超临界塔式锅炉钢结构双腹大板叠梁焊接.pdf

工程技术 I E＆c T e c h n o l o g y 超临界塔式锅炉钢结构双腹大板 叠梁焊接 一 李梦贤孔凡富 陈乃珍 中国石油天然气第七建设公司 山东胶州 2 6 6 3 0 0 摘要华能 九台市 电厂 6 7 0 MW 超 临界塔 式褐煤锅炉是我 国首 台 自主研发火力发 电系统 ， 双 腹大板叠梁是该锅炉钢结构 中的核心部件， 具有重量大、 加工制作要求高的特点。该工程采用科学合理的技术措施有效控制了焊接变形， 被评 为全国优秀焊接工程 ， 其中钢结构焊接变形的控制对同类工程具有极强的借鉴意义。 关键词超临界塔式炉双腹大板叠梁焊接变形控制 中图分类号 TG 4 4 文献标识码 B 文章编 号 1 6 7 2 大 板叠梁为双腹 梁结构如 图 1 所示 ， 单根规格 、 重量 较大 ， 总高度为 8 m， 宽度为 2 ． 1 m， 总长度为 3 I m， 单根重量达 3 9 8 t ， 共 2 根， 分为上下叠梁两大部分。其中上叠梁分为三段 ， 中间通 过 t 7 0 x 2 1 0 0 x 3 9 0 0钢 板法 兰用 高 强螺 栓连 接 ，平 面度 要 求为 l mm； 下叠 梁 由两根 H 型钢组成 ， 上 下叠 梁通过 翼板叠合 后采 用高 强螺栓进行 连接 ， 叠 合 间隙小于 l mm； 叠合板 钻孔量 约为 2 2 1 0个 ， 通空率要达到 1 0 0 ％ ； 上 、 下叠梁端 部用厚度为 2 0 0 mm 法兰连接加固 。由于部件 巨大 ， 无法焊后进 行整体机械加 工 ， 只 有通过焊接变形控制达到技术要求 ， 因而组对 、 焊接难度大 大 板叠梁的整体弯曲、 扭曲、 旁弯为 5 ram； 所有的对接焊缝超声波 探伤一次合格 率 1 0 0 ％。 1施工准备 接到施工 图纸 以后 ，组织施工人 员针对 项 目施工五大难 点 展 开讨论 ， 形成初步 方案 ， 然后在整个 公司 内召集技 术骨 干、 老 技师 、 技术 专家 又集 中论 证 了几 次 ， 形成 了较 为科学 、 严 谨和实 用 的制作工艺 ， 尤其对 焊接方法 、 焊接顺序 、 焊接规范 、 反变形应 用等焊接措施都进行 了充分论述 。 在相关的工序 施工前 ， 由技术 图 1双腹大板叠梁结构图 人员对施工人员进行详细的技术交底，将该工序所要应用的技 术文件、验收标准及相关的施工细节要求向操作人员进行详细 交待 ， 绘制 了各工序 的工艺卡。 针对大板叠梁焊接过程中需要多次翻转，设计了动滑轮翻 转 工装 。加 强焊 接材料 的管理 ， 使用 国内品牌焊材 ， 所有型号均 由业主、 监理及我方相关人员进行联合检查验收， 严把材料的检 查验收关。 所有焊工必须持有焊工资格证书， 并按焊接工艺指导 书要求进行焊接 培训考试 ，方 可在 有效期 内参 与合格 项 目范围 内的焊接施工 。 专人对焊接设备进行保养维护 ， 以保 证其处于完 好状态 。 2焊接 2 ． 1焊接坡 口加工 焊 接坡 口均采用机械 加工 ， 焊接 前扣 磨 出金属光泽 ， 坡 口两 侧至少 2 0 ram范围内清除铁锈、 水分、 油污和灰尘。定位焊施工 工 艺与正式焊接相 同， 起弧和收 弧都 应在坡 口内， 且在气刨清根 的一侧 进行 ， 定位焊焊缝 长度 应大于 6 0 ram， 间距 3 0 0 ram 左右。 2 ． 2焊接预热 焊接预 热在焊接 侧的背面进行 ， 预 热温度 1 0 0 ～1 5 0 ℃。 预热 时，在焊道两侧宽度为板厚的 3 倍且不少于 l O O mm均匀加热， 测量位置在 预热的另一侧距坡 口 5 0 ram 处进行 。 