火力发电厂大跨度叠置钢梁的制作工艺.doc

大跨度叠置钢梁的制作技术在火力发电厂锅炉钢结构中，叠置梁是一种重要的承重构件，用于吊挂蒸汽锅炉，并承受锅炉的振动载荷。梁的跨度一般在27米左右，截面高度一般在5米左右，制作构件的钢板的厚度一般在70-100甚至以上，整梁重量一般在100吨左右。由于梁的体量大、重量大，运输和安装比较困难，一般将梁体分为上下两根梁分别进行制作和运输，在施工现场安装过程中再进行拼装，通过螺栓将上下两根梁连结成一体。在叠置梁的制作中，由于构件长度、高度和钢板厚度较大，焊接难度高、工作量大、螺栓数量多，无论在厚钢板的拼接、整梁起拱、下料、组装、焊接和焊接裂纹、变形的控制和矫正、制孔精度控制、拼装等方面都存在较大的难度。本公司与*锅炉厂长期合作，配套提供火力发电厂锅炉钢结构构件，积累了丰富的经验，交付的构件质量受到用户的一致好评。本文就钢结构叠置梁的制作工艺技术作简单的介绍。1钢结构叠置梁的一般形式如下图所示：A-A2钢结构叠置梁制作中应重点解决v的主要技术问题：2.1焊缝的强度和冷、热裂纹控制：钢材拼接采用对接焊缝，焊缝强度必须母材强度；制作叠置梁的钢板厚度一般均比较厚（50100mm及其以上），焊缝热裂纹和冷纹裂是影响焊接质量的主要问题。因此，必须根据不同钢种的化学成分和等强匹配原则，合理选择焊接顺序和焊接材料，确定适当的预热、后热温度，采用多层焊（多层焊后层对前层有消氢和改善热影响区性能的作用，对防止裂纹有良好的作用）和控制焊缝厚度等多种技术的综合运用，加以解决。如Q345钢，由于其脆硬倾向较大，马氏体的含碳量也较高，小线能量时冷裂倾向就会增大，过热区的脆化也会变的很严重，选择线能量时可稍偏大一些。同时主体焊缝焊接时采用自动埋弧焊可以增大熔深、保证本体强度，选用H10Mn2+SJ101亦可补充焊缝的含锰量，保证焊缝的强度。焊后进行消氢及消应力热处理后，焊缝的综合性能得到充分的改善，满足相关技术要求；对于加筋板的焊接采用药芯焊丝气保焊进行焊接，可使焊缝成型美观，焊接效率高，又能保证加强效果。2.2焊接变形的控制和矫正。即使在焊接过程中采取了上述技术措施，还不可避免的产生一些焊接变形，影响结构的使用和美观。叠置梁上下两梁连结部位的翼板必须保持良好的平面度，才能确保两梁紧密贴合共同工作。主要采取焊前预设反变形和焊后火焰矫正的方法加以解决。同时配合使用“F”夹控制上下梁翼板之间的间隙及垂直度。2.3梁的起拱。由于叠置梁的跨度大，受荷后必将会产生一定的挠曲变形，因此，在梁的制作中应考虑梁的起拱问题。叠置梁的起拱应分别对上梁和下梁腹板在下料、组拼阶段采取不同的技术措施。2.4螺栓孔的精度控制。叠置梁是采用螺栓将上下两根H形钢梁连结成一体的钢结构构件，并在梁的腹板和支座部位钻有许多螺栓孔，用于梁体与柱子、与横向构件的连接。螺栓孔的数量很多。螺栓孔的精度直接关系到梁体的制作质量和安装速度，是制作叠置梁过程中的重要环节。上、下梁腹板上螺栓孔精度主要采取上、下梁拼装后一起划线和利用模板套钻打孔的方法加以控制；叠置梁中部两翼缘板上螺栓孔精度主要采取上梁下翼板先划线、模板套钻成孔后进行上下梁拼装，再根据上梁下翼板孔位套钻下段梁上翼板螺孔的方法加以控制，确保螺孔的一次穿孔率达到100%。3主要施工工艺及操作要点3.1 叠置梁制作工艺流程：原材料入厂检验 板材除锈 板材对接 切割、下料 上、下梁分别组装、焊接、矫正、检验 叠置梁拼装 上、下梁腹板制孔、筋板安装、检验 拆分（一） 梁体翻身、另一侧筋板安装、检验、端部筋板安装 上梁下翼缘板制孔、检验 叠置梁拼装（二）下梁上翼缘板制孔、检验 油漆 预拼装 包装、发运3.2 操作要点3.2.1原材料的控制：1）板厚80的钢板要求热轧或正火状态，而板厚80的钢板则要求正火状态。2）制作叠置梁的钢板（包括车间拼接的钢板），应平整无弯曲和变形（局部不平度1），否则预矫正。