锅炉制造和焊接技术发展

王宏伟

摘 要：锅炉行业是我国大型制造行业之一，在世界制造行业中占有重要的地位。随着我国经济水平的不断发展，对于产品制造业逐渐提出了低碳、环保、节能等生产要求，锅炉行业也开始面临着严峻地挑战。因此锅炉企业必须根据市场导向，不断研发锅炉制造新技术，才能在日新月异的市场竞争中占有一席之地。

关键词：锅炉制造；焊接技术；超临界

1 锅炉制造的用材发展

我国锅炉制造业主要使用材料为钢材，根据锅炉用途可分为两种：在室温条件下或蠕变温度条件主要用材为钢板和部分钢管，在高温条件下主要使用钢管。由于锅炉使用中存在着高度安全隐患，因此对于钢材的使用也有一定的要求。

1.1 锅筒

锅筒是锅炉制造中用材最多的部件，也是锅炉中最重要的受压部分，在锅炉生产制造中，锅炉承受压力越大，锅筒的厚度越大，锅炉生产工艺要求越高，因此对锅筒的选材必须根据钢材的屈服极限与强度极限进行选择。我国目前锅炉制造中的要求标准为：中低压锅炉选用250N/mm2～400N/mm2的钢材，高压及以上的锅炉选用500N/mm2。

传统的钢板材料主要有A3g（用于低压小型锅炉）、20（用于低、中压锅炉）、22g（用于中压锅炉），由于20、22g强度与屈服限不高，生产用量多、筒壁厚，在此弊端上我国近十年不断研制新型材料，主要代表有12Mng、16Mng、15MnVg、14MnMoVg、18MnMoNbg等低合金鋼钢板，其屈服限值分别为300N/mm2、350N/mm2、400N/mm2、500N/mm2。新型材料的投入生产在资源节约上有着显著的效果，例如16Mng代替20g时可减少25%～30%的用量。

1.2 受热面管、管道、集箱

锅炉受热面管在锅炉制造中用量很多，且受热面直接牵制的锅炉的整体作用，一处破裂则整个锅炉都无法使用，因此对受热面的制造工艺要求严格，必须采用优质钢材轧制，且需使用无缝钢管生产。管道与机箱布置在锅炉的外面，一旦出现破裂危害极大，因此对于钢材的选用要求更为严格。受热面管、管道、集箱均由钢管弯曲、焊接形成，在钢材的选用上同样要求具有良好的可塑性与焊接性能。

2 锅炉技术的发展

随着我国十六大中“节约环保，鼓励新能源开发”发展目标的提出，我国锅炉制造也开始朝着节能、环保的方向发展，随着技术水平的不断提高，近年来我国各种锅炉制造技术也不断发展，大容量、高效率、高参数的超临界锅炉和超超临界锅炉陆续生产上市，大型环保、清洁燃烧锅炉以及使用清洁能源类型的循环流化锅炉也被广泛生产。

2.1 超临界、超超临界锅炉机组的发展

锅炉投入使用时水变成蒸汽的临界压力为22.115MPa，目前我国规定锅炉内工质压力高于这个值就为超临界锅炉，若超过26MPa则规定为超超临界锅炉。超临界锅炉与超超临界锅炉在节能环保上具有杰出的效果，超临界锅炉较亚临界锅炉35%的发电效率高出6%，单电燃煤约310克，每单位节约70克的燃煤量，而超超临界锅炉比超临界锅炉的发电效率要提高6%～8%，一年可节约6千吨的优质煤，在国家资源的利用上起到重要作用。同时，由于超临界锅炉与超超临界锅炉的技术含量较高、环保性能好等优点，在发达国家已经得到广泛应用，而我国目前仍以制造亚临界锅炉为主，超临界机组还未被广泛使用。但我国自2002年将超临界锅炉制造列入生产计划后，超临界机组得到了迅速的发展，目前国内超临界锅炉的生产已超过100多台。

