锅炉钢结构制造控制技术难点分析

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摘要:本文通过对钢结构典型产品制造工艺制造过程和难点分析，阐述了锅炉钢结构制造中的下料、坡口制备、装配、焊接、校正、油漆等关键制造工艺过程和控制措施，从而保证钢结构制造质量，并为类似项目生产提供了经验。

关键词:锅炉钢结构;坡口制备;装配;焊接;校正

锅炉钢结构主要由柱底板、柱、梁、垂直支撑、水平支撑、平台楼梯、刚性梁、大板梁等部件组成，除承受锅炉本体载荷外，还要承受主厂房框架与锅炉构架之间平台传递的荷载。另外，它是控制锅炉膨胀，传递承受炉膛压力及载荷的重要部件。结合钢结构制造技术要求，对制造过程中坡口制备、装配、焊接、喷砂、油漆等关键工序和难点进行分析。

1钢结构制造关键点控制

1．1材料及入厂验收

钢结构重量在整个锅炉重量中占比较高，在选择钢材时既要满足载荷能力强度要求，又要考虑制造难度、成本和周期等因素，所以锅炉钢结构选材需要综合考虑其承载力、力学性能和化学成分要求［1］，钢材采购要求应符合设计图样及相关技术文件规定，并按相关规范进行入厂复验，其力学性能和化学成分应符合规定，要特别关注特殊及附加的屈服强度、冷弯、含碳量等技术要求;另外钢板表面不得有结疤、拉裂、折叠、夹渣和压入的氧化皮，钢板不得有分层。

1．2坡口制备

钢结构的焊接坡口可采用机械加工或热切割的方法，采用热切割下料和制备焊接坡口时，根据材料种类和厚度确定是否预热，对于15CrMo材料且超过25mm时就需要预热120℃以上，SA－387Gr91等级材料在坡口热切割后还需要增加PT或MT检测。坡口两侧边缘应该平齐，对于局第4期锅炉制造No．42021年07月BOILERMANUFACTURINGJul．2021部深度超差的割痕应按要求进行补焊、修磨，另外焊接前必须将坡口清理干净，不能有氧化皮、熔渣、油污、灰层等影响焊接操作或影响焊接质量的杂物，根据选用的焊接方法确定清理坡口范围的大小，一般不小于20mm［2］。

1．3焊材要求

验收合格的焊条、焊丝、焊剂应按牌号、规格、批号分别储存，存储焊材的库房温度应在5℃以上;焊丝、焊剂存放场地应保持干燥，相对湿度不超过60%，并且要有监测记录;焊材堆放场地应距离地面高度300mm以上，与墙壁距离不小于300mm;待入库和验收不合格的焊接材料应单独存放并有明显标志;焊材的发放和回收要有记录，领料单上的焊接材料牌号、批号、检编等信息应清楚。

1．4装配、焊接

在钢结构构件中，大板梁是较典型的钢构件，普遍用于建筑、桥梁等钢结构中，它的拼装、焊接主要工序如下:1)翼板、腹板制造工艺:划线→气割→刨边→翼板接长→无损检查→钢板校平→放在平台上划出装配线和中心线，中心线应两面划出打上洋冲。2)大板梁总装工艺:在专用平台上，先将中间板用工艺板焊接牢靠，并用夹紧工装找正夹紧或工装螺栓拧成一体，然后在装配胎架上，将中间上翼板、上腹板、下叠梁腹板与下叠梁翼板等装成整体→主角焊缝定位焊，定位焊长度不小于50mm，间距应在500mm左右，为阻止正面焊接时产生角变形，装配时应考虑反变形→预热100～150℃左右→叠梁在胎架上焊接(主角焊缝及叠合板的角焊缝是双面坡口局部熔焊缝。焊接时应先焊中间叠合板与腹板角焊缝，采用两面对称焊的方法，焊接方向从中间向两端焊，中间不能停焊→预热150℃→焊接上下翼板与腹板间的主角焊缝→上下叠梁分两个半梁第一次吊运翻身(大板梁杆件长，重量大，因此有关起吊耳板安装点的设定及吊运翻身动作全过程要严格按工艺文件执行)→翻身后将两个半梁平吊到水平胎架上，将上下叠梁进行组装→中间叠合板处用定位销和螺栓重新拧紧固定→预热→焊接→上下翼板主角焊缝预热→碳刨清除定位焊→检测上下翼板的垂直度，根据变形情况采取相应措施→焊接(上下两条主角焊缝，焊接盖面层时，最后一道焊缝控制电压和焊接速度，防止咬边和产生表面裂纹。)→校正→以梁中心线为基准，用激光经纬仪核准垂直加劲板安装线和腹板上孔群中心线，然后打上洋冲眼→试装加强肋板与加强肋板的连接板，同时装点其它连接板→焊接→修磨全部角焊缝