3）原材料质量应符合技术文件的规定，除有出厂合格证外，还应有持证质量检测机构的检测报告。4） 板材喷砂、抛丸除锈利用抛丸除锈机对板材进行除锈，所有构件均要进行喷砂才能用于制作，板材的除锈等级为Sa2.5级，粗糙度应控制在40-70m。3.2.2划线、下料、切割1）划线、号料： 划线号料时应加放机加工余量。（1）上翼缘板、下翼缘板、腹板下料长度各加放余量+100；宽度方向每侧加放4-5余量，切割缝的宽度为6-8。（2）腹板起拱采用数控切割机编程，上梁上边缘起拱、下边缘为直线，下梁下边缘起拱、上边缘为直线。划线图如图 3.2.2-1。2）切割：切割前应复核划线尺寸，符合要求后再进行切割下料。切割方法可采用数控焰切割机进行切割。3）腹板下料尺寸允许偏差如图3.2.2-2。4）铣削加工：对下翼缘板宽度方向应进行铣削加工。铣削面的平直度要求达到0.25，粗糙度要求达到12.5m 。3.2.2-1腹板划线图H的允许偏差为4 D的范围为62图3.2.2-2 腹板下料尺寸允许偏差3.2.3 H形钢的组装1）H形钢的组装程序：构件表面清理 划线 预设反变形 上架组装（1）构件表面清理 组装前应将组装工件表面上及其附近影响焊接质量的熔渣，油污，铁锈等杂物清除干净，并去除切屑瘤，以防影响组装装配质量，组装前要修整到技术要求。（2）划线 组装前应划好上下翼板中心线，并以此中心线为基准划好腹板装配线。（3）预设反变形 由于叠置梁翼缘板超长超高无法用矫正机矫正焊接变形，因此，必须采用反变形法控制焊接变形。组装前用400T油压机对中心翼板进行反变形加工，如图3.2.3-1所示。图3.2.3-1 翼板反变形加工示意图4）上架组装 组装须在专用胎具上进行(胎架如图3.2.3-2所示)，借助“千斤顶”使翼缘板与腹板紧密接触，保证下翼缘板直线形。腹板厚度中心和翼板宽度中心偏差应小于1.5。组成H型钢后，将其用吊运工具吊到焊接区域。 图3.2.3-2(5)定位焊：:焊接材料及焊接工艺要求与正式焊缝要求相同。定位焊焊缝所采用的焊接材料及焊接工艺要求与正式焊缝要求相同。定位焊焊缝应避免在焊缝的起始、结束和拐角处施焊，弧坑应填满，严禁在焊接区以外的母材上。 H形钢组装时定位焊要求如下表母材厚度定位焊长度（）焊缝间距（）手工焊自动半自动焊t2040-5050-60300-40020t4050-6050-60300-400T4050-6060-70300-400定位焊的焊角尺寸不应大于焊缝设计尺寸的2/3，且不大于8，但不应小于4。对于厚板的定位焊前必须先预热，且定位焊预热温度一般要比正式施焊时高20左右，以防止产生焊接裂纹。定位焊焊缝有裂纹气孔夹渣等缺陷时，必须清除后重新焊接。3.2.4 H形钢的焊接准备1） 焊材的烘焙焊材的烘焙条件见表3.2.4-1所示焊剂类型烘焙条件使用前存放条件SJ101烧结型300-350，2h100-120100-120J506低氢型300-350，2h100-1202）焊接坡口形式的选择及准备焊接坡口形式见表3.2.4-23）. 在施焊前必须清除影响焊接质量的水、锈、氧化物、油污、泥灰、毛刺、熔渣、涂料等杂物。待焊金属表面应用风动砂轮、钢丝轮或钢丝刷进行清理，直至清理范围内呈现金属光泽。4）. 制作安装引弧板/熄弧板。引弧板/熄弧板的材质与母材相同。引弧板/熄弧板的长度宜为板厚的2倍且不小于100mm。宽度应大于80mm，厚度应大于15mm，焊后用气割割除，磨平割口，不得用锤击或其它强硬措施击落引弧板/熄弧板。T形焊缝焊接坡口形式 表3.2.4-2项目名称示意简图标准公差根部间隙0R11.03.2.5预热和层间温度的控制 角焊缝以较厚的一块板厚度选取相关参数。