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摘要:本文通過對鋼結(jié)構(gòu)典型產(chǎn)品制造工藝制造過程和難點分析，闡述了鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制造中的下料、坡口制備、裝配、焊接、校正、油漆等關(guān)鍵制造工藝過程和控制措施，從而保證鋼結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量，并為類似項目生產(chǎn)提供了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞:鍋爐鋼結(jié)構(gòu);坡口制備;裝配;焊接;校正

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)主要由柱底板、柱、梁、垂直支撐、水平支撐、平臺樓梯、剛性梁、大板梁等部件組成，除承受鍋爐本體載荷外，還要承受主廠房框架與鍋爐構(gòu)架之間平臺傳遞的荷載。另外，它是控制鍋爐膨脹，傳遞承受爐膛壓力及載荷的重要部件。結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)制造技術(shù)要求，對制造過程中坡口制備、裝配、焊接、噴砂、油漆等關(guān)鍵工序和難點進行分析。

1鋼結(jié)構(gòu)制造關(guān)鍵點控制

1．1材料及入廠驗收

鋼結(jié)構(gòu)重量在整個鍋爐重量中占比較高，在選擇鋼材時既要滿足載荷能力強度要求，又要考慮制造難度、成本和周期等因素，所以鍋爐鋼結(jié)構(gòu)選材需要綜合考慮其承載力、力學(xué)性能和化學(xué)成分要求［1］，鋼材采購要求應(yīng)符合設(shè)計圖樣及相關(guān)技術(shù)文件規(guī)定，并按相關(guān)規(guī)范進行入廠復(fù)驗，其力學(xué)性能和化學(xué)成分應(yīng)符合規(guī)定，要特別關(guān)注特殊及附加的屈服強度、冷彎、含碳量等技術(shù)要求;另外鋼板表面不得有結(jié)疤、拉裂、折疊、夾渣和壓入的氧化皮，鋼板不得有分層。

1．2坡口制備

鋼結(jié)構(gòu)的焊接坡口可采用機械加工或熱切割的方法，采用熱切割下料和制備焊接坡口時，根據(jù)材料種類和厚度確定是否預(yù)熱，對于15CrMo材料且超過25mm時就需要預(yù)熱120℃以上，SA－387Gr91等級材料在坡口熱切割后還需要增加PT或MT檢測。坡口兩側(cè)邊緣應(yīng)該平齊，對于局第4期鍋爐制造No．42021年07月BOILERMANUFACTURINGJul．2021部深度超差的割痕應(yīng)按要求進行補焊、修磨，另外焊接前必須將坡口清理干凈，不能有氧化皮、熔渣、油污、灰層等影響焊接操作或影響焊接質(zhì)量的雜物，根據(jù)選用的焊接方法確定清理坡口范圍的大小，一般不小于20mm［2］。

1．3焊材要求

驗收合格的焊條、焊絲、焊劑應(yīng)按牌號、規(guī)格、批號分別儲存，存儲焊材的庫房溫度應(yīng)在5℃以上;焊絲、焊劑存放場地應(yīng)保持干燥，相對濕度不超過60%，并且要有監(jiān)測記錄;焊材堆放場地應(yīng)距離地面高度300mm以上，與墻壁距離不小于300mm;待入庫和驗收不合格的焊接材料應(yīng)單獨存放并有明顯標(biāo)志;焊材的發(fā)放和回收要有記錄，領(lǐng)料單上的焊接材料牌號、批號、檢編等信息應(yīng)清楚。

