再谈《锅炉锅筒制造技术条件》中第4条制造和装配公差

许 锋



再谈《锅炉锅筒制造技术条件》中第4条制造和装配公差

许 锋

福建省锅炉压力容器检验所

本人已于1993年，曾以《浅谈〈锅炉锅筒制造技术条件〉中1.7条与实际制造中的选配和划线》为题,对JB1609-83《锅炉锅筒制造技术条件》（以下简称《条件》），该条款及《蒸汽锅炉安全技术监察规程-1987》（以下简称《规程》）的相关条款进行分析,提出自己的看法。现在，该《条件》和《规程》均已修改，现为JB/T1609-93《锅炉锅筒制造技术条件》和《蒸汽锅炉安全技术监察规程-1996》，本人想就修改后的《条件》和《规程》结合监检和实际制造中可能出现的问题再谈一点粗浅的看法。

1 关于选配

以内径为1000＜d≤1500mm这一档锅筒制造为例来说，按《条件》表2、表4规定，这一档的筒体（指单节筒体）和封头的内径尺寸偏差均为△d=-3/+5mm。如果有两节要装到同一个锅筒两端的筒体的内径偏差分别为-3mm和+5mm，按《条件》表2的规定是合格的，但其两端筒体的内径相差8mm，内周长相差8πmm。若考虑到钢板偏差时，其两端的外径及外周长之差，有时就不止8mm和8πmm了。如果将它们组装起来，筒体和筒体或筒体和封头对接时，其边缘的对接偏差就较难控制了,但这还不是最难控制的，最难的要算锅筒管孔划线了。《条件》4.1.1条中规定：对接接头边缘偏差应符合JB/T1613《锅炉受压元件焊接技术条件》的要求。筒体和筒体或筒体和封头对接时，为保证其边缘偏差符合4.1条的规定，经常进行选配。如何进行选配？批量制造可以选配，单台制造如何处理？

大家知道：选配时，我们一般都是把直径相差较小的筒体和筒体或筒体和封头选装到同一台锅筒上，以保证它们的边缘对接偏差不超过《条件》4.1条的规定。如果单台制造时遇到上述的极端情况就较难处理了。因此，许多制造厂在实际制造中，锅筒的组装选配或单台制造时，对筒体和筒体或筒体和封头内径偏差的要求均比《条件》表2、表4要小得多，以保证它们对接时，边缘对接偏差符合《条件》4.1条的规定。有的制造厂是采取：先压制或购买封头，然后根据封头的直径，同时考虑筒体卷制过程钢板的伸长和其他误差等，来计算筒体的下料尺寸。这样不但制造工期长，而且尺寸偏差要求高。虽然制造质量较好，但成本较高。这种方法只适合于少量或单台制造，批量制造很不方便。为此，本人认为：锅筒组装选配或单台制造时，筒体和筒体或筒体和封头的内径之差，如果有一条补充规定就会更好些。即规定：要装到同一个锅筒上的筒体和封头，它们的内径之差,不应大于一定值(这要视壁厚和内径的大小而定)。本人认为：这个值规定在它们最大公差值的一半左右比较合理。这样制造上也不难达到，还会给锅筒管孔的划线带来很多方便（这个问题将在后面阐述）。考虑到实际制造中可能出现的情况，选配时，最后一两台可以适当放宽些。这样，实际制造就方便多了。上述规定如果作为制造厂的内控标准，也会给实际制造带来不少方便。

