锅炉无缝钢管的连接方式需兼顾高温高压工况的密封性、强度与可检修性,主流做法可归纳为天津大无缝钢管销售集团有限公司精心总结的如下 6 大类,按压力等级与管径范围由低到高依次说明。
螺纹连接(≤2.5 MPa,DN≤50 mm)
形式
GB/T 7306 锥管螺纹(Rc/Rp)或美标 NPT。
要点
钢管端部需车制 55° 或 60° 锥螺纹,螺纹长度 ≥ 1.3 倍管壁厚;
必须采用聚四氟乙烯生料带 + 高温防卡剂(铜基或镍基),拧紧力矩按 GB/T 20801 附录 M 取值;
仅用于 300 ℃ 以下低压排污、取样、仪表管,高压段严禁使用。
优点
拆装快。
缺点
存在断面减薄,应力集中系数 2.5 以上,不抗热循环松弛。
承插焊(≤10 MPa,DN≤40 mm)
形式
将管端插入承口 1–1.5 mm 留间隙,角焊缝填满承口根部。
要点
装配间隙 1 mm 左右,防止热胀顶死;
采用氩弧焊打底(TIG)+ 手工电弧焊盖面,焊脚高度 ≥ 1.25 倍管壁厚;
焊缝需 100 % PT 检测,Ⅰ级合格。
优点
对中好、根部质量高。
缺点
管径放大受限制,不适用于主汽管道。
对焊连接(最主流,2.5 MPa~超临界)
坡口形式
t≤5 mm 用 I 形直边;5<t≤22 mm 用 V 形 30°+2 mm 钝边;t>22 mm 用 U 形或复合坡口。
焊接工艺
氩弧焊打底(Ar ≥ 99.99 %,背面充氩保护),焊丝 ER90S-B3(SA335 P91 用 ER90S-B9);
填充/盖面采用低氢型焊条 E9018-B3 或埋弧焊丝/焊剂组合;
层间温度 150–300 ℃,焊后 760 ℃/2 h 回火(P91 钢需 750 ℃ 马氏体转变完成后再回火)。
检验
100 % RT + 100 % UT,缺陷等级按 NB/T 47013 Ⅱ级;
硬度控制范围 180–250 HB(P91 220–265 HB)。
优点
等强度、等寿命。
缺点
需专业焊工、现场热处理设备。
法兰连接(需常检修段、阀门/设备接口)
型式选择
PN≤2.5 MPa、T≤300 ℃ 可用平焊法兰(SO);
PN≥4.0 MPa 或 300 ℃ 以上必须选对焊法兰(WN),颈部对接并全熔透;
腐蚀性介质用松套法兰(LJ),翻边短节材质与管材一致。
密封面
低压水、汽用突面 (RF),金属石墨缠绕垫 + 高强度螺栓 35CrMo;
高温主汽 (≥545 ℃) 用环连接面 (RJ),八角垫 0Cr18Ni9,螺栓预紧力按 ASME PCC-1 分步紧固。
安装要点
法兰与管端先对焊→热处理→二次机加工密封面→配对钻孔;
螺栓紧固后 0.5–4 h 进行热态紧固(100 ℃ 左右),防止热松。

胀接连接(仅限火管锅炉烟管、废热锅炉换热段)
方法
管端进入管板孔 2–3 mm 过盈,三辊式胀管机扩张 1.5 %–2 % 变形量,实现密封+抗拉脱。
控制参数
管板孔粗糙度 Ra≤12.5 µm,硬度 HB≤180;
胀接长度 30–50 mm,胀管率 =(胀后内径–胀前内径)/ 胀前内径 ×100 %,控制在 1.3 %–1.8 %;
胀后需进行 1.5 倍设计压力水压试验,保压 10 min 无渗漏。
优点
无需焊接,避免管板热影响区裂纹。
缺点
不可拆卸,高温松弛后易泄漏。
快速密封接头(超临界旁路、检修临时段)
结构
由带 O 形圈或金属透镜垫的卡箍式接头、特殊沟槽管端组成。
参数
最高 42 MPa,650 ℃,采用 Inconel 718 金属 C 形圈,泄漏率 ≤1×10⁻⁴ Pa·m³/s。
应用
超临界锅炉启动旁路、阀芯检修短节,可实现 5 min 快速拆装。
设计选型提示
主蒸汽、再热蒸汽:DN≥65 mm 一律对焊 + 对焊法兰;DN≤50 mm 承插焊或锻造承插焊管座。
排污、疏水、取样:螺纹或承插焊,但需预留 2 道阀门,便于隔离检修。
任何焊缝均应避开弯曲起点 1D 以上,且同一焊缝间距 ≥2D(D 为管外径)。
合金钢(P91、P92)焊口必须整体热处理,升温速度 ≤150 ℃/h,降温 ≤100 ℃/h,300 ℃ 以下自由冷却。
安装完毕后,按 DL/T 1113 做 1.5 倍水压试验,超临界机组稳压 20 min 压降 ≤0.1 MPa 为合格。
通过以上 6 种方式的组合,可满足 GB/T 5310、ASME B31.1、DL/T 5054 等对锅炉无缝钢管连接的全部要求。
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