1．4裝配、焊接

在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，大板梁是較典型的鋼構(gòu)件，普遍用于建筑、橋梁等鋼結(jié)構(gòu)中，它的拼裝、焊接主要工序如下:1)翼板、腹板制造工藝:劃線→氣割→刨邊→翼板接長→無損檢查→鋼板校平→放在平臺上劃出裝配線和中心線，中心線應(yīng)兩面劃出打上洋沖。2)大板梁總裝工藝:在專用平臺上，先將中間板用工藝板焊接牢靠，并用夾緊工裝找正夾緊或工裝螺栓擰成一體，然后在裝配胎架上，將中間上翼板、上腹板、下疊梁腹板與下疊梁翼板等裝成整體→主角焊縫定位焊，定位焊長度不小于50mm，間距應(yīng)在500mm左右，為阻止正面焊接時產(chǎn)生角變形，裝配時應(yīng)考慮反變形→預(yù)熱100～150℃左右→疊梁在胎架上焊接(主角焊縫及疊合板的角焊縫是雙面坡口局部熔焊縫。焊接時應(yīng)先焊中間疊合板與腹板角焊縫，采用兩面對稱焊的方法，焊接方向從中間向兩端焊，中間不能停焊→預(yù)熱150℃→焊接上下翼板與腹板間的主角焊縫→上下疊梁分兩個半梁第一次吊運翻身(大板梁桿件長，重量大，因此有關(guān)起吊耳板安裝點的設(shè)定及吊運翻身動作全過程要嚴(yán)格按工藝文件執(zhí)行)→翻身后將兩個半梁平吊到水平胎架上，將上下疊梁進行組裝→中間疊合板處用定位銷和螺栓重新擰緊固定→預(yù)熱→焊接→上下翼板主角焊縫預(yù)熱→碳刨清除定位焊→檢測上下翼板的垂直度，根據(jù)變形情況采取相應(yīng)措施→焊接(上下兩條主角焊縫，焊接蓋面層時，最后一道焊縫控制電壓和焊接速度，防止咬邊和產(chǎn)生表面裂紋。)→校正→以梁中心線為基準(zhǔn)，用激光經(jīng)緯儀核準(zhǔn)垂直加勁板安裝線和腹板上孔群中心線，然后打上洋沖眼→試裝加強肋板與加強肋板的連接板，同時裝點其它連接板→焊接→修磨全部角焊縫

1．5校正

鋼結(jié)構(gòu)在組焊后容易出現(xiàn)零部件彎曲、扭曲、波浪變形，有的產(chǎn)生麻花狀扭曲變形，所以在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過程中要經(jīng)常對其進行校正處理。校正主要采用機械校正、火焰校正或機械火焰結(jié)合等方法，其中機械校正主要使用壓力機等設(shè)備，通過局部點校或支墊等進行校正，但有的部件較大或者結(jié)構(gòu)不適合設(shè)備校正，采用火焰校正或火焰校正加輔助工裝的辦法進行，而火焰校正需要經(jīng)過大量豐富的實踐經(jīng)驗，對人的要求較高，否則方法或溫度控制不當(dāng)，容易造成構(gòu)件產(chǎn)生新的更大變形甚至零件報廢?；鹧嫘Ｕ枰紤]其加熱溫度的控制和冷卻方式，加熱溫度一般根據(jù)材料特性進行選取(碳鋼加熱區(qū)溫度應(yīng)控制在800℃以下)，有經(jīng)驗的操作技師可根據(jù)鋼件的表面顏色判斷其相應(yīng)的溫度，避免產(chǎn)生過燒的問題，條件具備時，最好使用紅外線測溫儀精確的測量溫度。校正后的冷卻主要是空冷方式，盡量不采取水冷方式，因為水冷可能會使鋼材的奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生脆硬組織，使鋼材硬度和強度增加，使塑性和韌性變差。

1．6變形控制

［3］在鋼結(jié)構(gòu)制造過程中，可通過采用小角度、雙面坡口，減少角焊縫的熔敷金屬量，以減少熱輸入和焊接應(yīng)力，控制鋼結(jié)構(gòu)焊接時的變形量;同時采用合適焊接方法和焊接參數(shù)，其中在小件手工焊時，條件允許的情況下將連續(xù)焊改成分段焊接，在接頭處要交錯覆蓋，注意控制焊接溫度，當(dāng)溫度過高時，停下來緩冷或翻轉(zhuǎn)焊接背面;多件焊接時要先焊拘束度大的構(gòu)件，后焊拘束度小的構(gòu)件;在焊接板梁四條主焊縫時，必須同向、同步施焊，并且要一次完成焊接，以防止扭曲變形。另外通過預(yù)留反變形措施［4］進行控制，根據(jù)經(jīng)驗預(yù)留合適的反向余量，焊接后恢復(fù)到平直狀態(tài)，例如在板梁腹板對接組裝時預(yù)留5mm～7mm上拱余量。

