王 鑫

（中國電建集團上海能源裝備有限公司，上海 201316）

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及科學技術的不斷進步，超超臨界鍋爐給水泵應運而生，超超臨界鍋爐給水泵是目前使用較為廣泛且較為先進的火電機組用泵，在我國具有較好的應用價值和應用前景，其能夠有效降低工程造價以及運行的費用，提高相關企業(yè)在市場上的競爭能力。而要想超超臨界鍋爐給水泵發(fā)揮出最大的作用，就需要保證超超臨界鍋爐給水泵筒體部件加工的工藝質量，因此對其進行研究具有非常重要的意義。

1 超超臨界鍋爐給水泵及筒體部件概述

1.1 超超臨界鍋爐給水泵概述

超超臨界鍋爐給水泵是當今社會上比較先進和科學的火電機組用泵，其中超超臨界是指在鍋爐內(nèi)進行工作的相關介質水的壓力，并且在工作的過程中鍋爐內(nèi)的溫度不能低于593℃，蒸汽的壓力也不能低于31MPa，因此被稱為超超臨界。由于超超臨界鍋爐在性能上具有較高的要求，因此其相關的制造成本也相對較高。要想對其中存在的關鍵部件的加工制造方案進行改進，有效降低制造的成本，就需要相關的工藝人員不斷對其進行研究，找到合適的方法，改成更加科學、先進的加工制造方案，為相關企業(yè)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟價值，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。在超超臨界鍋爐給水泵中其泵芯的結構為水平中開結構，上下渦殼的結構為空間流道結構，徑向力自行平衡能夠避免在轉子上出現(xiàn)節(jié)段式結構的徑向力，在一定程度上能保證給水泵平穩(wěn)運行。泵芯采用不銹鋼材料制作，沒有平衡裝置，能夠減少泵的泄露情況，提高給水泵運行的效率，并且不需要外接水管，就能夠瞬間啟動。根據(jù)相關的火電機組要求，超超臨界鍋爐給水泵在運行過程中最重要的就是其安全可靠性，并符合節(jié)能的特點，具有較高的自控程度，方便檢修。由于超超臨界機組擁有較大的單機容量，且提高了其機組的參數(shù)，因此也提高了超超臨界鍋爐給水泵的要求。目前使用比較廣泛的超超臨界鍋爐給水泵多為多級離心泵，呈雙殼體筒型，該類給水泵能夠永久焊接在水管路上，能與機組負荷的變化相適應，更加方便和可靠。

1.2 泵筒體部件的相關概述

文章主要研究了型號為FK8R 的泵筒體，該泵筒體的主體材料為CK22N 鍛件，筒體的外圓長為250mm，規(guī)格為φ1330mm，一共由16 個大、小零件拼焊組成了泵筒體部件，這些零部件的原材料的型號具有一定的差異，且采用的工藝也不相同。一般筒體部件的工藝路線被分為以下四個步驟：首先，對筒體單件進行簡單的粗加工，并進行檢驗；其次，拼裝焊接筒體以及各個組件，進行相關的加工工序之后要開展檢驗工作；再次，當組件拼焊完成之后進行精加工；最后，要對整機的性能進行試驗，及時解決存在的問題。因為在不同的階段中會面臨不同的問題，所以需要相關的工作人員擁有較強的責任心，有效采取相應的措施解決存在的問題，保證筒體部件的質量，進一步保證超超臨界鍋爐給水泵的質量。

2 超超臨界鍋爐給水泵筒體部件加工工藝分析

2.1 分析特殊部位的焊前結構與加工

型號為FK8R 的泵筒體毛坯制造的初期需要進行成分分析以及超聲波等方面的檢驗工作，當泵筒體的力學性能以及成分、超聲波等符合相關標準之后才進行最重要的焊接加工工序。一般泵筒體使用的焊接形式包括內(nèi)孔止口堆焊、流道內(nèi)堆焊以及拼裝焊接各組件。在進行焊接工序之前，需要對焊接工作進行綜合考慮，保證焊接變形之后能夠保留足夠的加工余量保障加工后的尺寸精度，并且還要保證部件結構與相關的規(guī)定標準相符，因此焊接需要對部件尺寸進行設計加工。

（1）內(nèi)孔止口堆焊前的結構與工藝。為了將筒體的硬度和耐磨性有效提高，需要筒體的配合止口以及端面等部位的吐出口內(nèi)部擁有厚度為3mm、型號為316L 的堆焊層。對筒體內(nèi)孔進行堆焊時，焊機本身對堆焊件的外壁有規(guī)范的定位要求，要求堆焊件外壁為圓柱。而在實際的圖紙設計中，其設計的尺寸的吐出端外徑和吸入端外徑分別為1330mm、φ1140mm。正常情況下需要按照圖紙要求開展施工工作，到焊接工序時就需要做相應的工裝進行支撐，而筒體件相對較大，筒體件的做工不僅費時，還在很大程度上廢料。最為經(jīng)濟的解決方法就是在制作毛坯時，較小的一端按照較大一端的尺寸鍛制毛坯，并且在車床進行加工時，保證其堆焊之前的外圓尺寸整體為φ1334mm×1200mm 即可。這樣經(jīng)過檢驗之后就可以直接轉到焊接車間內(nèi)進行堆焊工作，整個過程非常方便。

