3.1工业锅炉行业情况
3.1.1基本情况
工业锅炉是重要的热能动力设备,广泛应用于工厂动力、建筑采暖、人民生活等各个方面,需要量很大。近年来,我国工业锅炉产品年产量基本保持在2~3万台,7~8.5万蒸吨。1998年末全国在用工业锅炉总数为50.12万台,125.69万蒸吨,总装机容量是电站锅炉的三倍。
中国工业锅炉以燃煤为主,由于生产厂家多而分散,产品技术水平不高,锅炉运行水平和热效率较低,污染物排放量大。
耗能和污染是工业锅炉的两大问题,解决途径需要通过:(1)设计和开发高效节能的工业锅炉产品;(2)开发燃油、燃气锅炉和电热锅炉产品;(3)提高能源利用率和加强环保政策,从而达到减少温室气体(CO2)、悬浮颗粒、二氧化硫和氧化物的排放量,减少环境恶化的威胁。
目前全国持有E级以上生产许可证锅炉制造厂共有706家,其中属于原机槭部和劳动部联合颁发许可证的有A级许可证企业9家、B级许可证企业18家、C级许可证企业40家、D级许可证企业149家,各省市自治区颁发的E1、E2级许可证企业490家。另外还有一大批没有生产许可证的常压锅炉生产厂家,达数千家之多。
据1998年度对工业锅炉行业216家D级及以上许可证企业生产情况的统计资料显示:工业锅炉全行业职工总数14.80万人;工业总产值69.60亿元;固定资产原值58.71亿元,净值36.9亿元;销售收入59.14亿元,利税总额1.81亿元,其中利润总额0.76亿元;工业全员劳动生产率4.70万元;主要出口产量66台;主要新产品2898个。全国D级以上工业锅炉生产厂家平均年产量(蒸吨)仅为320蒸吨,其中2/3的锅炉企业产量不足100蒸吨;年产量大于500蒸吨的企业不过46家;大于1000蒸吨的企业只有13家;年产量超过2000蒸吨的企业仅有4家。
3.1.2“九五”计划预计完成情况
3.1.2.1主要经济指标和重点产品产量
“九五”期间,受国家宏观经济政策的影响,工业锅炉的新增需要量随之减少,市场竞争日趋激烈,企业间相互压价销售,导致许多厂家经济效益逐年滑坡,行业整体效益不佳,因工业锅炉行业自身具有投资大、专业性强的特点,且实行制造许可证制度,企业转向困难,亏损企业不断增加,96、97、98三年亏损企业分别占行业总数的24.4%、26.8%和27.8%。
“九五”期间工业锅炉以燃煤为主的局面依然没有改变,且锅炉的燃烧设备以链条炉排居多,占工业锅炉的总数的47%、总容量的58%,其次为往复炉排和固定炉排的锅炉。抛煤机锅炉由于供煤条件的限制并未得到充分的发展,而循环流化床锅炉正在得到较好的发展,但总体比例仍不高,约占1~5%,适用于较大容量的工业锅炉。燃油(气)锅炉近年来发展很快,目前约占年产量的12%、总台数的22%。
近年来,大容量的工业锅炉的需要量逐年增长,单台容量10吨以上的工业蒸汽锅炉其比例由1992年的30.8%上升到1998年的40.8%;7MW以上的热水锅炉占热水锅炉总容量的33%,而1992年仅为21.2%。
“九五”前三年的行业主要经济指标、重点产品产量统计见表3-1-1、表3-1-2、表3-1-3。1999年、2000年因受国家加强基本设施建设、拉动内需政策的影响,需求会有所增加(难以突破9万蒸吨),但竞争同样加剧,行业整体经济效益不会有明显提高,产品需求继续向大容量发展,油(气)炉比例继续提高,估计可达到15%。
表3-1-1 1996~1998年D级以上生产许可证企业主要经济指标统计
序号
项目
单位
1996年
1997年
1998年
1
职工总数
万人
11.5
12.8
14.8
2
工业锅炉产值
蒸吨
85000
81600
75200
3
工业总产值
亿元
62.7
62
69.60
4
销售收入
亿元
-
56.9
59.14
5
利润总额
亿元
1.16
1.26
1.81
6