1．7消應(yīng)力處理

鋼結(jié)構(gòu)在焊接工作完成后，根據(jù)材質(zhì)、厚度、結(jié)構(gòu)拘束度等因數(shù)制定消除應(yīng)力、穩(wěn)定尺寸和控制變形等措施。一般可采用焊后消應(yīng)力熱處理等方法，當(dāng)有的結(jié)構(gòu)或尺寸限制或不具備熱處理條件時，可采用振動時效的方法消除焊接應(yīng)力、穩(wěn)定尺寸，而且在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠家中，振動法消應(yīng)力是普遍使用一種方法，這項技術(shù)被廣泛適用于大型焊接構(gòu)件中，經(jīng)過振動時效處理后構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力釋放或趨于均勻化，從而提高了構(gòu)件的使用壽命，也沒有熱處理消應(yīng)力時易產(chǎn)生的氧化皮的缺點。

1．8噴砂

鋼結(jié)構(gòu)表面油漆前需要對其進行噴砂除銹處理［5］，除銹等級應(yīng)達到Sa2．5，當(dāng)無法機械噴砂時，可采用手工或動力工具方法，鋼結(jié)構(gòu)噴砂后的表面粗糙度為Rz40μm－Rz75μm;有的零件連接處根據(jù)圖樣要求需要進行摩擦面處理，但在噴砂過程中，存在柱、梁端部角鋼孔區(qū)摩擦面噴丸不徹底，噴后局部有氧化皮，摩擦系數(shù)達不到設(shè)計圖樣要求等現(xiàn)象。所以需采取措施控制表面質(zhì)量和端部表面摩擦系數(shù)，首先要嚴(yán)格執(zhí)行工藝文件要求;其次制作對比樣塊，在過程中進行監(jiān)督檢查;另外根據(jù)工件結(jié)構(gòu)和設(shè)備能力，可采用先原材料預(yù)噴砂，組焊后再進行整體噴砂處理。

1．9油漆

鋼結(jié)構(gòu)表面油漆一般由底漆、中間漆、面漆組成［5］，根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境選擇油漆方案配比，包括油漆層數(shù)、各層漆膜厚度［6］和涂料種類等。當(dāng)項目地點處于海邊有腐蝕介質(zhì)環(huán)境要求時，要求進行油漆涂層附著力測試，當(dāng)厚度不大于250μm時，各道涂層的附著力等級不大于GB/T9286規(guī)定的1級。最好采用高壓無氣噴涂工藝方式，盡量避免手工涂刷的方式，因為容易產(chǎn)生漆膜厚度不均、附著力不佳、“死角”刷不到等問題。產(chǎn)品表面經(jīng)過檢測合格后方可油漆，但需在表面處理完成后4h內(nèi)完成第一道底漆的涂裝，當(dāng)環(huán)境溫度的相對濕度不大于60%時，可以適當(dāng)延長時間，但最長不能超過12h。油漆時每一層干透后再進行下一層的油漆，并且每層油漆的漆膜厚度(油漆干透后的漆膜厚度)要符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，工件表面油漆均勻，無漏涂、“流掛”、返銹、夾雜、起皮或龜裂等現(xiàn)象。

2結(jié)語

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程需要經(jīng)歷多個工序，只有嚴(yán)格控制每道工序質(zhì)量，特別是裝焊、變形控制、表面處理等關(guān)鍵工序，才能保證了產(chǎn)品的整體制造質(zhì)量，以滿足現(xiàn)場運行要求。

參考文獻

［1］李妍．談鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制造中的質(zhì)量控制［J］，科技論壇．

［2］陸玉桂．300MW鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制造［J］，工業(yè)建筑，1991，12(6)．

［3］呂仲．鋼結(jié)構(gòu)圖焊接變形控制［J］，電焊機，2011，41(8)．

［4］沈佳明．塔式鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的制造要點［J］，鍋爐制造，2013(05)．

［5］商?。娬惧仩t鋼結(jié)構(gòu)制造過程及質(zhì)量驗收要點淺析［J］，電站系統(tǒng)工程，2011，27(2)．

［6］張俊強．淺談鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制造過程中的質(zhì)量控制［J］，科學(xué)之友，2011(08)．

作者：閆芳 單位：哈爾濱鍋爐廠有限公司