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摘要:本文通過對鋼結構典型產品制造工藝制造過程和難點分析，闡述了鍋爐鋼結構制造中的下料、坡口制備、裝配、焊接、校正、油漆等關鍵制造工藝過程和控制措施，從而保證鋼結構制造質量，并為類似項目生產提供了經驗。

關鍵詞:鍋爐鋼結構;坡口制備;裝配;焊接;校正

鍋爐鋼結構主要由柱底板、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。結合鋼結構制造技術要求，對制造過程中坡口制備、裝配、焊接、噴砂、油漆等關鍵工序和難點進行分析。

1鋼結構制造關鍵點控制

1．1材料及入廠驗收

鋼結構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，所以鍋爐鋼結構選材需要綜合考慮其承載力、力學性能和化學成分要求［1］，鋼材采購要求應符合設計圖樣及相關技術文件規定，并按相關規范進行入廠復驗，其力學性能和化學成分應符合規定，要特別關注特殊及附加的屈服強度、冷彎、含碳量等技術要求;另外鋼板表面不得有結疤、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

鋼結構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，根據材料種類和厚度確定是否預熱，對于15CrMo材料且超過25mm時就需要預熱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。坡口兩側邊緣應該平齊，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量的雜物，根據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、焊劑應按牌號、規格、批號分別儲存，存儲焊材的庫房溫度應在5℃以上;焊絲、焊劑存放場地應保持干燥，相對濕度不超過60%，并且要有監測記錄;焊材堆放場地應距離地面高度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單獨存放并有明顯標志;焊材的發放和回收要有記錄，領料單上的焊接材料牌號、批號、檢編等信息應清楚。

1．4裝配、焊接

在鋼結構構件中，大板梁是較典型的鋼構件，普遍用于建筑、橋梁等鋼結構中，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，間距應在500mm左右，為阻止正面焊接時產生角變形，裝配時應考慮反變形→預熱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，因此有關起吊耳板安裝點的設定及吊運翻身動作全過程要嚴格按工藝文件執行)→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→預熱→焊接→上下翼板主角焊縫預熱→碳刨清除定位焊→檢測上下翼板的垂直度，根據變形情況采取相應措施→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，防止咬邊和產生表面裂紋。)→校正→以梁中心線為基準，用激光經緯儀核準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

鋼結構在組焊后容易出現零部件彎曲、扭曲、波浪變形，有的產生麻花狀扭曲變形，所以在鋼結構生產過程中要經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合等方法，其中機械校正主要使用壓力機等設備，通過局部點校或支墊等進行校正，但有的部件較大或者結構不適合設備校正，采用火焰校正或火焰校正加輔助工裝的辦法進行，而火焰校正需要經過大量豐富的實踐經驗，對人的要求較高，否則方法或溫度控制不當，容易造成構件產生新的更大變形甚至零件報廢。火焰校正需要考慮其加熱溫度的控制和冷卻方式，加熱溫度一般根據材料特性進行選取(碳鋼加熱區溫度應控制在800℃以下)，有經驗的操作技師可根據鋼件的表面顏色判斷其相應的溫度，避免產生過燒的問題，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變，產生脆硬組織，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］在鋼結構制造過程中，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力，控制鋼結構焊接時的變形量;同時采用合適焊接方法和焊接參數，其中在小件手工焊時，條件允許的情況下將連續焊改成分段焊接，在接頭處要交錯覆蓋，注意控制焊接溫度，當溫度過高時，停下來緩冷或翻轉焊接背面;多件焊接時要先焊拘束度大的構件，后焊拘束度小的構件;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。另外通過預留反變形措施［4］進行控制，根據經驗預留合適的反向余量，焊接后恢復到平直狀態，例如在板梁腹板對接組裝時預留5mm～7mm上拱余量。

1．7消應力處理

鋼結構在焊接工作完成后，根據材質、厚度、結構拘束度等因數制定消除應力、穩定尺寸和控制變形等措施。一般可采用焊后消應力熱處理等方法，當有的結構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力、穩定尺寸，而且在鋼結構生產廠家中，振動法消應力是普遍使用一種方法，這項技術被廣泛適用于大型焊接構件中，經過振動時效處理后構件內部應力釋放或趨于均勻化，從而提高了構件的使用壽命，也沒有熱處理消應力時易產生的氧化皮的缺點。

1．8噴砂

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

1．9油漆

鋼結構表面油漆一般由底漆、中間漆、面漆組成［5］，根據不同的應用環境選擇油漆方案配比，包括油漆層數、各層漆膜厚度［6］和涂料種類等。當項目地點處于海邊有腐蝕介質環境要求時，要求進行油漆涂層附著力測試，當厚度不大于250μm時，各道涂層的附著力等級不大于GB/T9286規定的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，因為容易產生漆膜厚度不均、附著力不佳、“死角”刷不到等問題。產品表面經過檢測合格后方可油漆，但需在表面處理完成后4h內完成第一道底漆的涂裝，當環境溫度的相對濕度不大于60%時，可以適當延長時間，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)要符合技術標準要求，工件表面油漆均勻，無漏涂、“流掛”、返銹、夾雜、起皮或龜裂等現象。

2結語

鍋爐鋼結構產品的生產過程需要經歷多個工序，只有嚴格控制每道工序質量，特別是裝焊、變形控制、表面處理等關鍵工序，才能保證了產品的整體制造質量，以滿足現場運行要求。

參考文獻

［1］李妍．談鍋爐鋼結構制造中的質量控制［J］，科技論壇．

［2］陸玉桂．300MW鍋爐鋼結構制造［J］，工業建筑，1991，12(6)．

［3］呂仲．鋼結構圖焊接變形控制［J］，電焊機，2011，41(8)．

［4］沈佳明．塔式鍋爐鋼結構的制造要點［J］，鍋爐制造，2013(05)．

［5］商俊．電站鍋爐鋼結構制造過程及質量驗收要點淺析［J］，電站系統工程，2011，27(2)．

［6］張俊強．淺談鍋爐鋼結構制造過程中的質量控制［J］，科學之友，2011(08)．

作者：閆芳 單位：哈爾濱鍋爐廠有限公司