導(dǎo)語(yǔ)：注汽鍋爐對(duì)流管板加工工藝研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】通過火焰切割和空氣等離子弧加工比較，研究空氣等離子切割工藝參數(shù)控制規(guī)律,實(shí)現(xiàn)出口鍋爐對(duì)流段管板精細(xì)加工，解決管板加工開孔掛渣和切割精度問題，保證管孔切割質(zhì)量和后續(xù)的穿管順暢程度及焊接對(duì)位質(zhì)量，在提高工效和質(zhì)量的同時(shí),改善了作業(yè)人員的作業(yè)環(huán)境、也減輕了作業(yè)強(qiáng)度。

【關(guān)鍵詞】出口鍋爐；管板加工；空氣數(shù)控等離子

1引言

某公司制造的出口鍋爐對(duì)流段重要部件管板（長(zhǎng)2813mm、高3370mm），共開234個(gè)孔（分別為準(zhǔn)138mm和準(zhǔn)100mm孔），這些孔沿對(duì)流段管板布局集中分塊均勻分布，板厚為δ=16mm/Q235B，孔間距最小處14mm，特點(diǎn)是孔距近、管孔密集，如加工不當(dāng)造成管孔直徑偏大，導(dǎo)致管孔外緣間距過小，會(huì)影響管板強(qiáng)度；若加工孔偏小，造成對(duì)流段爐管穿管困難或者壓根就穿不進(jìn)去，還對(duì)高溫?zé)崤蛎洰a(chǎn)生影響。由于管板尺寸過大，要進(jìn)行高度方向拼版，這就要求加工好的管板，管孔要錯(cuò)開焊縫并沿焊縫兩側(cè)對(duì)稱分布，確保管板強(qiáng)度。因此，對(duì)注汽鍋爐管板加工進(jìn)行工藝研究，實(shí)現(xiàn)精密加工勢(shì)在必行。

2篩選加工工藝

2.1加工工藝方法研究。因沒有裝備空氣等離子切割設(shè)備，油田注汽鍋爐制造對(duì)流段管板常采取兩種加工工藝：機(jī)械冷加工工藝和氧氣乙炔火焰熱切割加工工藝。機(jī)械冷加工的設(shè)備通常采用立式鏜床鏜孔加工管孔，由于鏜床加工管孔過程軸向力和扭矩較大等因素的影響，不易折斷切屑，黏結(jié)住了切屑，致使切屑難以排出，最終可能導(dǎo)致加工硬化，同時(shí)加快刀頭切削角磨損；在加工管板時(shí)，由于管板幅度大、剛度較差，頻繁產(chǎn)生共振，也導(dǎo)致加工偏差，進(jìn)而對(duì)進(jìn)給量、鏜削速度進(jìn)行限制，致使鏜孔生產(chǎn)工效低，影響出口鍋爐工期時(shí)限。常規(guī)的氧氣乙炔火焰熱切割加工存在管孔掛渣和清渣、管板變形大等問題外，由于管板的管孔密集、間距小，加工精度難以保證，為后續(xù)矯正變形和穿管造成極大困難[1]。空氣等離子切割是逆變電源、等離子切割技術(shù)和數(shù)控技術(shù)集成的新技術(shù)，是工件切口處的局部金屬被由逆變電源產(chǎn)生的高溫等離子電弧發(fā)出的熱量熔化（和蒸發(fā)）的切割加工過程，由于空氣中含體積分?jǐn)?shù)約78%的氮?dú)猓虼耍眉訅旱母咚賶嚎s空氣對(duì)等離子切口處產(chǎn)生的熔渣進(jìn)行吹掃，其主要優(yōu)點(diǎn)在于等離子電弧的能量大，切割速度快，提高了加工精度、節(jié)約材料、提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。尤其在切割普通碳素薄鋼板時(shí)，加工出的工件變形小、切割面光潔、精度高的管板管孔，效率是氧氣乙炔切割的5~6倍[2]。2.2加工方法試驗(yàn)。以現(xiàn)有加工條件，使用氧氣乙炔火焰熱切割加工和空氣等離子加工進(jìn)行加工進(jìn)行試驗(yàn)。通過實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證，加工注汽鍋爐管板，氧氣乙炔火焰熱切割加工的管板變形嚴(yán)重，管孔表面夾渣，端面切痕嚴(yán)重，焊嘴燒損嚴(yán)重，不符合管板加工要求。為獲得良好的出口鍋爐管板加工質(zhì)量，利用空氣等離子切割，首次進(jìn)行加工試驗(yàn)。切割時(shí)，為獲得能量的高密度，采取大幅縮小噴嘴孔尺寸產(chǎn)生極高壓縮弧，配合壓縮加壓空氣，通過等離子切割加工的管板，管孔成型效果良好。在切割板厚為δ=16mm/Q235B的普通碳素鋼管板時(shí)，速度約可達(dá)氧氣乙炔火焰熱切割加工的5倍，切割斷面光潔，熱變形小，幾乎沒有熱影響區(qū)，變形極小，符合出口鍋爐管板質(zhì)量要求，最終選取空氣等離子切割加工注汽鍋爐管板。

