袁奮

摘? 要：燃煤電站鍋爐設(shè)備在運(yùn)行中大多要承受高溫、高壓等高負(fù)荷的作用，鍋爐鋼結(jié)構(gòu)作為支撐整個(gè)電站鍋爐設(shè)備的受力結(jié)構(gòu)，在鍋爐機(jī)組運(yùn)行過程中一方面承載著鍋爐受熱面、四大管道、內(nèi)部汽水介質(zhì)、預(yù)熱器等設(shè)備的荷載;另一方面還承擔(dān)了地震及風(fēng)荷載等自然條件給予的水平力作用;以及鍋爐機(jī)組運(yùn)行過程中產(chǎn)生的疲勞荷載。這些都對(duì)電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性造成很大的影響，如果不能保證鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的安全性，極有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，因此必須對(duì)電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)安裝過程中的缺陷進(jìn)行研究，并找到相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，以保證我國(guó)電站安全運(yùn)行。基于此，文章對(duì)電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)常見的缺陷進(jìn)行了分析，以了解產(chǎn)生此類缺陷的原因，最后結(jié)合實(shí)際情況提出了相應(yīng)的解決措施，希望通過文章的研究能夠給相關(guān)技術(shù)及操作人員一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：電站鍋爐;鋼結(jié)構(gòu);缺陷;原因;措施

中圖分類號(hào)：TK226? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）24-0136-02

Abstract： Most of the coal-fired power station boiler equipment has to bear the action of high temperature， high pressure and other high load in operation， and the boiler steel structure is used as the force structure to support the whole power station boiler equipment. In the process of boiler unit operation， on the one hand， it carries the load of boiler heating surface， four pipes， internal steam and water medium， preheater and so on. On the other hand， it also bears the horizontal force given by natural conditions such as earthquake and wind load， as well as the fatigue load produced during the operation of boiler units. All these have a great impact on the stability and safety of the steel structure of the utility boiler. If the safety of the steel structure of the boiler cannot be guaranteed， it is very likely to lead to serious production accidents. Therefore， it is necessary to study the defects in the production and installation of the steel structure of the power station boiler， and find the corresponding measures to ensure the safe operation of the power station in our country. Based on this， this paper analyzes the common defects in the steel structure of power station boiler in order to understand the causes of such defects， and finally puts forward the corresponding solutions according to the actual situation. It is hoped that the research of this article can give some reference to the relevant technology and operators.

Keywords： utility boiler; steel structure; defect; reason; measure

1 概述

電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的主要作用是保證鍋爐整體穩(wěn)定性，確保電站鍋爐安全、可靠的運(yùn)行。鋼結(jié)構(gòu)在運(yùn)行中承擔(dān)了大部分的荷載力和壓力，例如在機(jī)組運(yùn)行過程中承受了汽水系統(tǒng)以及保溫系統(tǒng)等零部件的靜載荷，還負(fù)擔(dān)著機(jī)組運(yùn)行過程中振動(dòng)產(chǎn)生的疲勞負(fù)載，因此對(duì)電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布置設(shè)計(jì)，保證其質(zhì)量和安全性顯得至關(guān)重要。近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及安裝已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，顯現(xiàn)出了一流的中國(guó)制造業(yè)水平，產(chǎn)品已從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)逐步走向世界。但同時(shí)，我們也必須承認(rèn)，現(xiàn)階段我國(guó)電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)也存在著一些不可忽視的缺陷，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及安裝過程都要引起重視。因此，我們對(duì)電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)常見的缺陷及原因進(jìn)行研究分析和探索。

