范志忠

（福建省工業(yè)設備安裝有限公司 福建福州 350011）

0 引言

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)是電站鍋爐最重要的結(jié)構(gòu)和承載部件之一，它是支承和固定鍋爐本體各部件，并維持它們之間的相對位置，保證鍋爐安全運行的空間結(jié)構(gòu)，系建筑結(jié)構(gòu)的一個分支［1］。從整臺鍋爐的金屬耗量上看，鋼結(jié)構(gòu)占三分之一以上；從整個鍋爐設計工作量上看，鋼結(jié)構(gòu)占三分之一；從鍋爐安裝工期節(jié)點看，鋼結(jié)構(gòu)的大板梁就位，是標志性里程碑節(jié)點，鍋爐鋼結(jié)構(gòu)安裝焊接是整個鍋爐安裝中高空作業(yè)點最多風險最大的作業(yè)。可見鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量對整個鍋爐建造質(zhì)量和經(jīng)濟效益影響很大，提高鍋爐鋼結(jié)構(gòu)焊接水平具有重要意義。

本工程建設有2 臺百萬千萬超超臨界機組，鍋爐采用某公司的超超臨界參數(shù)全懸吊π 型鍋爐，為超超臨界參數(shù)、變壓直流爐、對沖燃燒方式、固態(tài)排渣、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊П 型，并預留脫硝空間。鍋爐鋼架的連接，采用高強螺栓和焊接相結(jié)合的方式［2］，主要構(gòu)件材料采用抗腐蝕性能好的高強度低合金鋼。主要安裝內(nèi)容包括各層鋼結(jié)構(gòu)安裝、大板梁安裝、壓力層鋼結(jié)構(gòu)安裝及平臺扶梯欄桿等附屬設施安裝。

1 主要結(jié)構(gòu)件焊接

鍋爐鋼架為全結(jié)構(gòu)，構(gòu)件采用扭剪型高強度螺栓連接，主要構(gòu)件材料采用抗腐蝕性能好的高強度低合金鋼，鍋爐的立柱與基礎采用預埋螺栓連接。鍋爐鋼結(jié)構(gòu)由爐前至爐后共布置7 排，爐右至爐左布置7 軸。鋼結(jié)構(gòu)鋼柱、梁、節(jié)點連接件等構(gòu)件材料為Q345B，未注明的支撐材料為Q235B，平臺格柵欄桿樓梯主要材質(zhì)為Q235B。所有鋼結(jié)構(gòu)及平臺欄桿的主要焊接方法為：SMAW（手工電弧焊），部分三類焊縫或薄件鋼結(jié)構(gòu)的焊接方式為GMAW（熔化極氣體保護焊）［3］。根據(jù)焊接專業(yè)組織設計方案編寫要求，擬定焊接作業(yè)指導書，焊接施工前依據(jù)圖紙信息整理焊接工藝評定，且工藝評定能夠覆蓋鍋爐鋼結(jié)構(gòu)材質(zhì)和規(guī)格尺寸焊接施工要求。開工前編制相關(guān)技術(shù)資料，如：安全技術(shù)交底、質(zhì)量驗收范圍劃分表、焊接工藝卡、焊接技術(shù)交底等。

（1）焊前準備。按母材材質(zhì)及板材厚度選擇焊材種類，根據(jù)擬施焊的焊接量確定焊材用量。焊接技術(shù)員或有焊接經(jīng)驗的班長填寫領料單，根據(jù)領料單從焊材庫房處領取焊材。組合對接前將坡口表面及附近母材的油、漆、垢、銹清理干凈，直至發(fā)出金屬光澤。清理范圍包括對接焊縫坡口每側(cè)10 mm～15 mm和角焊縫焊角尺寸K 值+10 mm 范圍。鋼結(jié)構(gòu)焊接坡口形式應根據(jù)圖紙要求施工，如未明確標明焊接要求則根據(jù)《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)范》（2012 版）焊件組對時推薦的坡口形式及尺寸加工、檢查坡口形式。施工流程工藝圖見圖1。

圖1 施工流程工藝圖

（2）焊件組對。兩待焊接件表面和背面宜齊平，如有錯口，其錯口值不應超過下列限值：一類焊縫的局部錯口值不應該超過焊件厚度的10%，且不大于2 mm。二類焊縫的局部錯口值不應該超過焊件厚度的15%，且不大于3 mm。三類焊縫的局部錯口值不應該超過焊件厚度的20%，且不大于4 mm。

（3）定位焊。定位焊焊接材料、焊接工藝與正式施焊要求相同。在坡口根部采用焊縫定位時，焊后應檢查各個定位焊點質(zhì)量，如有缺陷應立即清除，必要時應重新進行定位焊。定位焊縫應有一定的強度，定位焊縫的長度、厚度、間距以實際圖紙為準；若圖紙未注明則其厚度不宜超過正式焊縫的三分之一，通常為4 mm～6 mm，定位焊縫的長度宜為20 mm～40 mm，定位焊間距以不超過400 mm 為宜。定位焊的引弧和熄弧應在焊件坡口內(nèi)完成。