3空氣等離子精密切割加工對(duì)流段管板

影響等離子切割質(zhì)量的主要因素包括：1）控制保持切割斜角在0°:通過調(diào)節(jié)割炬高度、調(diào)節(jié)弧壓來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)整切割斜角；2）高速熔渣量、頂部熔渣量的多少可以通過逐步減少弧壓來(lái)消減，直至消除；3）調(diào)整切割速度至1200mm/min，有效消除了切割截面上的波紋深度；操作切割機(jī)時(shí)，及時(shí)清理割嘴上的飛濺熔渣，也能消減切割截面上的波紋，而且還能使割嘴的使用壽命加長(zhǎng)；4）穩(wěn)定弧柱電壓和控制空載電壓：足夠高的空載電壓是空氣等離子切割引弧容易和離子弧燃燒穩(wěn)定的條件，保持弧柱電壓在空載電壓的約1/2，提高弧柱電壓來(lái)增加等離子弧的功率，加快切割速度或者切更厚的板；通過氣體流量調(diào)節(jié)和電極內(nèi)縮量加大，調(diào)節(jié)弧柱電壓，弧柱電壓超過65%的空載電壓時(shí)，等離子弧處于不穩(wěn)定狀態(tài)；5）氣體流量的控制：氣體流量的增加會(huì)提高了弧柱電壓，使弧柱的壓縮作用增強(qiáng)，集中能量的等離子弧形成更強(qiáng)的噴射力，提高了切割質(zhì)量和速度。但過大的氣體流量使弧柱變短，導(dǎo)致?lián)p失熱量增加，進(jìn)而切割能力減弱，不能開展正常切割過程；6）割嘴高度調(diào)整：確保合適的被割工件表面至割嘴端面4~10mm的割嘴高度距離才能充分體現(xiàn)等離子的切割效率。同樣和上面提到的電極內(nèi)縮量，不合適的距離，會(huì)使割嘴頻繁燒損，更談不上切割質(zhì)量和切割效率。以上各種因素直接影響等離子弧的壓縮效應(yīng)，也就是影響等離子弧的溫度和能量密度，而等離子弧的高溫、高能量決定著切割速度，所以以上的各種因素均與切割速度有關(guān)。在保證切割質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能地提高切割速度，不僅提高了生產(chǎn)率，還能減少被割零件的變形量和割縫區(qū)的熱影響區(qū)域。若切割速度不合適，其效果相反，而且會(huì)使粘渣增加，切割質(zhì)量下降。通過對(duì)上述影響等離子切割的重要因素的研究發(fā)現(xiàn)，這幾個(gè)因素都對(duì)等離子弧的壓縮效應(yīng)產(chǎn)生直接作用，進(jìn)而決定等離子弧的能量密度以及溫度高低。而最能直觀體現(xiàn)的切割速度就是由等離子弧的高能量密度和高溫度決定的，因此，切割速度就與上述的幾個(gè)因素密切關(guān)聯(lián)了。對(duì)于用空氣等離子精密加工切割對(duì)流段管板來(lái)講，工效的提升就是在既保證切割質(zhì)量又能獲得盡可能高的切割速度，同時(shí)減小空氣等離子加工切割對(duì)流段管板的變形量和熱影響區(qū)域。

4管板切割實(shí)際效果

鍋爐管板共開孔234個(gè)，沿對(duì)流段管板布局集中均勻分布。管孔錯(cuò)開焊縫并沿焊縫兩側(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)稱分布，確保管板強(qiáng)度。采用空氣等離子加工單個(gè)對(duì)流段管板用時(shí)120～150min完成，加工效率高；板孔表面加工質(zhì)量良好，開孔表面光滑，無(wú)殘?jiān)街淮嬖趪?yán)重掛渣或收弧凹坑；空氣等離子加工成型后的管板裝配在對(duì)流段上，后續(xù)完成不銹鋼襯套焊接后，順利完成穿管焊接作業(yè)，極大地提高了出口注汽鍋爐制造工效。

5結(jié)語(yǔ)

此次通過出口鍋爐對(duì)流段管板空氣等離子切割加工工藝研究，并得到良好的成活質(zhì)量，通過加工方法的研究和試驗(yàn)、設(shè)置合適的工藝參數(shù)，實(shí)際效果顯示管板加工開孔無(wú)掛渣及得到了較高的切割精度、熱變形小，保證了后續(xù)的穿管順暢程度及焊接對(duì)位質(zhì)量，在提高工效和質(zhì)量的同時(shí),也改善了作業(yè)人員的作業(yè)環(huán)境，減輕了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是為出口鍋爐制造任務(wù)的及早完成贏得了時(shí)間。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李壽全,張幼民.數(shù)控等離子切割下料的質(zhì)量控制與測(cè)量[J]．鍛壓裝備與制造技術(shù),2014(6):46-48．

【2】陸雄.數(shù)控等離子切割機(jī)工作原理及質(zhì)量分析[J].中國(guó)設(shè)備工程,2014(11):59-62．

作者:白云冰 單位:新疆油田公司工程技術(shù)公司