2.2 大型循环流化床锅炉机组的发展

循环流化床锅炉技术简称为“CFB”锅炉技术，早期的CFB锅炉机组是在鼓泡床锅炉的基础上发展起来的，是近时间发展起来的高效、环保、节能的清洁燃烧技术，在我国的锅炉制造技术中已得到广泛应用。CFB锅炉最大的优点在于锅炉内循环燃烧的过程，对于床料中未发生反应的物质被吹出燃烧室后会重新送至燃烧，而已经发生反应的部分在燃烧中会继续硫化，与煤粉锅炉燃烧相比除去了燃烧物质的处理装置。由于CFB锅炉循环燃烧特点，不仅燃料的适应性比较强、燃烧效率高，而且脱硫效率高，因此CFB锅炉的制造节约了锅炉厂的生产成本，同时减少了商家的运行费用，具有很好的市场发展前景。

3 锅炉焊接技术发展现状

3.1 锅炉常用材的焊接工艺要求

3.1.1 低碳钢

低碳钢中碳元素的含量一般不超过0.25%，因此焊接性良好，不需要特殊的焊接工艺要求。由于低碳钢在锅炉制造中厚度越大焊接中可能出现裂纹的概率也会增大，因此在低碳钢焊接中宜选用低氢碱性焊条，为避免焊接热处理过程中导致的裂纹，因此在焊接时提前预热或焊后热处理。

3.1.2 珠光体耐热钢

珠光体耐热钢中含有多量的合金元素，因此增大了钢材的淬透性，焊接中易出现硬脆化与裂纹，又因为珠光体耐热钢的元素较杂，焊接过程会出现回火脆性。为消除焊接接口处的裂缝及淬硬变化，在锅炉制造中焊接钢材可选用相近材质的钢材，同时在焊接前进行较低温度的预热，另外尽量避免选用O、Si、P含量较高的钢材，以防止焊接中钢材的回火脆性。

3.1.3 低合金高强度钢

低合金高强度钢的主要成分为锰，具有较好的焊接性能。16Mn钢中合金元素较少，可以不用进行焊前预热，但在低温、大厚度锅炉结构焊接中需要进行热处理，以防止冷裂纹的产生。而18MnMoNb、15MnVR、15MnVNR钢均具有良好的综合力学性能，工作温度较高，因此冷裂纹极易出现，在焊接前需要进行热处理，一般预热至少要在100℃以上。

3.2 锅炉焊接技术的发展

我国锅炉制造企业普遍采用的焊接技术有埋弧焊、电渣焊、TIG焊等，但随着产量的增加、产品材料与结构的转变，锅炉的焊接技术也在不断提高。

3.2.1 CO2气体保护焊接技术

CO2气体保护焊是以CO2为保护气体而进行的焊接方式，由于CO2气体价格低廉，只有埋弧焊的40%～50%，且在脱氧焊锡丝的使用下焊缝变形小、焊接飞溅少，可以焊接出高品质、内部缺陷少的焊接点，因此已被广泛适用于黑色金属材料的焊接中。

3.2.2 TIG焊接技术

TIG焊接技术一般是指用惰性气体氩气为保护气体进行的焊接，在焊接0.5～4.0毫米厚的不锈钢时多采用的就是TIG焊接。锅炉受热面管子的对接焊质量要求很高，且焊接点多，仅一台600MW锅炉就有6万多的焊口，因此主要采用TIG焊接技术进行焊接，或是与其他焊接技术结合使用的方式进行焊接，为锅炉制造中的焊接带来了较好的便利。

3.2.3 MPM焊接技术

MPM焊接的方式为多头熔化极气体保护全自动焊，可以轻松实现焊接接头上下同时焊接，具有效率高、变形小等优点，但焊接时熔深浅。在锅炉制造中膜式壁的焊接中若采用埋弧焊的方式则无法实现上下同时焊接，在实现超临界锅炉与超超临界锅炉的制造中不如MPM焊接有优势。

参考文献

[1]潘乾刚.锅炉制造和锅炉焊接技术的发展[J].金属加工（热加工），2011（18）.

[2]赵旭东.铝/钢异种金属激光填充粉末熔钎焊接技术研究[D].北京：北京工业大学，2012.