下难以校正的问题，同时减少了成排弯前的热处理，从而节约了成本和周期。

附图说明

图1示出了根据本发明示例性实施例的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法中步骤A中小屏的结构示意图。

图2示出了根据本发明示例性实施例的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法中步骤B中小屏成排弯处理之后的结构示意图。

图3示出了根据本发明示例性实施例的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法中步骤D中小屏组装成大屏的结构示意图。

附图标记说明：

1-贝氏体钢或马氏体钢管子、2-贝氏体钢或马氏体钢扁钢、3-扁钢角焊缝、4-扁钢点焊区域；

a-起弯线、b-弯头中心线、c-终弯线、Z-成排弯区域。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

针对贝氏体钢或马氏体钢水冷壁管屏制造，采用传统的方法制造存在以下问题：(1)成排弯时，弯头区域的焊缝容易产生裂纹；(2)成排弯后在705℃及以下的温度下很难校正，从而影响管屏的尺寸精度；(3)成排弯前需要对管屏进行热处理，增加了成本和周期。

针对以上问题，本发明提供了一种贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法，不仅可解决成排弯区域易产生裂纹的问题，而且可解决弯头在较低温度(在标准规定的免除正火的温度以下)下难以校正的问题，同时减少了成排弯处理前的热处理，有利于缩短周期并降低成本。

下面将对本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法进行详细说明。

根据本发明的示例性实施例，所述贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法包括以下多个步骤。

步骤A：

将贝氏体钢或马氏体钢管子1与贝氏体钢或马氏体钢扁钢2焊接组装成小屏，其中，在焊接前预先确定成排弯区域Z以及起弯线a、弯头中心线b和终弯线c，并在焊接时控制扁钢角焊缝3的终止位置不超过成排弯区域Z的弯头中心线b。其中，控制每个小屏的宽度不超过1.6m，以避免后续成排弯难度太大。

图1示出了根据本发明示例性实施例的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法中步骤A中小屏的结构示意图。如图1所示，首先根据需进行成排弯处理的要求和弯头角度确定成排弯区域Z以及起弯线a、弯头中心线b和终弯线c，一方面便于进行后续的成排弯处理，另一方面是为了确定扁钢角焊缝3的终止位置。

其中，为了减少成排弯区域Z中的扁钢焊接量，使得管屏的刚度和强度降低，进而有利于进行成排弯曲和校正，本发明仅仅在焊接小屏时焊接形成一部分扁钢角焊缝，即控制扁钢角焊缝3的终止位置不超过成排弯区域Z的弯头中心线b。优选地，控制扁钢角焊缝3的终止位置超过成排弯区域Z的起弯线a的距离m不大于100mm。更优选地，控制扁钢角焊缝3的终止位置在起弯线±50mm的范围内。

对于余下未焊接角焊缝区域的扁钢而言，可以采用以下两种方式将其与管子进行装配。

a)成排弯处理前装配：未焊接角焊缝区域的每一根扁钢与焊接角焊缝区域的扁钢为同一根扁钢；在成排弯处理前将未焊接角焊缝的扁钢与管子点焊起来形成扁钢点焊区域4(如图1所示)，并且在成排弯处理时将扁钢与管子一起进行弯制。

b)成排弯处理后装配：未焊接角焊缝区域在成排弯处理时不装配扁钢，该区域的扁钢另行弯制，待成排弯处理完成并校正到位后再将弯制好的扁钢焊接在该区域。

由此，由于弯头变形大部分的区域没有扁钢角焊缝，大大降低了管屏成排弯区域的刚性和强度，不仅易于成排弯曲，而且易于后续的校正。

步骤B：

对步骤A制得的小屏进行成排弯处理。

图2示出了根据本发明示例性实施例的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法中步骤B中小屏成排弯处理之后的结构示意图。如图2所示，按照步骤A确定的排弯区域Z以及起弯线a、弯头中心线b和终弯线c对小屏进行相应的成排弯处理。其中，上述成排弯处理采用冷弯方式，并且设定成排弯处理的弯曲角度比最终的弯头角度大2°以上作为回弹余量。优选地，回弹余量控制为2°～8°。