全员劳动生产率
万元/人
5.45
4.84
4.70
7
实物劳动生产率
蒸吨/人
0.61
0.64
0.51
注:表中96年数据按208家企业统计
表中97年数据按205家企业统计
表中98年数据按216家企业统计
表3-1-2 各类工业锅炉产量的百分比 (%)
名称
91年
96年
97年
98年
(一)按蒸汽、热水分类
(1)蒸汽锅炉
72.18
66.94
74.91
60.12
(2)热水锅炉
27.82
33.06
24.84
39.88
(二)按锅炉型式分类
(1)立式锅炉
1.33
0.69
1.64
0.11
(2)内燃式锅炉
3.56
6.51
6.6
10.81
(3)水火管锅炉
45.28
35.32
28.60
23.27
(4)单锅筒水管锅炉
9.90
10.15
27.04
21.62
(5)双锅筒水管锅炉
35.55
38.08
34.77
35.11
(6)强制循环水管过来
3.81
2.85
2.20
2.45
(三)按燃烧方式分类
(1)固定炉排锅炉
4.68
3.81
10.40
2.27
(2)链条炉排
60.84
67.20
64.47
57.87
(3)往复炉排
16.73
7.59
6.04
6.92
(4)沸腾炉
2.00
0.55
6.17
1.20
(5)循环流化床锅炉
0.92
1.66
4.62
1.31
(6)余热锅炉
0.50
0.56
3.46
3.54
(四)按燃料分类
(1)无烟煤锅炉
1.43
2.39
0.84
1.31
(2)烟煤锅炉
88.61
84.50
82.65
74.23
(3)燃油(气)锅炉
5.62
9.39
8.36
12.21
表3-1-3 工业锅炉各容量等级的产量占总产量的百分比( %)
锅炉类型
年份
锅炉容量等级(t/h)
<1
2
4
6
10
20
35
65
130
蒸汽锅炉
1996
4.51
12.02
18.59
9.11
10.44
4.95
3.08
3.43
0.82
1997
4.28
7.55
13.69
8.19
10
9.13
10.32
11.8
0.28
1998
3.55
7.68
13.81
6.73
10.48
8.42
6.55
1.8
0
热水锅炉
1996
0.72
4.24
9.07
7.95
7.78
2.24
1.06
0
0
1997
0.63
2.93
7.19
5.83
4.73
2.25
0.16
1.12
0
1998
1.27
4.4
8.15
7.47
8.39
2.68
1.21
0.88
0
3.1.2.2引进技术、进口设备及消化吸收国产化情况
1998年来,利用全球环境基金(GEF)赠款、由世界银行管理的GEF中国高效工业锅炉项目在工业锅炉行业已进入实施阶段,承接该项目的9家企业均已与国外技术提供方签订技术转让合同并已实施。其中:
由哈尔滨锅炉有限责任公司承担“35~100t/h流化床蒸汽锅炉”示范机组75t/h流化床锅炉已安装于河南安阳,今年完成项目测试验收。
由营口锅炉厂承担的“1~6t/h水火管快装锅炉”示范锅炉房已建在厂内。2000年元月底前全部安装完毕,4月份完成测试。
由江西锅炉厂承担的“6~20t/h高硫煤水管快装或组装锅炉”引进项目也已进入锅炉房设计、土建阶段,示范锅炉房建于该公司生活区,2000年元月底完成锅炉设备安装,二月底完成设备调试,四月份完成测试及验收检查。
常州锅炉厂引进丹麦Volund公司的“角管式锅炉技术”的国产化工作正在进行中,预计2000年3月完成施工设计,5月份完成样机制造,年底完成样机测试。
另外,上海四方、郑州、杭州等单位的技术引进、消化吸收工作正在进行之中。与GEF项目相关的技术援助项目也已启动,承担单位北京电工所、上海工锅所、杭州二院、哈尔滨成套所、北京科林公司等单位正在根据合同计划有条不紊地开展工作。