（2）筒體吸入口焊唇的結構與相關工藝。堆焊工序完成之后就需要做好組件焊接的準備工作，將各處的接口進行加工。一般情況下給水泵的吸入接管與筒體的連接端的入口為雙入口，其具體的數(shù)值為2-φ270mm，長度為645mm，需要在筒體圓周的方向橫向截面布置，但是在實際的筒體外圓周中，圖紙上只會給出相應的尺寸范圍，一般為外圓柱上形成的平面長度（340mm×380mm）。超過尺寸范圍的對接平面就需要使用焊料堆在外圓柱上，通常對接處會留出一定的定位止口讓組件的位置得到保證，這樣就形成了雙面坡口焊接成型的工序，堆焊且鏜平圓周面之后，就會在堆焊的基礎上按照相關的工藝附圖鏜出用于焊接的坡口。在實際的焊接過程中，由于接管單件本身的設計就擁有焊接坡口，而在泵筒體的兩個規(guī)格型號為φ270 的吸入口的平面上卻沒有焊接坡口，加上吸入口的壓力往往比吐入口低，所以在圓周上使用焊料堆積且鏜平的坡口就顯得比較浪費。對此，可以在泵筒體的吸入口堆焊處直接鏜平，讓其成為平面，這樣就不需要對其進行焊唇的工序，操作相對比較簡單，且能避免重復加工的情況出現(xiàn)，有效節(jié)省了工時，又在一定程度上節(jié)省了焊料，具有一定的經(jīng)濟效益。

2.2 檢驗焊層硫酸銅表面余量

一般客戶的要求以及相關的質量文件控制都必須是進行精加工之后相應的檢驗結果，但是為了能夠讓最終的結果得到保證，鍋爐給水泵筒體部件在加工工藝就必須在粗加工階段就進行各種檢驗工作，其中包括成分分析、超聲波、力學性能等。在半精加工之后還需要檢驗堆焊層表面的硫酸銅，防止在進行補焊時產(chǎn)生的熱變形對精加工止口的精度造成破壞和影響，因此需要在半精加工之后開展相應的檢驗工作。而要想保證檢驗的效果并不浪費材料，就需要思考需要在多少余量的加工表面進行檢驗。通常情況下選擇半精加工的單邊留下厚度為0.5mm 的余量，這樣厚度的余量相對比較合適，即使焊層存在一定的缺陷，也能夠很容易地被檢查出來，并且出現(xiàn)大面積缺陷時還可以在后續(xù)的精加工工作開始之前就完成補焊，不會對最后的精度造成影響。這樣精加工之后，就極大地提升了硫酸銅合格概率，就算存在缺陷也不會影響精度，且補焊也相對比較方便。在給水泵筒體的吐出接口的內(nèi)孔壁流道中也有堆焊層，因為該位置不是配合止口，所以沒有較高的尺寸精度要求，最后精加工之后只需要對其硫酸銅以及著色進行檢驗即可。

2.3 安排水壓試驗的工序

在超超臨界鍋爐中，泵筒體部件以及吐出側的泵蓋、吸入側的本該承受的壓力都是不一致的，因此在加工工作完成之后必須對此三個部件進行水壓試驗。為了讓試驗更加方便，且能夠降低試壓工裝設計的難度，一般會合裝這三個部件一起進行試壓工序，合裝泵筒體部件和吸入側泵蓋開展5MPa 的低壓試驗，并于吐出側的泵蓋合裝進行高壓試驗，高壓具體數(shù)值一般為48MPa。安排試壓的工序一般包括精加工、半精加工和粗加工試壓。鑄件一般需要經(jīng)過兩次試壓，其中包括粗加工試壓和精加工試壓，而鍛件就只需要進行一次精加工試壓。盡管泵筒體部件、吐出側泵蓋以及吸入側泵蓋都屬于鍛件，但是還是需要以筒體實際的承壓狀態(tài)和結構為依據(jù)，安排更具針對性和科學性的工藝。在進行水壓試驗之前，需要對泵筒體擁有深入的了解，一般情況下泵筒體的內(nèi)孔中高壓和低壓的交界處，存在一邊承受高壓，另一邊承受低壓的情況，但是由于受到結構的限制，外圓已經(jīng)從較大的一端過渡到了較小的一端，由φ1430mm 變?yōu)棣?240mm，這樣在進行試壓時會承受過高的壓力，從而導致產(chǎn)生的變形情況比高壓外側端面止口的變形大，因此需要在該交界處的止口以及端面處留下適量的加工余量。當水壓試驗完成且合格之后才能進行精加工。當其他兩側端面的止口尺寸都符合相關的標準規(guī)定和壓力結構范圍，并沒有發(fā)生較為明顯的變形情況，進行精加工之后直接開展試壓工序即可，這樣在一定程度上避免對鍛件進行兩次試壓工作，且能讓具有特殊要求的部件的加工精度得到有效保障。

3 結束語

現(xiàn)代社會的發(fā)展還在不斷加快，人們對超超臨界鍋爐的使用要求也越來越高，所以相關的工作人員必須跟上時代發(fā)展的步伐，不斷改進和創(chuàng)新超超臨界鍋爐給水泵筒體部件的加工工藝和加工方案，有效將關鍵加工步驟前后的順序解決好，合理安排好余量，并根據(jù)這樣的步驟開展相應的生產(chǎn)加工工作，使生產(chǎn)的產(chǎn)品部件的精度和質量要求達到相關的標準，讓超超臨界鍋爐的性能更加可靠，為相關企業(yè)提供設備支撐，進一步提高企業(yè)在市場中的競爭力。