1．5校正

钢结构在组焊后容易出现零部件弯曲、扭曲、波浪变形，有的产生麻花状扭曲变形，所以在钢结构生产过程中要经常对其进行校正处理。校正主要采用机械校正、火焰校正或机械火焰结合等方法，其中机械校正主要使用压力机等设备，通过局部点校或支垫等进行校正，但有的部件较大或者结构不适合设备校正，采用火焰校正或火焰校正加辅助工装的办法进行，而火焰校正需要经过大量丰富的实践经验，对人的要求较高，否则方法或温度控制不当，容易造成构件产生新的更大变形甚至零件报废。火焰校正需要考虑其加热温度的控制和冷却方式，加热温度一般根据材料特性进行选取(碳钢加热区温度应控制在800℃以下)，有经验的操作技师可根据钢件的表面颜色判断其相应的温度，避免产生过烧的问题，条件具备时，最好使用红外线测温仪精确的测量温度。校正后的冷却主要是空冷方式，尽量不采取水冷方式，因为水冷可能会使钢材的奥氏体向马氏体转变，产生脆硬组织，使钢材硬度和强度增加，使塑性和韧性变差。

1．6变形控制

［3］在钢结构制造过程中，可通过采用小角度、双面坡口，减少角焊缝的熔敷金属量，以减少热输入和焊接应力，控制钢结构焊接时的变形量;同时采用合适焊接方法和焊接参数，其中在小件手工焊时，条件允许的情况下将连续焊改成分段焊接，在接头处要交错覆盖，注意控制焊接温度，当温度过高时，停下来缓冷或翻转焊接背面;多件焊接时要先焊拘束度大的构件，后焊拘束度小的构件;在焊接板梁四条主焊缝时，必须同向、同步施焊，并且要一次完成焊接，以防止扭曲变形。另外通过预留反变形措施［4］进行控制，根据经验预留合适的反向余量，焊接后恢复到平直状态，例如在板梁腹板对接组装时预留5mm～7mm上拱余量。

1．7消应力处理

钢结构在焊接工作完成后，根据材质、厚度、结构拘束度等因数制定消除应力、稳定尺寸和控制变形等措施。一般可采用焊后消应力热处理等方法，当有的结构或尺寸限制或不具备热处理条件时，可采用振动时效的方法消除焊接应力、稳定尺寸，而且在钢结构生产厂家中，振动法消应力是普遍使用一种方法，这项技术被广泛适用于大型焊接构件中，经过振动时效处理后构件内部应力释放或趋于均匀化，从而提高了构件的使用寿命，也没有热处理消应力时易产生的氧化皮的缺点。

1．8喷砂

钢结构表面油漆前需要对其进行喷砂除锈处理［5］，除锈等级应达到Sa2．5，当无法机械喷砂时，可采用手工或动力工具方法，钢结构喷砂后的表面粗糙度为Rz40μm－Rz75μm;有的零件连接处根据图样要求需要进行摩擦面处理，但在喷砂过程中，存在柱、梁端部角钢孔区摩擦面喷丸不彻底，喷后局部有氧化皮，摩擦系数达不到设计图样要求等现象。所以需采取措施控制表面质量和端部表面摩擦系数，首先要严格执行工艺文件要求;其次制作对比样块，在过程中进行监督检查;另外根据工件结构和设备能力，可采用先原材料预喷砂，组焊后再进行整体喷砂处理。

1．9油漆

钢结构表面油漆一般由底漆、中间漆、面漆组成［5］，根据不同的应用环境选择油漆方案配比，包括油漆层数、各层漆膜厚度［6］和涂料种类等。当项目地点处于海边有腐蚀介质环境要求时，要求进行油漆涂层附着力测试，当厚度不大于250μm时，各道涂层的附着力等级不大于GB/T9286规定的1级。最好采用高压无气喷涂工艺方式，尽量避免手工涂刷的方式，因为容易产生漆膜厚度不均、附着力不佳、“死角”刷不到等问题。产品表面经过检测合格后方可油漆，但需在表面处理完成后4h内完成第一道底漆的涂装，当环境温度的相对湿度不大于60%时，可以适当延长时间，但最长不能超过12h。油漆时每一层干透后再进行下一层的油漆，并且每层油漆的漆膜厚度(油漆干透后的漆膜厚度)要符合技术标准要求，工件表面油漆均匀，无漏涂、“流挂”、返锈、夹杂、起皮或龟裂等现象。

2结语

锅炉钢结构产品的生产过程需要经历多个工序，只有严格控制每道工序质量，特别是装焊、变形控制、表面处理等关键工序，才能保证了产品的整体制造质量，以满足现场运行要求。

参考文献

［1］李妍．谈锅炉钢结构制造中的质量控制［J］，科技论坛．

［2］陆玉桂．300MW锅炉钢结构制造［J］，工业建筑，1991，12(6)．

［3］吕仲．钢结构图焊接变形控制［J］，电焊机，2011，41(8)．

［4］沈佳明．塔式锅炉钢结构的制造要点［J］，锅炉制造，2013(05)．

［5］商俊．电站锅炉钢结构制造过程及质量验收要点浅析［J］，电站系统工程，2011，27(2)．

［6］张俊强．浅谈锅炉钢结构制造过程中的质量控制［J］，科学之友，2011(08)．

作者：闫芳 单位：哈尔滨锅炉厂有限公司