工业锅炉制造工艺现状及趋势探究

廖璆

（湖南省特种设备检验检测研究院，湖南 长沙 410000）

1 工业锅炉概述

工业锅炉是人们日常生活以及工业生产过程中不能够缺少的一种热能动力设备。工业锅炉根据其用途进行划分，一般可以划分成两种，一个是蒸汽锅炉，而另外一个就是热水锅炉。其中蒸汽锅炉一般适用于发电或者是用来进行供气，比如，化肥厂可以采用蒸汽气化，将煤作为原材料，从而组合成化肥，这也就是人们常见的工业锅炉。工业锅炉多数是燃煤占据大部分的，燃气的通常是余热锅炉用来回收废热。工业锅炉最为常见的就是循环流化床锅炉，工业锅炉是非常重要的一种热能动力设备。

2 工业锅炉制造工艺现状分析

2.1 工业锅炉制造工艺发展历程

工业锅炉最早应当是在第一次工业革命出现的，距离现在已经有两百多年的发展历程。当时是先有锅炉，Watt改进蒸汽机，继而发展了锅炉。制造锅炉的材料从刚开始采用的是锡与煤，之后才出现了铁。在1890年以后主要运用手工与液压机械制造锅炉，铆接为核心的连接成形工艺。我国发展工业生产促进了锅炉的发展，在20世纪60年代后毛坯制造运用手工焊接成形，运用简单机械加工已经具备切割下料以及卷板工艺。伴随着时间的推移，锅炉制造工业出现了质的飞跃，人们运用机械剪切以及半自动气割下料，油压机等锻压设施也被使用在锅炉制造过程中，在这之中一部分已经具备了自动焊接技术。还有一些工业锅炉厂具备了非常先进的生产流水线，数控切割以及钻床等。20世纪90年代左右工业锅炉进入到了黄金时期，制造工艺取得了很大的进步。全自动焊接机蛇形管生产流水线、切割机、数控钻床等等都具备了。在21世纪初，电力装备制造业快速发展，部分锅炉制造企业投入大量的资金进行了锅炉厂基础设备建设。一部分已经生产工业锅炉的制造厂即刻申请了A级部件制造许可证书，进入电站锅炉部件生产行列之中。

2.2 工业锅炉制造工艺情况

第一，通用设施超期服役比较多，陈旧滞后；简单且资质设施所占据的比重较大，成形、机械加工与装配误差比较大，而生产设施精度以及生产效率不高。第二，手工操作比较多，机械化程度有待提升，自动化程度同样需要提高。例如，手工划线与切割下料、装配与焊接、磨削与油漆、搬运等工作。手工操控需要很强的劳动力，与此同时生产效率不高，很难确保工业锅炉制造的质量。焊接工艺是工业锅炉制造过程中的核心工艺，焊接工作量大致占据了所有工作量的一半，现如今除去锅筒纵与环焊缝运用了自动焊接以外，很多焊接均使用的是人工焊接。第三，在焊接设施里面，气体保护焊的运用非常少，专用焊接设施使用也很少。例如烟管-管板TIG气体保护焊以及手工电弧焊比较，都很有优势，采用的厂家较少，这与别的工业产品科学技术水平有差距。第四，双面焊接之间的挑焊根，打磨工艺匮乏，手工碳弧气刨刨出的焊根是弯曲的，不能打磨，射线探伤符合标准的较少。第五，不具备配套齐备的生产流水线，部分工厂因为资金匮乏，购买了不健全的流水线，很难确保质量。比如膜式壁以及蛇形管生产线，都存在很多不一样的工艺步骤，少了其中任何一个均无法达到相关质量要求。第六，通常而言，炉排片是层燃链条炉排的重点燃烧设备，不是专业厂家所制造的炉排片，表层比较粗糙、尺寸不合格、位置精度不够、转配过程中误差很大，易于导致炉排在运转的过程中出现漏风的问题，造成炉排容易跑偏，从而导致炉排断裂以及脱落的现象产生。第七，炉墙砌筑是工业锅炉性能的核心保障，炉墙砌筑工业不达标就会导致烟气短路，因此需要严格根据炉墙的砌筑要求开展工作。相关工作人员进行砌筑的过程中，应当有技术工作人员进行监督与引导。