2 電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)常見缺陷

2.1 鋼結(jié)構(gòu)立柱翼板母材夾層

電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)中一個(gè)常見的缺陷是鋼結(jié)構(gòu)立柱翼板母材存在夾層。對(duì)于板厚比較大的翼板，技術(shù)人員在對(duì)立柱翼板母材進(jìn)行厚度檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)立柱翼板的真實(shí)厚度要遠(yuǎn)大于用超聲波測(cè)厚儀檢測(cè)出的厚度。為了保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性，技術(shù)人員使用標(biāo)準(zhǔn)試塊對(duì)超聲波測(cè)厚儀進(jìn)行了校準(zhǔn)后發(fā)現(xiàn)其指示正常。為了檢測(cè)是否存在夾層，檢測(cè)技術(shù)人員采用縱波直探頭對(duì)翼板進(jìn)行了超聲波檢測(cè)，得到肯定結(jié)果。鋼結(jié)構(gòu)立柱翼板母材存在夾層會(huì)嚴(yán)重降低桿件的強(qiáng)度，影響鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及安全性，因此為了不影響電站鍋爐機(jī)組的正常運(yùn)行，需要對(duì)厚度較大應(yīng)該對(duì)翼板進(jìn)行超聲等檢查，對(duì)此類現(xiàn)象加以嚴(yán)格控制。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)腹板拼接時(shí)，對(duì)接焊縫未焊透

鋼結(jié)構(gòu)腹板拼接時(shí)，對(duì)接焊縫未焊透也是一個(gè)較為常見的鋼結(jié)構(gòu)缺陷。在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時(shí)，如果接頭的根部沒有完全熔透就極易產(chǎn)生未焊透現(xiàn)象。未焊透是一種較為嚴(yán)重的缺陷，極易使鍋爐鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)間斷或者突變，在一定程度上降低了焊縫的強(qiáng)度，甚至嚴(yán)重時(shí)可以導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。因此，在實(shí)際制造生產(chǎn)中，嚴(yán)禁出現(xiàn)未焊透情況。從產(chǎn)生原因上進(jìn)行分析，導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因可能是：（1）焊件裝配間隙或者坡口的角度不夠、鈍邊過厚、焊條直徑過大，焊接電流不足以及電焊電弧過長(zhǎng)等。（2）進(jìn)行管子對(duì)接安裝時(shí)，由于間隙過窄導(dǎo)致焊接操作出現(xiàn)障礙，產(chǎn)生未焊透情況。（3）組對(duì)間隙不一致，或者進(jìn)行多個(gè)焊口同時(shí)焊接，當(dāng)一個(gè)焊口焊接完成后導(dǎo)致其它尚未完成焊接的焊口間隙減小，導(dǎo)致它們?cè)诤附舆^程中出現(xiàn)未焊透缺陷。

為了防止以上情況產(chǎn)生，技術(shù)操作人員在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)焊接時(shí)應(yīng)該選擇適當(dāng)?shù)钠驴诔叽纭⒑附与娏饕约昂附铀俣?，另外操作人員應(yīng)該從焊接最困難的部位開始起弧，并選擇在受到最小障礙的地方收弧，防止由于焊接障礙影響操作人員視線，降低焊接質(zhì)量;第三，應(yīng)該保證焊接時(shí)的溫度，為了保證焊頭的溫度，最好采用兩人對(duì)焊的方式進(jìn)行焊接。焊接對(duì)接焊縫未焊透通常會(huì)造成較為嚴(yán)重的影響，因此一旦發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)存在此類問題，電站應(yīng)該要求鍋爐制造廠商進(jìn)行全規(guī)模復(fù)檢，確保鍋爐鋼結(jié)構(gòu)不存在未熔透焊接缺陷。