步骤C：

将若干个小屏试组装成大屏并根据试组装情况对各小屏的成排弯尺寸进行相应的校正，使相邻小屏之间的成排弯尺寸符合组装大屏的要求。

其中，若相邻小屏之间的弯头角度有明显差异的话，直接组装为大屏则会影响整体尺寸，因此需先进行试组装步骤，以发现相邻小屏之间的角度差，进而通过校正消除该角度差，进而使相邻小屏之间的成排弯尺寸符合组装大屏的要求。

根据本发明，优选地采用冷校正的方式进行校正。若采用加热校正，校正温度控制在700℃以下，校正时采取单根管子逐根校正的方式或多根管子一起校正的方式，直至校正至相邻小屏的弯头角度一致。后续可以不进行正火+回火的处理。

步骤D：

待小屏校正合格后，完成原未焊接的扁钢角焊缝的焊接并将若干个小屏组装成大屏。

图3示出了根据本发明示例性实施例的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法中步骤D中小屏组装成大屏的结构示意图。如图3所示，当相邻小屏的角度一致后，需完成步骤A中未焊接扁钢的角焊缝焊接，再将若干个小屏组装成大屏。

针对上面不同的装配方式，本发明也对应有不同的焊接方式。对于在成排弯处理前装配了未焊接的扁钢的，在焊接原未焊接的扁钢角焊缝之前，先检查点焊焊缝是否开裂，若开裂，则打磨去除点焊焊缝再焊接角焊缝；对于在成排弯处理后装配扁钢的，则需调整好扁钢与管子的相对位置后再焊接扁钢角焊缝。

步骤E：

对管屏进行整体热处理。其中，将弯头热处理与管屏最终的整体热处理一并进行即可。优选地，控制热处理温度为730～775℃。

通过本发明，不仅解决了贝氏体钢或马氏体钢的膜式壁管屏成排弯时易裂的问题，也解决了成排弯头不易校正的难题，同时减少了成排弯处理前的热处理，有利于缩短生产周期、节能减排。为贝氏体钢或马氏体钢的水冷壁制造扫除了一大障碍，为高参数的锅炉的研发起到了较大的推动作用

应理解，本发明详述的上述实施方式及以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

下面结合具体实施例对本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法作进一步说明。

实施例：

以上部水冷壁模拟件为例，管屏材质为SA-213T91(马氏体钢)管子+SA-387GR91(马氏体钢)扁钢，管屏制造工艺如下：

1、组装小屏：小屏的宽度为900mm且长度9m。小屏焊接前确定好成排弯区域以及起弯线、弯头中心线和终弯线，从起弯线到小屏的左侧端部距离为2m且到右侧端部距离为7m。

2、焊接小屏：从管屏的右端起焊接扁钢与管子角焊缝至超过成排弯区域的起弯线50mm处停止，剩余部分的扁钢不与管子焊接，仅与管子点焊起来。

3、48小时后对扁钢角焊缝进行100％MT探伤。

4、在卧式成排弯管机上进行小屏的成排弯处理，考虑到成排弯后的回弹，弯曲时增加4°的回弹余量。

5、将两小屏试组装为大屏，组装过程中将两小屏的成排弯的弯头中心线调整至一条线上，发现相邻两小屏之间的弯头角度相差2°左右，若直接组装为大屏则会影响整体尺寸。因此，根据相邻小屏的角度差进行校正，校正时逐根校正，校正温度控制在620～700℃之间，在该温度下校正，后续可不进行正火+回火处理。

6、校正至相邻小屏的角度一致后，完成原来未焊接扁钢的角焊缝焊接(焊接前打磨去除点焊焊缝)，并将两小屏组装成大屏。

7、对管屏进行整体热处理，热处理工艺控制为760±15℃/1.5h。最终成功制得了符合要求的马氏体钢膜式壁管屏。

综上所述，本发明的贝氏体钢或马氏体钢膜式壁管屏成排弯方法通过调整扁钢焊接位置以减少成排弯区域的扁钢焊接量，或将成排弯区域的扁钢与管子分离弯制后再装配扁钢，使得成排弯区域的刚性和强度降低，既解决了成排弯过程中在弯头区域易产生裂纹的问题，也解决了成排弯弯头在较低温度下难以校正的问题，同时减少了成排弯前的热处理，从而节约了成本和周期。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。