1） 预热：预热最低温度(见下表3.2.5-1) 板厚预热温度30t38mm38t65mm65t120mmQ34510100150注：当母材温度低于0时，必须要将母材预热到最低20，且在焊接过程中道间温度必须保持这一最低温度以上。2）道间温度：道间温度应不小于最低预热温度，且不得大于230。 30 t 50mm A=50mm50 t 120mm A=75mm图3.2.5-3 预热方式及温度测量点示意图3) 加热方式和设备可采用履带式电加热器与火焰加热。4)加热范围：焊缝接头处及焊缝两侧两倍板厚且不小于100mm的范围。5)温度测量点的设置：预热温度测量点的设置位置在图3.2.5-5A处。道间温度测量点在焊缝金属处测量。6）测温仪器采用红外线测温仪3.2.6施焊 H型钢的焊接应在胎架上进行，H型钢的焊接顺序如图3.2.4-4所示：， 图3.2.4-43.2.7焊后热处理 焊后应立即进行后热消氢处理。后热处理温度为250300。后热范围应包括对接焊缝接头处及焊缝两侧两倍板厚且不小于100mm的范围。30板厚50mm，保温时间2小时；50板厚120mm，保温时间为3小时。1）焊接前、后热处理工艺参数(见图3.2.7-1)： 1.TMAX=600-650 2. 保温时间板厚30板厚50mm50板厚120mm时间2小时3小时 图3.2.7-1 热处理工艺参数图2）焊后热处理测量点的设置：应设置两个测量点，一个在焊缝中心，一个在板材厚度方向的中部，且一个测量点控制一个电加热器。加热时注意采取保温措施。3.2.8 H型钢的矫正 钢板通过高温焊接，会或多或少的产生变形，必须进行焊后矫正。1）火焰矫正法 由于叠置梁翼缘板超长超高无法用矫正机，应采用火焰矫正法。火焰矫正应注意以下几点：（1） 使用焊炬加热，不得采用割炬加热，以提高加热火焰效率，缩短加热时间，加热面不宜过大，加热温度应在规定范围内，并避免在同一位置反复烘烤。（2） 矫正位置不得在主梁最大应力截面附近；（一般主梁的中间截面为最大应力处）（3） 矫正处烤火面积在一个截面上不得过大，要多选几个截面。矫正时的加热温度不得高于650，并严禁用水激冷。矫正时用红外测温仪测量矫正温度或凭矫正工的经验（650呈樱红色）。矫正的局部不平度1。2）采用线状矫正法矫正梁的角变形，保证下翼缘板的直线度；采用三角形矫正法矫正梁的弯曲变形。矫正后，叠置梁的外形尺寸、旁弯、扭曲等均应在允许偏差范围内。3.2.9筋板和腹板螺栓孔制孔 筋板和腹板螺栓孔制孔在上下梁段的H形钢制作完成并第一次拼装后进行。根据图纸要求先对一侧的筋板和和腹板螺栓孔进行划线，划线时每组孔处加放一定的焊接收缩余量，并打上梅花印后再利用模板套钻制孔。筋板划线时要将装配线引到翼缘板上。梁另一侧的筋板安装待拆分、翻身后进行。3.2.10上梁下翼缘板制孔 上梁下翼缘板制孔在拆分（一）后进行。划线时严格按照图纸和技术要求划出十字基准线和中心线，并在四周打上梅花眼，便于检验。检验部门签字认可后，采用摸板和摇臂钻床制作下翼缘板的孔。3.2.11下梁上翼缘板制孔 下梁上翼缘板制孔在拼装（二）后进行。根据上梁下翼缘板上的孔进行套钻下梁上翼缘板上的孔。4质量控制4.1认真做好施工图深化设计、编制制作工艺卡、做好技术交底。4.2.2严格控制原材料质量，钢材、焊材、零部件进厂应核对出厂合格证（质量保证书）与原材料批号的一致性、技术指标应满足工艺技术要求。钢材应按照钢结构工程施工质量验收规范（GB52025）的规定取样送法定检测机构检测合格，焊材，高强螺栓，4.3计量器具应经法定计量管理部门定期检测合格，并正确使用、保管和定期校验正确。4.4焊工等作业人员应经技术培训、考核合格并持证上岗。4.5采取措施保证作业环境满足工艺规程要求。4.6每道工序作业前应做好技术复核、作业中应加强抽查、完成后应立即进行检验，经检验合格方可进行下一道工序的施工。检验标准应严格按照企业标准执行，确保制作质量满足国家、行业标准的要求。