2.3 母材坡口或焊縫金屬未熔合

母材坡口或者焊縫金屬如果沒有完全熔合，也會(huì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響。如果在進(jìn)行焊接時(shí)，焊接電流不足或者焊接速度過快，就會(huì)降低焊接處的熱量，導(dǎo)致母材坡口先進(jìn)行焊接的焊接材料不能夠被充分的熔化;其次，如果焊接時(shí)使用的焊接電流過大，會(huì)使后半根焊條溫度過高而快速熔化，甚至在母材的邊緣還沒有熔化時(shí)，已經(jīng)熔化的焊條金屬就覆蓋在了鋼結(jié)構(gòu)表面，也會(huì)影響焊接金屬的熔合度;第三，焊件散熱速度過快，或者焊接起始處溫度不足，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)母材的開始端沒有發(fā)生熔化現(xiàn)象;第四，鋼結(jié)構(gòu)母材的坡口發(fā)生了氧化反應(yīng)，或者坡口處存在沒有清理的污跡，在焊接時(shí)，氧化物或者污跡沒有被熔化就被熔化的焊條覆蓋住，也會(huì)造成鋼結(jié)構(gòu)表面或者邊緣存在未熔合情況;最后在鍋爐安裝過程中，如果同一條焊縫焊接時(shí)出現(xiàn)了?；?，就會(huì)出現(xiàn)“冷接頭”，這種“冷接頭”也是導(dǎo)致焊接金屬未熔合的主要原因。

為了有效避免母材坡口或者焊縫金屬未熔合的情況發(fā)生，首先應(yīng)該保證在進(jìn)行焊接時(shí)，焊條和焊距的角度符合規(guī)定，同時(shí)時(shí)刻注意觀察母材坡口兩側(cè)的熔化情況;其次，應(yīng)該盡量選擇稍大一些的焊接電流進(jìn)行焊接，在焊接過程中注意控制焊接速度，保證焊接速度不會(huì)過快或過慢，時(shí)熱量的增加能夠?qū)⒛覆幕蛘咔耙粚拥暮附咏饘俪浞秩刍?第三，如果在焊接過程中發(fā)現(xiàn)焊條偏心，應(yīng)該及時(shí)停止操作并進(jìn)行調(diào)整，保證電弧方向恰當(dāng)正確;第四，在焊接前應(yīng)該對(duì)母材坡口進(jìn)行仔細(xì)觀察，觀察其是否被氧化或者坡口處是否存在污跡，如果被氧化或者存在污跡則應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右郧謇砗笤龠M(jìn)行焊接;第五，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)長(zhǎng)度的焊絲，盡量避免或者減少在操作過程中更換焊絲。

2.4 翼板腹板加勁板連接角焊縫焊接質(zhì)量不合格

翼板腹板加勁板連接角焊縫焊接質(zhì)量不合格，具體表現(xiàn)為鋼結(jié)構(gòu)中存在翼板加強(qiáng)板，腹板與加勁板之間的角焊縫處存在大量的氣孔、焊瘤以及夾渣。其中導(dǎo)致角焊縫處出現(xiàn)大量氣泡的原因是在焊接過程中，產(chǎn)生的氣泡在熔池金屬凝固時(shí)沒有溢出，焊接母材坡口邊緣如果存在水跡、污漬或者銹跡，會(huì)導(dǎo)致氣孔的出現(xiàn);另外如果焊條或者焊劑沒有按照規(guī)定進(jìn)行焙烘，或者焊芯出現(xiàn)銹跡也會(huì)導(dǎo)致氣孔出現(xiàn)。第三，如果使用的焊弧過長(zhǎng)或者焊接的速度過快也有可能導(dǎo)致氣泡出現(xiàn)。氣泡的出現(xiàn)會(huì)占有一定的空間面積，使焊接的有效截面減少，從而降低焊接金屬間的穩(wěn)定程度。預(yù)防焊接過程中產(chǎn)生氣孔有如下幾個(gè)方法：第一，進(jìn)行焊接時(shí)應(yīng)該保證焊接電流大小適當(dāng)，焊接速度不快不慢;第二，在進(jìn)行焊接前，對(duì)坡口進(jìn)行仔細(xì)的清理，保證坡口表面清潔;第三，應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)規(guī)定對(duì)焊接材料進(jìn)行焙烘和管理，在焊接過程中嚴(yán)禁使用質(zhì)量不過關(guān)的焊條。

