鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制作工藝流程

王宏亮

【摘? 要】近年來，先進(jìn)工業(yè)科技指導(dǎo)下鍋爐設(shè)備的改造技術(shù)日趨成熟，為火電廠建設(shè)提供了科學(xué)的指導(dǎo)方案。未來社會(huì)用電需求量持續(xù)增多，火電廠鍋爐運(yùn)行過程中承受的荷載越來越大，鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制造階段必須加強(qiáng)工藝方案的改進(jìn)。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);制造;設(shè)計(jì)

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是專業(yè)性很強(qiáng)，特殊性很強(qiáng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分支，涉及專業(yè)廣，技術(shù)難度大，只有鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者和相關(guān)單位共同努力，才能使鍋爐鋼結(jié)構(gòu)得到更好更快的發(fā)展，滿足社會(huì)需求。

一、鍋爐鋼結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)

初步設(shè)計(jì)的主要工作內(nèi)容是依據(jù)鍋爐整體的初步設(shè)計(jì)方案來確定鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的布置方案、保證鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的承載力和控制變形并且考慮建設(shè)地的環(huán)境條件來選取合適的鋼材、初步確定鍋爐鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的截面類別和合理尺寸、選擇鍋爐鋼結(jié)構(gòu)各類節(jié)點(diǎn)的連接方案等。

對(duì)于不同的爐型，其鋼結(jié)構(gòu)的布置方案是不一樣的，要仔細(xì)的甄別鍋爐本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并與設(shè)計(jì)院各種管道的布置方案相互配合，選擇承載性能、整體性能良好，剛度均勻的結(jié)構(gòu)體系。

在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的布置方案選擇上還要認(rèn)真思考下列的幾個(gè)問題：

柱和梁必須綜合考慮，包括柱距的計(jì)算和梁的布置，因?yàn)橹訑?shù)量盡可能的少和梁的跨度小是矛盾的;確認(rèn)所需剛性平臺(tái)（水平支撐）的層數(shù)，水平支撐的布置直接控制著柱子的計(jì)算長度，決定著柱子的穩(wěn)定承載力;確定垂直支撐的布置，最初引進(jìn)國外技術(shù)時(shí)都是將垂直支撐布置在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的主跨，可以防止水平力引起的上拔力，后來為了更方便的布置工藝管道，將其改進(jìn)為布置在副跨，通過設(shè)置地腳錨栓來抵抗可能產(chǎn)生的上拔力;頂板的布置要配合吊桿和頂部連接管，頂板梁格懸吊荷載非常大，是主要承重部件，因此一般大板梁截面尺寸很大，應(yīng)特別注意制造、運(yùn)輸和安裝的限制。

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)材料的選取，由于鍋爐鋼結(jié)構(gòu)柱子、承重梁、垂直支撐等桿件主要控制因素一般是強(qiáng)度值，所以我們通常選擇高強(qiáng)度的低合金鋼做材料;對(duì)于撓度控制的框架連系梁和一般梁等其它桿件則通常是選擇碳素結(jié)構(gòu)鋼做材料;另外還要注意工作溫度，合理選材防止脆斷。

而在選擇鍋爐鋼結(jié)構(gòu)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接方案時(shí)，要依據(jù)鍋爐技術(shù)協(xié)議、建設(shè)地點(diǎn)實(shí)際情況結(jié)合具體的鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的布置方案，來獲得合理的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的連接方案。如無特殊要求，大機(jī)組鍋爐鋼結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)連接宜選高強(qiáng)螺栓，輔以焊接，而小機(jī)組鍋爐則通常采用全焊接連接的方式。

二、鋼結(jié)構(gòu)拼接的技術(shù)要點(diǎn)

對(duì)于燃燒鍋爐而言，理論上在制造鋼結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)避免拼接，盡可能一次性完全組裝成套結(jié)構(gòu)。但實(shí)際制造過程常遇到多種問題需要進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)拼接處理，以組裝成性能趨于完善的鍋爐設(shè)備。若鍋爐設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)制造必須拼接處理，則需注意一些相關(guān)事項(xiàng)且選用合適的拼接技術(shù)，其重點(diǎn)表現(xiàn)與焊縫技術(shù)、對(duì)稱技術(shù)等兩個(gè)方面。

2.1焊縫技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)焊縫大小對(duì)其日后使用性能有較大的影響，焊縫過大易造成瞬間性斷裂問題，鍋爐燃燒利用面臨著潛在的安全隱患。需拼接時(shí)，應(yīng)在下料前充分看清圖紙，認(rèn)真排料，保證拼接焊縫之間的錯(cuò)開距離或拼接焊縫與相鄰焊縫之間的錯(cuò)開距離符合標(biāo)準(zhǔn)的要求：錯(cuò)開距離應(yīng)≥200[2]。梁、柱或板梁上的拼接焊縫與托架或隔板的焊縫應(yīng)錯(cuò)開，錯(cuò)開距離應(yīng)≥100。

2.2對(duì)稱技術(shù)

顧及到鋼結(jié)構(gòu)整體力學(xué)作用的均衡性，為防止受力荷載過大而引起的異常變形，必要時(shí)采用對(duì)稱技術(shù)進(jìn)行加強(qiáng)處理，增強(qiáng)拼接位置的抗裂性能。如：型鋼拼接部位必須裝焊加強(qiáng)板，加強(qiáng)板的規(guī)格尺寸應(yīng)按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行。由于裝焊加強(qiáng)板增加了鍋爐設(shè)備的自重力，焊接時(shí)盡可能使加強(qiáng)板的裝配位置保持對(duì)稱，讓鋼結(jié)構(gòu)均衡地承受重力荷載。