3.1.2.3主要出口创汇产品及出口国家
工业锅炉的出口始终只占很少一部分,约占总量的0.5%。生产出口产品的厂家数量不多,约在十家左右,整体仍处于起步阶段。全国出口情况详见表3-1-4。
表3-1-4 工业锅炉年度出口统计
1995年
61台
1996年
82台
1997年
138台(根据行业统计)
1998年
66台(根据行业统计86台)
1995年出口工业锅炉共61台,出口最多的是上海共23台,其次是江苏共21台,浙江和湖南各出口4台,黑龙江和广西各出口3台,北京、河北和四川各出口1台。
⑴出口锅炉按用途统计:发电锅炉1台,工业锅炉57台,生活锅炉3台。
⑵出口锅炉按压力级别统计:A级1台,B级6台,C级12台,D级39台,E级3台。
⑶出口锅炉主要销往:印尼21台,越南9台,香港6台,马来西亚5台,孟加拉国和新加坡各3台,加拿大、埃及和尼日利亚各2台,泰国、朝鲜、沙特、加纳和马达加斯加各1台。
1996年出口工业锅炉共计82台,出口最多的是上海34台,广西22台,浙江11台,海南7台,湖南3台,北京2台,黑龙江、安徽、江西各1台。
⑴出口锅炉按压力级别统计:A级3台,B级7台,C级30台,D级39台,E级3台。
⑵出口锅炉销往15个国家或地区;越南22台,印尼11台,孟加拉国6台,日本、马来西亚、罗马尼亚各3台,香港、印度、泰国和新加坡各2台,台湾、韩国、埃及、意大利和加拿大各1台。另20台转包,地址不详。
1997年出口锅炉138台(根据行业统计)。
1998年出口锅炉66台(根据行业统计86台)。
3.1.3.工业锅炉行业技术发展趋势
工业锅炉作为一种热能动力设备,经过100多年的发展,锅炉本体型式大体早已成熟,不断变化、发展的主要是随着燃料情况的变化、环保要求的提高以及科学技术发展而带来的燃烧方式和燃烧设备的发展改进、配套辅机附件的发展提高以及检测和自动控制水平的提高完善,我国工业锅炉也不例外。从锅炉型式来说,特别是经过近十多年来的发展,已形成了较完整的产品体系,目前计有十三大类、三十八个系列、近千个品种规格,已基本能适应我国的国情和满足国内市场的需要,且有少量出口。
我国工业锅炉的本体受压部件,除具有中国特色的水火管混合式锅炉外,不管是水管锅炉还是内燃式锅炉等,其基本形式与国际上流行的型式大同小异,设计和制造水平亦不逊色多少。其中长短锅筒纵向对称布置和双纵锅筒偏炉膛D型布置的SZ型水管锅炉、较大容量的单横锅筒DH型水管锅炉、卧式内燃三回程WN型火管锅炉及小型立式锅壳锅炉等,仍将是我国工业锅炉本体的主要型式。目前仍占相当大比例的水火管混合式锅炉,由于近年来具有“八字”烟道、“肚皮”遮挡、螺纹烟管、回水引射等特征的改进型技术日趋成熟,改进型水火管锅炉将继续有所发展,并仍将是我国工业锅炉产品的主要型式之一.
由于我国能源资源构成中煤炭资源较油、气资源更为丰富,以及工业锅炉用户经济承受能力的制约,我国工业锅炉以燃煤为主的状况近期内难以根本改变。随着我国改革开放的不断深入,经济发展水平的日益提高,尤其是随着国家和地方对环境保护的日益重视,东部经济发展较快地区、大中城市的燃油、气工业锅炉有了较大发展,燃油、气工业锅炉的比例今后仍将以较快的速度提高。
燃煤工业锅炉仍将以链条炉排锅炉为主,往复炉排锅炉次之。由于小容量生活供热锅炉的必不可少,尤其是北方、西部欠发达地区和广大乡镇地区,燃煤固定手烧炉排锅炉在相当长的时期内仍将生产和使用,并仍将占据一定的比例。随着国家环保政策(标准)中对锅炉SO2排放的限制已提上日程,以及循环流化床燃烧技术的日趋成熟,流化床锅炉已经并将继续有较大的发展。
燃油、气工业锅炉,容量在1t/h以下的以立式锅壳锅炉为主,1~15t/h的以卧式内燃三回程湿背锅炉为主,20t/h以上的以组装水管锅炉为主,仍将是今后的发展趋势。