2 关于划线

现以一台由三节筒体组成的内径为1400mm，壁厚为32mm，其最左边和最右边一排对流管孔的中心夹角为133°，图纸表示的外周中心距（弧长）（以下简称中心距）尺寸为1699.2±3 mm的上锅筒的划线为例来说明。如果锅筒组装选配和单台制造没有上述补充规定，这样的锅筒就可能出现：其两端的两节筒体的外径分别为1464-3mm和1464+5mm。像这样壁厚的三节筒体组合是能够使其边缘的对接偏差符合《条件》4.1条的规定；要符合《规程》第74条（2）的规定就更容易了。按《条件》4.2.5条规定：当锅筒外径超出公称外径4mm时，划线时应按实际外径换算所有弧长尺寸，以保证管孔中心线角度不变。这里必须指出的一个重要问题是：《条件》4.2.5条规定中的“锅筒外径”——即“锅筒实际外径”指的是什么？因为一个锅筒可能由一节或几节筒体组成，且外径不一定相同。本例的锅筒就由三节筒体组成，且外径不同。由于“锅筒实际外径”意思不明确，我们在执行中就会有不同的解释。其一，是将它解释为：组成该锅筒的最大或最小筒体的实际外径。这样本例中的锅筒划线时就要重新换算弧长尺寸了。但是，不可能保证其管孔中心线角度不变。要是遇到“大小头”锅筒（即装到同一个锅筒两端的两节筒体，其中一节是正偏差超过公称外径4mm，另一节则是负偏差超过公称外径3mm，就像上述第一个例子中的锅筒）就难办了。其二，将它解释为：组成该锅筒的所有筒体的平均外径。既然这样，为什么《条件》4.2.5条不直接称之为“锅筒的实际平均外径”呢？如果是这样，那么上述两个例子中的锅筒，划线时，都不要重新换算弧长尺寸了。这样“大小头”锅筒其实际平均外径虽不会超出公称外径4mm，但如果按公称外径来划线，它们两端的管孔中心线角度就改变较大了。因此，无论采用什么方法，都无法保证管孔中心线角度不变，只是变化大小而已。

这里还必须指出的另一个问题是，《条件》4.2.5条中“保证管孔中心线角度不变”的目的是什么？我认为：主要是为了保证装配或安装时上管顺利。因为管子都是按图纸即锅筒的公称外径换算制造角度的，而没有根据锅筒实际尺寸制造的。要是锅筒管孔中心线角度变化太大，就可能造成装配或安装时上管困难。

如果按上述第一种解释进行划线，本例中的锅炉划线时，就要重新换算弧长尺寸。如何进行换算呢？我想不外以下两种方法：

（1）“所有”二字，即两端都按1464+5mm来换算。这样两端的弧长尺寸虽然一致，但只能保证外径为1464+5mm这节筒体的管孔中心线角度不变，而外径为1464-3mm这节筒体的管孔中心线角度就改变了。

（2）一端要换算，另一端则不要（因为只有一端超过公称外径4mm）。这样虽然可以使外径为1464-3mm这一节筒体的管孔中心中心线角度变化小一点（不可能不变）。但会出现另一个问题：即一端的中心距仍为1699.2±3mm，另一端则为：

它们两端的中心距相差：1705-1699.2=5.8(mm)

已超出图纸要求的上偏（+3mm）2.8mm了（实际上，当一个锅筒有一节筒体且只要一节，外径超出公称外径4mm时，划线时，若这一节筒体按实际外径换算弧长尺寸，其它的筒体没有重新换算，就会出现这节筒体与其它筒体的中心距之差超出图纸要求的公差范围的情况）。如果经过换算弧长的筒体也考虑其公差时，其弧长尺寸就是1705±3mm。在极端情况下，这一节筒体与其它筒体的中心距之差就是：

1705+3-1699.2+3=11.8（mm）

这样就会造成整排管孔中心偏移。这种情况还会给对流管的装配或安装带来困难。

上述例子虽然比较特殊，但在实际制造中均有可能遇到，且都在标准规定的范围内。因此，就证明了《条件》中4条规定尚不够严密。

如何解决上述存在的问题呢？本人认为：锅筒组装选配和单台制造时，如果有了上述补充规定〔即规定：要装到同一个锅筒上的筒体和封头，它们的内径之差,不应大于一定值(这要视壁厚和内径的大小而定)〕，筒体和封头的偏差就只有一端能超出公称外径4mm了，即大偏差单向分布。若再将4.2.5条改为：当锅筒有一节筒体的实际外径超出公称外径4mm时，应按该锅筒所有（节）筒体的实际平均外径换算所有的弧长尺寸，以保证管孔中心线角度变化最小（实际上不可能做到不变）。这样锅筒各节筒体的中心距（弧长）尺寸就一致了，中心距尺寸和中心线角度也就更接近于实际。这样整排管孔中心偏移的问题就解决了。锅筒环缝的对接偏差也相应地减小，锅筒的制造质量也就更好。

[1] 蒸汽锅炉安全技术监察规程-1996.

[2] JB/T1603-1993,锅炉锅筒制造技术条件,上海工业锅炉研究所.

[3] JB/T1613-1993,锅炉受压元件焊接技术条件,上海工业锅炉研究所.