2 ． 3上叠梁焊接 双腹板、 内部筋板与翼板焊接顺序如下 1 如图 2所示双腹板与翼板组对后 ， 采用 C O 气体保护 焊在双腹板问对腹板与翼板问的角焊缝进行打底焊接 2 遍 ， 焊 石 油 化 工 建 设 1 o ．o 4 I 5 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m EC T e c h n o lo g y I 工程技术 角不小于 1 0 mm。 图 2上 叠梁第 一步焊接 2 如图3所示， 将双腹梁平放于平台上， 其中T 4 0的腹板 在上 ， 对 T 4 0的腹板进行埋弧焊接 2 ～3遍， 同时对内部 T 3 0腹 板与翼板的角焊缝焊接至一半，然后对双腹板内部筋板进行焊 接 。 打底焊二到三遍 ／ 一 焊接 一半 内部筋板焊接 ／一／ 一 T3 0 板角 ．／一 8 l f 厂． ／一 I I 对 T 焊 。 塞 I 导f 焊完 图 5上叠梁第四步焊接 2 ． 4上叠梁净料切割及法兰焊接 上叠梁分段处切割净料也是控制连接法兰的关键工序。端 面平面划线采用四面三角形如图 6所示。采用专用型钢切割工 装进行切割， 确保切割平面度小于 l mm。齐头后， 两腹板内侧坡 5 4 I 石 油 化 工 建 设 1 0 ．0 4 口开 2 ／ 3 ， 外侧坡E l 开 1 ／ 3 ， 采用无间隙组对连接法兰， 法兰 组对 腹板的背面预先采用火焰加 热进行 “ 反变形” 。定位焊 侧坡 口处 ， 每 隔 3 0 0 mm 焊 接 l O O mm， 焊 角不 小于 1 2 ram， l 方法采用 C O 气体保护焊 即“ 反变形法” 。 焊接之前， 将两 兰用 M3 6的高强螺栓进行紧固 “ 强行固定法” ，防止焊 形 ， 焊接 时 ， 打底焊采用手 工焊条 电弧焊焊接 ， 其余 采用 C 体保 护焊 ， 对称 、 分段焊接如 图 7所示 。 {_ 一 一 i 挂 驾 一～ 、、～～ 一检查线一 ＼ ． 卜 ～～ ～～ U一 一 一 一一 一 一 f ／ 图 6上叠梁净料切割 二 一 _ 一 图 7上叠梁连接法兰焊接 2 ． 5下叠梁组对及焊接 大板叠梁下叠梁单根 H型钢 的组对 ， 组对前将翼 板进 j 焰加热预先变形 ， 预变 形量 根据腹板焊接填充量 的多少 、 焊j 法确定 ， 焊接 时采用双 人对 称、 分段焊接法 ， 同样 ， 打底焊采J 条电弧焊 ， 保证根部融合， 剩余部分焊接采用 C O z 气体保护 在搭建的专用平台进行组对和焊接。 2 ． 6双腹大板叠梁的附件组焊 在大板叠梁上有许多连接件 ， 焊接时 ， 我们应用 了对 称I 法、 控制 线能量法 ， 焊接原则为 “ 先 中间， 后两边 ； 先 自由端 ， J 束端 ” ， 较好地控制 了叠梁 的侧 弯 ， 保证 了整体 的扭曲尺寸么 如 图 8 所示 允许 扭曲 6 ram 。 图8大板叠梁的连接件组焊 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3质量控制措施 1 增强全员质量意识是质 量保证的基础 ，因此 在进行双 腹大板叠梁的施工中， 坚持不懈对操作者进行质量教育。 2 认真严 格地执行 了“ 自检 、 互检 、 专检” 的三检 制制度 ， 着重突出强调专职检查员的职能。 严格控制工序质量， 认真执行 工序质量报检 ， 在取得质量控 制负责人 的确认后 ， 方能进入 下道 工序的施工。 针对组焊质量要求， 设计和应用了各工序检查停检 点和各种施工记录表格 ， 并做到质量记录与施 工同步。 