今后,工业锅炉产品技术的发展仍将以满足国内外市场的需求,满足用户对产品的安全、可靠、寿命、热效率、低污染等方面的要求为动力。重点发展并完善快装、组装水管锅炉;发展循环流化床锅炉;发展多种中小型热电联产锅炉和大容量热水锅炉;开发多种参数的全自动燃油、燃气及燃油气两用锅炉;发展特种燃料、特殊用途锅炉,如热载体导热炉、油田注气炉、燃木柴、甘蔗渣、稻糠及垃圾炉以及多功能锅炉;大力发展余热利用的产品,如多种余热锅炉及热交换器;开发生产小容量的家用采暖锅炉和电热锅炉产品。根据工业锅炉的不同容量、不同使用地区,发展不同等级水平的自动化装置和环保装置。
3.1.4与国外的主要差距
虽然我国工业锅炉行业经过几十年的发展,特别是改革开放以来取得了长足的进步,形成适合我国国情的产品和技术特色,并基本能够满足我国经济发展和人民生活水平提高的需要。但由于我国工业锅炉行业厂家过多,技术水平参差不齐,整个行业的整体水平和产品性能水平等方面与国外同行业相比仍有一定差距,主要表现在以下方面。
⑴我国产品本体的设计和制造水平与国外相差不多,基本接近,但产品整体水平和性能水平不高。就燃煤锅炉而言,由于中国特定的燃料供应情况,且灰分高,煤质不稳定,颗粒度无保证,细末含量多,对这种特定的煤种和煤质的燃烧我们已积累了丰富的经验,但相对来说在燃烧设备方面存在问题多,如风室密封差、风室风压低、配风不均匀、配风结构调节性能差;炉排结构件、传动系统、炉排片、密封件结构设计和制造质量差,加之辅机配套水平和控制水平不高,严重影响燃煤锅炉热工性能和环保性能的提高。目前锅炉的设计效率与国外不相上下,但实际运行效率相差较大,国外燃煤锅炉运行保证效率一般在75%~80%左右,而国内运行效率与设计效率一般相差10~15%,就燃油(气)锅炉而言,我国锅炉在同样配套国外燃烧器的情况下,与国外同类锅炉性能不相上下,只是在自动控制和配套辅机附件、造型设计和外观上尚有距离,需经一定时日方可改变。另外,在燃烧器的研究开发和国产化方面需要努力,迎头赶上。
⑵我国工业锅炉行业厂点过多,绝大多数锅炉厂研究开发能力相对不足,缺少自己企业的技术和产品特色。企业普遍小而全或大而全,专业化协作不够,整个行业生产能力严重过剩,造成企业在市场竞争中相互压价销售,严重影响了行业经济效益和技术水平的提高。
3.1.5市场发展预测
中国工业锅炉产品市场主要在国内,影响需求的因素主要有(a)国民经济各部门的发展和投资规模;(b)第三产业、乡镇企业及个体经济的发展;(c)三北地区新建住房的采暖需要;(d)工业锅炉的正常更新,低效的落后锅炉的改造;(e)出口外销市场。
⑴国民经济各部门每年工业锅炉需求量为4~5.3万蒸吨,其中轻纺工业为0.9~1.45万蒸吨,能源工业为0.88~1.05万蒸吨,建材、建筑业为0.33~0.53万蒸吨,化学工业为0.3~0.45万蒸吨,冶金工业为0.26~0.39万砘,交通运输业为0.23~0.31万蒸吨,军工部门为0.16~0.27万蒸吨,中国工业锅炉半数以上用于各主要工业部门,而且仍是末来的主要市场,国民经济各部门工业锅炉需求量年增长率预计保持在3~5%,但需求结构将会变化,较大容量和较高参数的工业锅炉比例将会增加。
⑵城市集中供热。“三北”寒冷地区的城市集中供热面积1990年为18980万平方米,供热普及率为12.08%。2000年规划采暖地区城市集中供热面积发展40%。“三北”地区平均每年新增住房面积7000~8000万平方米,其所需采暖锅炉量为1.1~1.3蒸吨。
⑶在用锅炉的更新改造。中国工业锅炉使用寿命一般为15~20年,其中已使用10年以上的比例达20%以上,早期生产的锅炉不仅容量小,能耗高而且污染也大,随着热电联产和集中供热的发展,对原有工业锅炉的改造不是简单的重置,而是容量等级提高。锅炉和锅炉房数量相对减少,未来10年将有13万台30万蒸吨工业锅炉需要更新改造。
