[发明专利]一种水冷壁内螺纹管屏及其加工方法

说明书

本发明涉及一种水冷壁内螺纹管屏及其加工方法，属于锅炉水冷壁技术领域。为解决现有的内螺纹管屏的螺纹易产生应力集中、内螺纹管与扁钢间热应力过大导致而管屏爆管失效的问题，本发明提供了一种水冷壁内螺纹管屏及其加工方法，水冷壁内螺纹管屏由内螺纹管与扁钢焊接而成，内螺纹截面为内凹曲面梯形，内螺纹管两侧分别加工有弧形坡口，扁钢通过弧形坡口与内螺纹管焊接，扁钢加工有蜂窝状芯部。加工方法为：对内螺纹进行螺纹增材制造、在内螺纹管两侧采用增材制造的方式加工出弧形坡口并利用铣刀对两侧弧形坡口进行减材加工、采用增材制造方式加工扁钢、对扁钢与内螺纹管进行焊接。本发明可减少内螺纹管屏内部应力集中现象，提高其使用寿命。

技术领域

本发明属于锅炉水冷壁技术领域，尤其涉及一种水冷壁内螺纹管屏及其加工方法。

背景技术

常规的锅炉水冷壁内螺纹管屏为内螺纹管和扁钢进行焊接连接而成，焊接方式为带坡口的扁钢和螺纹管外壁进行纵缝焊接。

该种传统方式制造的内螺纹管屏在结构上存在以下问题：

1、传统内螺纹管的螺纹截面为梯形，且顶角和根部均为尖角状，在锅炉运行过程中，顶角和根部的尖角状受到热应力和残余应力作用，极易产生应力集中导致的内壁螺纹失效，最终发生管屏爆管事故。

2、传统扁钢为实心金属材质，同时，实心金属的重量较大，使受热面整体重量增大，由此导致炉膛上部的悬吊管数量增加导致锅炉总重增加，成本提升。且传统实心金属扁钢的传热效率极高，使炉膛内部煤粉燃烧产生的热量通过扁钢传热散到炉膛外，不能够通过管子内水工质产生有限蒸汽，使热量大幅浪费。金属扁钢的热传导速率较快，且在运行过程中，扁钢无工质换热处于干烧状态，且热量由扁钢传到管壁，导致扁钢与管子相接处温度较高，而非相接处由于工质换热作用温度较低，在管子周向产生较大热应力。

且其在加工时，也存在着以下问题：

传统管子和扁钢焊接方式为带坡口的扁钢和管子外壁无坡口的曲面进行焊接，且扁钢侧加工坡口后导致焊缝根部扁钢厚度减薄，在锅炉运行过程中，较易发生扁钢焊缝处撕裂，最终裂纹扩展到管子本体，导致管屏爆管失效事故。

发明内容

为解决上述现有的内螺纹管屏的螺纹易产生应力集中、内螺纹管与扁钢间热应力过大导致而管屏爆管失效的问题，本发明提供了一种水冷壁内螺纹管屏。

本发明的技术方案：

一种水冷壁内螺纹管屏，包括内螺纹管和扁钢，每两个所述内螺纹管间通过扁钢连接，形成一面水冷壁内螺纹管屏，所述内螺纹管的内螺纹截面为内凹曲面梯形，其根部为圆弧过渡，其顶角为圆弧刃状，所述内螺纹管的外壁两侧分别加工有弧形坡口，所述扁钢通过弧形坡口与内螺纹管连接，所述扁钢加工有蜂窝状芯部。

优选的，所述弧形坡口为根部圆弧过渡坡口。

为解决上述利用现有的加工方法所加工出的内螺纹管屏在运行过程中易开裂失效的问题，本发明提供了一种水冷壁内螺纹管屏的加工方式。

一种水冷壁内螺纹管屏的加工方法，步骤为：

步骤一、使用增材制造的方式，对内螺纹管的内螺纹进行螺纹增材制造；

步骤二、在内螺纹管的外壁两侧采用增材制造的方式加工出弧形坡口，并利用铣刀对两侧弧形坡口进行减材加工；

步骤三、采用增材制造的方式加工有蜂窝状芯部的扁钢；

步骤四、对扁钢与内螺纹管的弧形坡口进行焊接。

优选的，所述步骤一具体为：采用含钨元素的耐磨耐冲刷的Stellite6粉末对内螺纹管的内螺纹进行螺纹增材制造。

优选的，所述步骤二的增材制造方式为双侧激光增材。

优选的，所述步骤二的减材制造方式为磨削抛光减材加工。