3 工业锅炉制造工艺趋势研究

3.1 工业锅炉锻压技术及趋势

在工业锅炉制造工艺中，锻压技术是一种体积成形技术，其可以提供成品毛坯。冲压是板料成形，能够直接构成成品。第一，将金属组织进行改进，提升力学功能，一般用在制造承受动载荷的关键零件。第二，锻件尺寸精密化，不需要进行切削加工。第三，可以将工业锅炉生产效率提升，使其生产率更为高效化。第四，能够将材料的利用率、模具的使用时间、复杂的零件成形能力提高。第五，可以让工业锅炉锻造技术大型整体化，优质轻量化。工业锅炉内的压力部件包含了封头与阀门、管板与弯管、筒体。而锻压机械包含了水压机与油压机、弯管机与卷板机。

3.2 工业锅炉锻造技术及趋势

工业锅炉锻造实际上就是一种金属液态成形方法，锻造成形技术不但给予了零件形状大小，与此同时还控制着零件微观组织、功能、使用特性。工业锅炉锻造比较适合制造内腔以及外形较为复杂的零件与毛坯。锻造较为合适形状复杂的缸体与阀体、泵体与箱体、机架。锻造工艺与设备发展是根据铸件的优质与精度、生产高效与生产过程没有有害物质而开展的。锻造精密度高，可以促使铸件少切削或者是不需要进行切削加工。而砂型的铸造虽依旧是以粘土砂型为重点，可是化学硬化砂与树脂砂造型材料很有创造性。造型机械已经发展了气动高压与射压等全新的造型设备。

3.3 工业锅炉焊接技术及趋势

首先，焊接热源。其在现如今已经很丰富了，比如电弧与电阻、火焰与超声、电子束等等，可是焊接热源的开发并没有停止，其趋势为以下几个方面：其一，针对已有的热源进行改进，更为有效、便捷、经济化，例如电子束的发展。其二，研发更为完美且有效的热源，运用集中热源重叠，从而获取更加强大的能量密度，比如说在电弧焊之中添加激光束等等。其三，环保节能。由于工业锅炉焊接能源耗损较为严重，存在污染性，因而必须要探究出绿色环保节省能源的热源技术，比如太阳能焊接技术等等。

其次，在焊接过程中采用计算机。第一，将计算机用来进行焊接控制。以计算机为重点构建多种控制系统，比如最佳控制与自适应控制体系等等。这部分系统都在电弧焊与钎焊等不一样的焊接方式中得到充分的运用。第二，将计算机模拟技术使用在焊接热过程与焊接应力等的模拟过程中。第三，把计算机数据库技术使用在构建焊工档案管理数据库以及焊接材料搜索数据库等之中。第四，CAD等的运用，在现如今还处在持续研发的时期，焊接柔性制造系统出现了。

再次，焊接机器人及智能化。在焊接自动化的过程中，焊接机器人出现了，其是焊接自动化改革进步的产物，突破了焊接刚性自动化传统方法，拓展了新的柔性自动化方法。其优势在于，可以将焊接的质量提升，确保焊接产品都是一致性的；可以将生产效率大幅度提升，可以持续工作一整天；能够在恶劣的环境中长时间工作，减少人工劳动工作量，还能够大大降低对人工操控技术方面的要求，能够达到批量生产焊接自动化的目的。

最后，可以将焊接生产效率提升。提升焊接生产效率是促进工业锅炉焊接技术发展的源动力。生产效率提升的方式就是：第一，将焊接熔敷率提升，比如手弧焊里面的重力焊工艺、铁粉焊工艺等等；埋弧焊里面的热丝焊以及多丝焊效果非常明显。第二，降低坡口界面与熔敷金属量。针对窄间隙焊接，采用双丝或者是单丝进行焊接。由于其间隙比较窄，因此需要熔敷金属量成倍减小。

4 结语

综上所述，工业锅炉业制造工艺进步与发展，必须要先将设备进行优化更新，将工艺水平提升。引入关键的进度较高且效率也很高的设备。与此同时，重点提升工业锅炉重要件，特别是受压元件以及燃烧设备制造工艺水平，对于工业锅炉生产之中制造工作量大，加工质量无法得到保障等方面的问题，需要研制出新的工艺以及精度高的设备。此次研究还存在一些不足，需要相关研究人员继续探索与发现，从而促使工业锅炉制造工艺技术水平提升。