⑷第三产业、乡镇企业和个体经济的崛起是一个发展中的市场。1998年全国有个体工商1300多万家,私营企业120多万家,比1990年增长了一倍有余。这部分的需求增长将保持在8%左右。
⑸中国工业锅炉有少量进口 ,也有少量出口,但进口量大于出口量。每年的出口量约1200蒸吨,有待进一步打开国际市场,但首先解决如何替代进口产品的问题。出口主要集中在东南亚。出口锅炉只占工业锅炉总量的1.5%,发展潜力较大,非洲、南美洲市场有待开拓。
我国工业锅炉主要市场在东北和华北,各约占全国需求量的25%,而且大量需由外区供应,每年缺额各在10000蒸吨左右;华东南需求次之,但因其工业锅炉产量占全国近40%,有半数工业锅炉销往外区;西北、中南及西南各区需求较小,但随着西部大开发战略的实施,西北、西南地区的需求量将会较现在有所上升,估计将占20%左右。
我国工业锅炉市场需求往往取决于国民经济状况和发展速度,如按国民生产总值平均每年增长率为6~7%,则未来工业锅炉需求量将会增加,考虑到在用工业锅炉的发挥潜力和提高利用,因此工业锅炉年增长率估计低则3~5%,高则6~8%,预计到2005年工业锅炉年需求量在2000年7~8.5万蒸吨的基础上增加到9~11万蒸吨,其构成如下:
≤1t/h锅炉占8~10%,产量为8000~10000蒸吨;
2~6t/h锅炉占50~57%,产量为50000~60000蒸吨;
≥10t/h锅炉占35~40%,产量35000~40000蒸吨。
年产台数为25000~32000台,平均单机容量约4t/h
燃油、燃气锅炉需求继续增加,由目前的13%增加到15~20%;燃煤锅炉将占80~85%左右,其中:循环流化锅炉将有较大发展,其比例上升为10~15%,而层燃锅炉的比例将有所下降,估计占70%左右。
3.2工业锅炉行业焊接生产状况
中国工业锅炉是从修配走向完整的制造行业。制造生产工艺是从手工,半手工操作逐渐走向机械化,半自动化。从铆接工艺逐渐发展成焊接工艺。随着焊接技术的不断发展,专用焊接设备、焊接生产线等新技术的成熟,使工业锅炉的制造得到充分的发展。
3.2.1工业锅炉行业焊接生产技术基本概况
中国工业锅炉全行业1999年末在册职工总数为13.97万人,其中工人8.39万人,工程技术人员1.26万人,工人中焊工1.76万人,约占全部职工的12.57%,占工人总数的21%。手工焊工占焊工总数约70%左右。焊接工程技术人员约832人,占工程技术人员6.6%。
共有主要生产设备9.66万台,其中金属切削设备1.73万台。锻压设备0.71万台,焊接设备约5.89万台。
根据2000年各种类型的工业锅炉工厂A级1家,B级1家,C级9家,D级9家,炉排专业厂1家,共21家的统计,情况如下。
3.2.1.1焊接人员情况
职工总数为14332人,其中:
a.工人总数9074人;
b.焊工1863人,焊工占工人总数的20.9%,其中:
手工焊工1435(有证1130人、无证305人)、自动焊工159人、氩弧焊工180人、CO2焊工89人,手工焊工占焊工总数76.2%;
c.工程技术人员总数1712人,焊接技术人员占工程技术人员总数约6.6%;
d.管理人员 1698人;
e.其他人员 1724人。
3.2.1.2焊接设备情况
⑴钢材予处理情况:
钢材予处理生产线2条,喷丸清理设备5套,整形清理设备5套,共计12套。
⑵下料切割设备情况:
各类数控切割机8台、光电跟踪切割机1台、各类等离子切割机31台、仿型切割机31台、半自动切割机111台、其他36台,共计209台。
⑶锻压成型设备:
500~2000t水压机8台、100~1500t油压机25 台、8~50m.m板机59台、φ50~219mm弯管机95台、予弯机2台、折边机13台、剪板机61台、刨边机5台,共计263台。