“夾渣”指的是掉落在焊縫中的焊渣，如果焊縫中存在熔渣，無疑會(huì)降低金屬間的有效焊接面積，從而降低焊縫的強(qiáng)度和密閉性。夾渣存在的原因主要包括：（1）坡口角度過小，或者焊接電流大小、焊接速度不當(dāng)，這些都容易在焊接過程中產(chǎn)生大量的糊渣，殘留在焊縫中影響焊接質(zhì)量。（2）在使用堿性焊條進(jìn)行焊接時(shí)，如果電弧長(zhǎng)度過長(zhǎng)，或者電弧的正負(fù)極錯(cuò)誤，也會(huì)產(chǎn)生夾渣情況。（3）焊接完成后進(jìn)行封底時(shí)，如果焊絲偏離了焊接中心也可能出現(xiàn)大量的熔渣。防止產(chǎn)生熔渣、夾渣的主要措施有：（1）選擇適當(dāng)?shù)钠驴诔叽?。?）對(duì)坡口進(jìn)行認(rèn)真檢查清理。（3）選擇適當(dāng)?shù)暮附与娏骱秃附铀俣取?/p>

（4）對(duì)于封底焊渣應(yīng)該及時(shí)予以清除。

“焊瘤”指的是在對(duì)金屬進(jìn)行焊接時(shí)，熔化的焊條金屬?zèng)]有進(jìn)入焊縫而是流淌到焊縫外部沒有熔化的金屬母材上形成的金屬瘤，如果鍋爐鋼結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)焊接焊瘤，一方面會(huì)嚴(yán)重影響鍋爐的外表美觀性，另一方面，焊瘤的存在還容易導(dǎo)致焊接過程中存在焊渣。焊接過程中出現(xiàn)焊瘤的主要原因是焊接操作人員操作不熟練導(dǎo)致熔池溫度過高，金屬發(fā)生凝固并緩慢下墜。預(yù)防焊接時(shí)產(chǎn)生焊瘤的主要方法有：積極培養(yǎng)焊接操作人員操作技術(shù)、對(duì)熔池的溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制并保持均勻焊接。

2.5 焊接中局部變形

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)在焊接過程中出現(xiàn)局部變形的原因有：（1）鋼結(jié)構(gòu)的外形尺寸變大，加工零件的強(qiáng)度不足，在焊接過后可能會(huì)發(fā)生局部變形。（2）焊接零件的焊縫分布不夠均勻，變形程度與焊縫的分布數(shù)量成正比，焊縫多的部位其變形程度也會(huì)較大。（3）焊接操作人員操作不規(guī)范，沒有進(jìn)行對(duì)稱分層和分段處理。（4）進(jìn)行焊接操作時(shí)，焊件放置位置不平整，焊劑應(yīng)力釋放不均導(dǎo)致產(chǎn)生局部變形。預(yù)防焊接過程中局部變形的方法有在進(jìn)行鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量使工件分布對(duì)稱均勻，在焊接時(shí)應(yīng)該對(duì)主要焊縫和收縮量大的焊縫進(jìn)行優(yōu)先處理，它們焊接完成后再處理次要焊縫和收縮量較小的焊縫，在焊接工件時(shí)應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行翻動(dòng)，焊件即便出現(xiàn)變形也會(huì)大部分加以抵消，最后可以通過增加工件的強(qiáng)度對(duì)焊接變形加以控制，如此能夠更好地保證鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的焊接質(zhì)量。

3 結(jié)束語

總結(jié)來說，以上即為作者通過多年工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的電站鍋爐鋼結(jié)構(gòu)常見的缺陷，本文對(duì)這些常見缺陷進(jìn)行了研究，對(duì)可能成因進(jìn)行了試探性的分析，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)于如何有效預(yù)防和控制提出了可行的建議，為我國(guó)電站鍋爐建設(shè)提供了一定的經(jīng)驗(yàn)。

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