3 加强对焊 材及施焊环境 的管理 与监控 ，焊材 的发放与 使用始终处于受控状态， 严格控制焊接的预热温度和层问温度， 焊缝的 内在质量取得了十分理想的结果 。 上接 5 4页 头具有更好的综合机械性能。 3 ． 9 ． 2热处理 技术要 求 1 为保证现场施焊焊口的热处理质量，每道管 口的功率 布置为 1 6 0 k W 根据现场安装尺寸决定 ； 热处理的加热范围以 焊缝为基准 ， 加热区宽度设为 1 0 0 0 ～1 8 0 0 mm， 左 右两边各设 定 一 个辅助升温区。焊缝两侧约 2 0 0 0 ～2 4 0 0 mm范围应予以保温 根据现场实际情况把握加 热保 温范围 ，内部可 以进行保 温的 ， 宽度可适当降低， 内部无法进行保温的热处理焊缝， 外侧加热保 温范 围均需扩大 ，以保证热处理 区温度均匀 ，温度梯 度变化较 小 ， 热处理 效果 良好 。 2 加热应均 匀 ， 恒 温时 ， 在加 热范围内任意两点 温差 应低 于 5 0 C。 3 温度控制精确 ，热处理过程 中恒温温度偏差不应超 过I O C， 且不超过热处理的温度范围。 4 测温采用热电偶，并用自动测温仪记录热处理曲线。 测温点应在加 热区内 ，且每道焊缝均 不得 少于 6点 ，沿 圆周均 布 。 5 管道 外 侧 用 硅 酸 铝 保 温 材 料 包 裹 ，保 温 厚 度 为 1 5 0 mm， 管道内部用硅酸铝保温棉封住。 3 ． 1 0焊接试件的性能试验 3 ． 1 0 ． 1机械性能试验 对焊接完成的试件经无损检测和热处理合格后进行各项机 械性能试验 ， 数据如表 8 ～1 O所示 。 表 8 常温拉伸试验 谴 囊 l 蠢 薯 n i i 2 5 2 4． 7 61 7．5 3 2 2． 4 5 4 0 塑断 ／焊缝 2 4 | 3 5 9 7 8 毪 | 毫 誊 置 蓥 Q 薯 塑 断 ／ _z 经试验表明， 试件 的各项机械性 能指标均满足要求 。 3 ． 1 0 ． 2金相组织 通过 2 0 0倍显微镜 观察 ，金相组 织为奥 氏体 ，晶粒度 为 4 4总结 金属材料经过焊接过程， 总会产生变形， 这种变形往往是负 面的、 不易控制的。 双腹大板叠梁焊接工程是一个综合利用焊接 变形控制方法的典型 ， 尤其是焊接“ 反变形法” 广泛应用， 起到了 事半功倍的效果。 单纯的一种防变形措施往往不够， 较为复杂的 结构要综合考虑， 焊接顺序原则为“ 先拘束端、 后 自由端” ， “ 对称 焊接法” 、 “ 小线能量法” 、 “ 断续焊法” 、 “ 强行固定法” 、 “ 反变形 法” 等根据不同情况选择一种或多种配合使用， 就能够控制好焊 接变形， 保证焊接质量。 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 -1 2 表 9高温拉伸试验 表 1 0常温弯曲试验 级 ， 如 图 3所示 。 图 3焊缝金相组 织图2 0 0 4结束语 通过对 I n c o l o y 8 0 0 HT材料的焊接性能试验，了解了该材 料的焊接特点。在工程中制定了切实可行的焊接工艺措施和焊 接操作程序 ， 保证 了 I n c o l o y 8 0 0 HT管道 的施 工顺利进行 。 在工 程中， 7道焊口的焊接一次合格率达到 1 0 0 ％， 保证了工程的整体 质量。 收稿 日期 2 0 1 0 0 6 -2 2 石 油 化 工 建 设 1 0 ．0 4 I 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m