⑷焊接设备:
埋弧自动焊机120台、可控硅手工焊机236台、交流手工焊机749台、直流手工焊机749台、等离子焊机3台、手工氩弧焊机113台、逆变手工焊机37台、CO2手工焊机93台、各种专用焊机14台套(其中有4台管板管端自动氩弧机),800~3200 mm膜式水冷壁自动焊生产线5条,共计1722台套。
⑸焊接辅机具
焊接变位机23套、各类操作机54套、各类滚轮架193套、其它10套,共计280套。
⑹焊接无损探伤设备
x光探伤机150台、超声波探伤机34台、其它(涡流,磁粉)25台。
⑺焊后处理设备
退火炉9座、其它(葙型炉等)7台,共16台座。
3.2.1.3各种焊接材料消耗
a.φ2.5~5mm手工焊条569t/年
b.φ2.5~5mm实心焊丝145.9 t/年
c.φ1.2mmCO2焊丝 18.25 t/年
d.绕结焊剂 36t/年
e.熔炼焊剂 126.9t/年
f.氧气 86067标准瓶/年
g.乙炔气 15227标准瓶/年
h.CO2气 1879标准瓶/年
i.氩气 10960标准瓶/年
l.氮气 4920标准瓶/年
k.切割用液化气 10898标准瓶/年
3.2.2中国工业锅炉的焊接工艺概况
近年以来在生产制造方面适应市场经济形势之下,我国工业锅炉已经形成了较完整的产品体系,目前已有十三大类,三十八个系列,近千个品种规格。不论水管锅炉还是烟火管内燃式锅炉,同国际上流行的形式大同小异,基本上能满足国内国民经济的需求,同时也促进了制造工艺的进步与开发,特别是在焊接工艺与装备方面有了较大的发展。保证焊接的可靠性是锅炉产品质量的重中之重,这几年以来,焊接工艺发展重点在于自动、半自动焊接和气体保护焊接工艺及装备,以改变手工焊接工艺的落后状态。
锅炉的锅筒(汽包)是重要受压部件,为了提高其环缝、纵缝的焊接质量和效率,大部分工厂都设有焊前清理,焊缝自动跟踪,采用烧结焊剂,氩弧焊打底以及焊接数据的记录和控制等工艺装备。
管子与管子对接是锅炉重要的焊接工艺,有些工厂采用了管子对接专用TIG、MIG焊机,提高了质量,没有采用自动焊机的工厂都采用了手工氩弧焊,基本上废弃了氧乙炔气焊的焊接工艺。
为了减少城市空气污染,国家调整了能源的结构,在城市大力发展燃用清洁燃料,其中燃用天然气、燃油的工业锅炉发展很快。这种锅炉大都是卧式锅壳式三回程烟管锅炉,在焊接工艺上加大了管子与管板的环形角焊缝,不少工厂都引进了国外的管子管板自动焊机,保证了焊接质量与效率。但由于这种设备价格昂贵还有不少工厂仍用手工电弧焊,急需国内焊机制造厂开发。
国家对工业锅炉是发展政策是:“高效、节能、低污染”。不少工厂引进国外先进炉型,特别是角管式锅炉,这种锅炉的炉膛采用“膜式水冷壁”,膜式水冷壁的焊接生产线从原来只有少数工厂几条线,到目前在全行业中发展到十五家工厂拥有十八条生产线,其中最宽的线已达到3200mm,现正在筹备建生产线的工厂还有4~5家。
金属结构在锅炉部件中占有1/3的工作量,现在已有许多工厂采用高效的CO2气体保护焊,提高焊接效率,降低变形校正工作量,同时也节省了焊材及能源。如无锡锅炉厂除联箱管接头用手工电弧焊外,基本取消了手工电弧焊。
手工电弧焊用的焊机也正在逐步采用可控硅替代耗能较大的直流旋转型焊机,已见成效。许多工厂在提高焊接机械化、自动化过程中开发了实用的变位机、操作机改善了劳动条件和生产效率。随着对焊接高质量的要求,在焊接工艺方面近几年以来推广应用了烧结焊剂,提高了焊接速度,焊缝成型良好,而在有些重要部位用药芯焊丝、电弧气刨的可连续的碳棒等新型焊材焊料。
3.2.3工业锅炉行业焊接技术进步情况