2.3開坡技術(shù)

型鋼是鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制造的主要材料，憑借其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)性能得到了普及應(yīng)用。制造工藝?yán)锾砑娱_坡技術(shù)，能夠維持型鋼具有適宜的坡面度，方便了后期的焊接處理，維持了良好鋼結(jié)構(gòu)性能。如：型鋼的拼接部位應(yīng)開坡口以利于焊透，加強(qiáng)板的覆蓋部位，其余部位應(yīng)開型對(duì)稱雙面坡口，如：坡口角度一般采用32.57±2.5，鈍邊1±，坡口氣割面應(yīng)修磨光。

三、鋼結(jié)構(gòu)的裝配技術(shù)

裝配是把制作好的鋼結(jié)構(gòu)與鍋爐設(shè)備組裝起來，使其應(yīng)用到鍋爐設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)中。鋼結(jié)構(gòu)裝配與制造工藝是密切相關(guān)的，所有裝配工序均是根據(jù)制造工藝方案而定，技術(shù)人員必須控制好鋼結(jié)構(gòu)裝配技術(shù)的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)裝配工藝需注意裝配前、裝配中、裝配后等幾個(gè)方面的要求。

3.1裝配前

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)裝配工藝設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)性的流程，裝配前是制作工藝的首要步驟。具體措施：校驗(yàn)。已經(jīng)制作成形的小型結(jié)構(gòu)需經(jīng)過校驗(yàn)處理，保證其結(jié)構(gòu)性能與鍋爐設(shè)備相配套。如：應(yīng)確保型鋼與鋼板的扭曲度、旁彎度、直線度均已校正至符合標(biāo)準(zhǔn)要求。清理。及時(shí)清除細(xì)小雜質(zhì)是保證裝配質(zhì)量的前提，裝配前需把待焊處的油、銹等污物清理干凈，防止鋼結(jié)構(gòu)裝配出現(xiàn)細(xì)小的空隙。

3.2裝配中

裝配過程是執(zhí)行鋼結(jié)構(gòu)制造方案的關(guān)鍵，裝配質(zhì)量基本上決定了鍋爐設(shè)備外在的使用性能。具體措施：組裝。組合件中相鄰零件上的拼接焊縫錯(cuò)開距離，梁和柱的裝配必須在平臺(tái)或等高定位架上進(jìn)行，同一梁或柱的兩根型鋼基準(zhǔn)端面必須對(duì)齊。注意型鋼長度，允許拼接的接頭數(shù)最短拼接長度。固定。裝配時(shí)應(yīng)將型鋼可靠固定，斷面尺寸符合圖紙和標(biāo)準(zhǔn)要求后裝焊工藝支撐，裝焊工藝支撐后應(yīng)再次測量斷面尺寸。

3.3裝配后

完成鍋爐鋼結(jié)構(gòu)裝配并不意味著工作已結(jié)束，裝配后期還需進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)維護(hù)，以充分提高鍋爐的鋼材性能，這也是制造工藝中重點(diǎn)提及的內(nèi)容。具體措施：調(diào)試。特定條件下啟動(dòng)鍋爐進(jìn)行調(diào)試，觀察鋼結(jié)構(gòu)是否處于穩(wěn)定的狀態(tài)，有異常情況要檢查裝配構(gòu)件的組合程度。維護(hù)。定期檢查維護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，如：焊接縫連接情況，鋼構(gòu)件變形情況等，出現(xiàn)異常問題及時(shí)維修處理。

四、鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改造

火電站建設(shè)初期需加強(qiáng)鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改造，使鍋爐設(shè)備組裝后的功能得到全面升級(jí)。

4.1選材

選擇合適的鋼筋材料是保證鍋爐結(jié)構(gòu)性能的基本要求，鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制造應(yīng)使用型號(hào)、性能等指標(biāo)相符合的材質(zhì)，這樣才能實(shí)現(xiàn)較高的強(qiáng)度性能。設(shè)計(jì)人員根據(jù)鍋爐型號(hào)及性能改造的要求，采用力學(xué)特點(diǎn)、化學(xué)成分等相匹配的鋼材，鍋爐結(jié)構(gòu)承載能力得到體現(xiàn)，為鍋爐設(shè)備的生產(chǎn)操作創(chuàng)造條件。從成本角度考慮，保證性能達(dá)到鍋爐裝配前期下盡量購入廉價(jià)的鋼材。

4.2試驗(yàn)

試驗(yàn)是為了檢測出不同型號(hào)鋼材的性能，判斷其是否符合鍋爐設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性。我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，燃燒鍋爐焊接使用的鋼材都要接受復(fù)試驗(yàn)收，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼材的性能缺陷，提前換用高性能鋼材進(jìn)行組合制造。如：質(zhì)檢人員可隨機(jī)性抽取某一批鋼材，進(jìn)行強(qiáng)度、溫度、拉力等多方面的測試，重點(diǎn)掌握材料的抗溫、抗裂性能，鋼板不同組合方式下性能的變化特點(diǎn)等。

結(jié)語

火力發(fā)電是現(xiàn)代電能生產(chǎn)的主要方式，其利用熱能、機(jī)械能、電能等三者之間的轉(zhuǎn)換，最終產(chǎn)出電能供應(yīng)給客戶使用。鋼結(jié)構(gòu)是鍋爐設(shè)備的核心構(gòu)成，合理地應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)制造工藝技術(shù)是保證其結(jié)構(gòu)性能的重要條件。既能增強(qiáng)鍋爐燃燒的抗溫、抗裂、抗變形等性能，又能保證企業(yè)正常的熱能產(chǎn)量。

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