（4）焊接實施。①焊接熱處理。焊件厚度大于38 mm 時應在焊接前預熱，焊接后熱處理［4］。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，鋼結(jié)構(gòu)焊接預熱方式為火焰加熱或電加熱。預熱、焊后熱處理的預熱溫度，恒溫溫度，升降溫速率，保溫、測溫，等熱處理參數(shù)等要求按照DL/T 819—2019 的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。并采用專用的測溫儀器測量。②手工電弧焊。焊接前檢查坡口形式尺寸及坡口附近母材的油、漆、垢、銹是否清理干凈。焊道收弧時應將熔池填滿，多層多道焊縫焊接時，焊工應該逐層自檢合格后方可焊接次層焊縫。多層多道焊縫接頭應錯開30 mm 以上。焊縫兩端嚴禁漏焊。箱型梁、柱間梁、立柱等承重結(jié)構(gòu)焊接除因工藝和檢驗要求需要分次焊接外，施焊過程應連續(xù)完成。若被迫中斷時，應采取防止裂紋產(chǎn)生的措施，再焊時應檢查并確認無裂紋后，方可按原工藝要求繼續(xù)焊接。要求全熔透的焊縫，應采取清根措施或背面加墊板單面焊接，確保焊縫全熔透。焊接過程和熱處理過程中不能拆除對口用的夾具或?qū)谟玫暮J等固定裝置。翼緣板、加固筋等焊接時應注意被焊件邊緣包角焊縫連續(xù)。嚴格遵守焊接工藝卡工藝參數(shù)施工，單層單道焊縫的厚度不宜太厚，避免焊縫金屬熱輸入量太大而造成構(gòu)件變形。③氣體保護焊（CO2氣體保護焊）。焊接用的CO2氣體純度，不應低于99.5%，含水量不應超過0.005%，CO2氣體保護焊焊接低碳鋼和低合金鋼時，為保證焊縫具有較高的機械性能和防止氣孔產(chǎn)生，必須采用含錳、硅等脫氧元素的合金鋼焊絲，同時還應限制焊絲中的含碳量。為了使焊縫成形良好、減少飛濺、減少焊接缺陷，電弧電壓與焊接電流應該相互匹配。CO2氣體流量與焊接電流、焊接速度、焊絲伸出長度及噴嘴直徑等有關(guān)，氣體流量應隨焊接電流的增大、焊接速度的增加和焊絲伸出長度的增加而加大。一般CO2氣體流量的范圍8 L/min～25 L/min。

2 焊接質(zhì)量控制措施

2.1 焊接環(huán)境控制措施

由于施工項目地處沿海地區(qū)，易受雨水及大風的影響，為確保焊接質(zhì)量，采取以下措施進行防范。露天作業(yè)時遇六級以上大風，停止施工作業(yè)。焊接現(xiàn)場采取臨時防風架，進行擋風處理。雨水環(huán)境下，焊接工作因故中斷時，需用遮雨布遮蓋焊縫，重新施焊前，焊縫表面重新進行處理后方可繼續(xù)焊接。焊接環(huán)境相對濕度不大于90%，當濕度大于90%時應采取相應降低環(huán)境濕度的措施，如對被焊部件進行預熱，或增加紅外線燈照射等。

2.2 焊接控制變形措施

鋼結(jié)構(gòu)組對時，應避免強力組對防止應力集中。鋼結(jié)構(gòu)焊接前，清除油、漆、銹、垢應采用機械方法，比如砂輪機、鋼絲刷等，避免使用火焰烘烤產(chǎn)生內(nèi)應力。焊接時應盡量采用對稱焊，抵消內(nèi)應力；多層焊時，第一層應采用小電流，盡量避免內(nèi)應力產(chǎn)生；焊接過程中，應杜絕周圍有震源（比如大錘錘擊等）存在，范圍以焊接位置為中心半徑5 m 左右。焊接結(jié)束以后，應用錘子均勻輕擊焊件消除焊接應力避免產(chǎn)生裂紋。對于承重鋼結(jié)構(gòu)的重要焊縫以及應力比較集中的焊縫，應在焊接結(jié)束后24 h，加做1 次表面檢驗，以防內(nèi)應力釋放延遲裂紋產(chǎn)生。

2.3 質(zhì)量控制關(guān)鍵點

為了檢查、驗證分項焊接施工的焊接過程是否受控，在焊接質(zhì)檢計劃中設立過程控制點，即焊接見證點（W 點）和停工待檢點（H 點）。（焊接前坡口、表面處理等檢查-W 點；焊接完成后焊縫厚度、成型外觀等檢查-H 點。）如有必要，焊接前的檢查也可設為H 點。

2.4 焊接質(zhì)量檢驗

焊接質(zhì)量的檢查和檢驗，實行三級檢查驗收制度，采用自檢與專業(yè)檢驗相結(jié)合的方法，分為焊接前、焊接過程中和焊接結(jié)束后三個階段。焊接工作結(jié)束后，焊工應嚴格按照《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》進行自檢，檢查焊縫外觀是否美觀，焊縫是否低于母材表面；同時檢查焊縫有無氣孔、焊瘤、夾渣、漏焊現(xiàn)象及接頭不良、余高超高、咬邊超標等可見缺陷。并清理干凈飛濺、焊渣，對超規(guī)的外觀缺陷進行打磨、補焊，補焊工藝要與正式焊相同，有無損檢測要求的，按照設計圖紙要求進行檢驗。

3 結(jié)語

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)屬于承重結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場安裝中需要采用大量的焊縫進行拼接或?qū)印：缚p的安全是結(jié)構(gòu)安全的基礎，應注重做好焊接工藝評定及實施，做好過程質(zhì)量控制和驗收。