工业锅炉产品在市场经济条件下竞争 激烈,各工厂都在大力提高产品质量、降低成本方面积极进行技术改造,焊接工艺技术与装备是改造重点。其技术改造吸取了电站锅炉制造业的技术成果,借鉴国外的一些技术经验,结合自身的经济条件取得了较明显的成果,具体体现在三大方面:钢材焊前处理,下料自动化,焊接机械化、自动化。
3.2.3.1钢材予处理方面
工业锅炉的用户对产品要求日益提高,为此钢材焊前的予处理就显得重要,采用抛光处理的钢板、型材,其耐腐蚀性有很大提高,比没有处理过的寿命长五倍之多。并且在自动切割、焊接质量上均有大辐度的提高。
上海四方锅炉厂首家建设了1条年处理3万砘钢材的予处理生产线,该线自动化程度较高,除锈等级可达到瑞典标准Sa2.5级,喷涂车间底漆厚度可控制在0.02~0.25mm之间,有较好的附着力,可承担冷作加工不脱落,不影响切割和焊接。目前济南锅炉厂建设予处理中心,还有些工厂也建立了不同形式的处理方法,如采用手工喷砂、砂页轮清理等方法,砂页轮清理方法适用于管材清理,具有表面光洁度高、效率高、成本低等特点,已被大多数工厂采用。
3.2.3.2切割下料机械化自动化方面
许多锅炉厂都采用了大型多头数控切割机,光电跟踪切割机,使零部件下料的精度大大提高,从而保证焊接的质量,对有些几何形状复杂、过去采用手工划线、手工切割的一些零件,许多单位开发了专用切割设备,如管端马鞍型切割机、筒体椭园切割机、封头余量切割机等,提高了零件质量。近年来有的工厂采用了空气等离子切割设备,主要装在数控切割机上,用于厚度4~10mm的钢板切割,提高了下料的效率和切割面的精度。不少工厂的手工切割采用了液化气,降低了成本,目前正在推广中。
3.2.3.3锅炉本体及另部件焊接机械化自动化方面
锅炉汽包的筒体纵缝、环缝,各工厂均采用埋弧自动焊工艺,工业锅炉的汽包筒体厚度一般在12~46mm之间,大多数在12~20mm之间,少数厚度超过46mm的采用电渣焊焊接纵缝。埋弧焊接设备基本上采用M2-1000系列焊机,配用ZXGT-1000电源。近年来有的工厂引进了ESAB.A6机头加PEG控制器及LAE系列电源构成系统,经生产运行,证明其功能和可靠性都较好,基本上能满足生产的需要。有的工厂引进了美国Lincon(林肯)、法国SAF以及德国Messer公司类似产品。
为了提高焊缝的质量和生产效率,有的工厂引进了林肯ESAB的A6S.Master系统焊接设备,使用φ2~φ3mm焊丝,采用烧结焊剂,效果显著,值得推广。
埋弧焊接工艺一直采用431焊剂配备,操作上都已经熟练,由于我国高品位锰矿(低碳锰铁)供应有限,有的焊剂含锰量不稳定影响了焊接质量,特别是较深的焊缝除渣困难而影响质量。
近年来,国内有几家焊材制造厂,引进了瑞士等国的烧结焊剂生产设备,使埋弧焊接技术有了改进与提高。因为烧结焊剂堆积比重小,工艺性能好,抗潮性、脱渣性能好,焊剂消耗量少,生产能耗低,在国外已经成为熔炼焊剂的替代产品。现在有不少工厂都逐渐采用,并且有的工厂将熔炼焊剂和烧结焊剂按6:4比例渗合使用,获得满意的结果。
这些埋弧焊接设备都配备了相应的焊接操作机、滚轮架,大多是结合自己产品的特点自行设计制造的。由于先期制造精度不高,特别是在控制方面比较差,滚轮架轴向偏移,焊缝跟踪都难满足工艺要求,难以自动化。近来一些专用设备厂参照国外设备自行开发了自动化程度较高的操作机,如轴向编移自动纠正、筒内焊接内视探头、以及焊缝自动跟踪等装置,大大改善了焊接质量。
3.2.3.4管一管,管一管板焊接方面
管一管的焊接在锅炉制造中占很重要部分,如省煤器热器等部件均要将定尺的直管焊接成为一根长达几十米的长管,或者将管子先弯成雨伞柄状再串联焊接在一起。目前焊接工艺采用摩擦焊、中频感应焊、闪光对焊、熔化极电弧焊和钨极氩弧焊等焊接工艺方法。由于摩擦焊和闪光焊的焊接接头有飞边毛刺,难以进行焊后无损探伤,故现在很多工厂采用方便焊后检测的熔焊工艺,保证产品的质量。当管壁厚度小于等于5mm时,采用TIG焊。大于5mm采用TIG+MIG焊,这种焊接设备目前国内尚在开发。目前一些工厂大多引进了ESAB公司的A20和A21系列全位置焊机。
近年来随着能源结构的调整,燃气燃油清洁燃料在工业锅炉领域内大量采用,促使近百家工厂都先后生产0.5~20t/h卧式三回程火管锅炉,这种锅炉管子与管板角焊缝的焊接工作量大,管子直径为φ51~83mm,管板厚度12~25mm,一般采用手工电弧焊工艺,劳动条件、生产效率及质量均较差,有些工厂引进了国外管子--管板焊机,这些焊机都采用脉冲氩弧焊接工艺,电源与控制系统与全位置焊机、内孔焊机兼容通用。如 ESAB的A22.POLYSOVDE的TS73,RTA的TIGA-MATie,HORART的CYBER-TIGⅡ和日本日下部株式会社会的GT-200BIH。
3.2.3.5膜式水冷壁的焊接方面
工业锅炉采用膜式水冷壁的设计结构逐渐增多如角管式锅炉,循环流化床锅炉 等。目前工业锅炉行业已经有15个工厂拥有18条800~3200mm 宽度的生产线,准备建的有4个厂。这些生产线中除2家主要设备(焊接装置、成排弯)是从国外引进外,其余的均由国内自己设计制造。
膜式水冷壁的结构是采用国际上通用的管子加扁钢,焊接方法采用埋弧焊和混合气体保护焊,欧洲与美国大多采用埋弧焊,日本采用混合气体保护焊。我们这些生产线中除了3套引进德国的和自行设计的2套是埋弧焊外,其余均是混合气体保护焊。埋弧焊只能从上往下焊,焊后翻身焊另一面,而混合气体保护焊的工艺特点是可以上下焊缝同时焊接,从而提高了生产效率,并且焊后变形量小,如1600×12000mm的管屏焊后对角变形只有2~4mm。管屏的设计尺寸一般都采用1600×18000mm,现在已经有2个工厂建了3200×18000大屏上下8个焊枪的焊机。膜式壁管屏尺寸标准目前尚无制定,基本上参照日本MHI标准节距偏差≤1mm,屏宽偏差≤3.0mm。焊机目前大多采用日本三菱的晶体管脉冲电流,近年来,很多厂采用了荷兰的同类电源。
有的工厂先焊单根鳍片管,后弯成型再对鳍片之间焊联成屏,为此尚要开发这种小型双翅管的专用焊机,满足小型的锅炉的需求。值得一提的是,生产线中管子与扁钢焊前清理开始均参照国外采用抛丸清理方法,后经过实践开发了独具一格的砂页轮清理机,简化了投资高的抛丸设备,降低了清理成本,提高了生产效率。
3.2.3.6金属结构件的CO2气保焊的应用
工业锅炉产品构成中,锅炉构架炉排的构架等都有大量的金属结构的焊接件,这些部件的焊接大多采用手工电弧焊,不仅焊接效率低而且焊后变形校正工作量大,目前个别工厂已经开始采用CO2气保焊,效果明显,如无锡锅炉厂结构件取消了手工电弧焊,全部采用CO2汽保焊,为今后普遍采用作了示范。
3.2.3.7手工电弧焊设备
尽管近年来工业锅炉行业在逐渐改造过程中焊接自动化有了很大的进步,但在管子与联箱,以及一些金属结构件的焊接上,手工电弧焊仍然是锅炉生产中的主要工艺手段,而对手工电弧焊技术对焊机的要求也不断地提高。1996年修订的“锅炉安全规程”允许封头与筒身采用角焊缝,但必须要氩弧焊打底,这将促进手工氩弧焊设备的完善,大多采用可控硅电源和逆变电源,在一般焊件用的焊接电源多用交流焊机和ZXG型硅整流焊机,旋转焊机由于能耗大,噪音大,现在都被淘汰。
3.2.3.7焊接检验设备
近年X光检验的工作随着生产发展也有了很大的进步,普遍配备了相应等级的X光探伤设备,普及了周向曝光的X光设备,有的工厂购置了自动冲片设备,提高了检验效率,个别工厂的蛇形管生产线采用了国产X-TV探伤系统,其性能基本达到了国外同类产品水平。一些工厂引进了具有先进记录打印定位等功能的设备,使超声波无损探伤工作由人为的主观判断进步到由客观的记录印记及评定,有的工厂在管子投产前经过涡流探伤保证在管子生产过程前将有夹灰、分层的不合格管子剔除,减少了废品,探伤生产线设备国内已经能制造。