淺談鍋爐制作過程的裝配與焊接質(zhì)量的控制

張啟才

摘 要：在鍋爐制作過程中，工作人員應(yīng)熟悉掌握各種常用材料的力學(xué)性能和化學(xué)成分知識，從工程實(shí)際情況出發(fā)，滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件在運(yùn)輸、安裝和使用過程中的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和剛度的要求，對不同的結(jié)構(gòu)和不同的使用環(huán)境選用合適的材料來設(shè)計構(gòu)件，從而達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計效果，本文結(jié)合實(shí)際探討了鍋爐的裝配制作工藝，介紹了影響鍋爐、壓力容器焊接質(zhì)量的因素及相應(yīng)的焊接質(zhì)量控制措施，對提高鍋爐、壓力容器質(zhì)量有一定指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：鍋爐結(jié)構(gòu)；裝配制作過程；工藝；質(zhì)量 ；焊接；控制

鍋爐結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制是確保鍋爐應(yīng)用功能合理發(fā)揮的關(guān)鍵，同時是一項較為復(fù)雜的控制過程。在工作的時候需要綜合各種因素進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際工作中所需要的各種參數(shù)進(jìn)行對材料和制造工藝的管理。在現(xiàn)場進(jìn)度控制方面應(yīng)采取各項具體控制措施和注意的問題，但只要有針對性的、切實(shí)有效的加工工藝，充分利用本單位的加工實(shí)際經(jīng)驗，同時在加工過程中做好每一道工序的質(zhì)量檢驗工作，把握住每一個質(zhì)量控制點(diǎn)。本文的制作工藝適用于大容量鍋爐高強(qiáng)螺栓連接或焊接的碳鋼和低合金鋼鋼結(jié)構(gòu)的制作。

1 材料的要求

材料是每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重點(diǎn)不應(yīng)忽視，是保證結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)。在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)材料的選用時，主要的原則是安全、可靠、合理和經(jīng)濟(jì)。鋼材的選擇既要確定所用鋼材的鋼號，也要考慮鍋爐在使用過程中的力學(xué)性能和化學(xué)成分的要求，保證質(zhì)量，如果選擇的材料強(qiáng)度不夠，類型不合理等因素，容易導(dǎo)致鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和承載能力不足的發(fā)生。

1.1制造鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的鋼材和焊接材料應(yīng)符合現(xiàn)行國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求，必須有質(zhì)量證明書（不是原始質(zhì)量證明書的還必須加蓋經(jīng)銷單位的紅章）。

1.2所有的焊接材料均必須進(jìn)行入廠復(fù)試驗收。檢驗其質(zhì)量合格證明文件、中文標(biāo)志及檢驗報告。鋼板的厚度、型鋼的規(guī)格尺寸及允許偏差符合其產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。鋼材的檢驗結(jié)果應(yīng)反饋到材料矯正、下料切割兩道工序中。

2 制作過程

2.1 拼接

2.1.1 梁柱長度方向的拼接

梁、柱在長度方向根據(jù)尺寸不同允許有不同數(shù)量的接頭。一般：L≤6m允許有一個接頭；6m10m允許有三個接頭；且最小拼接長度L≥1000mm。

2.1.2 板梁的拼接

板梁根據(jù)其高度不同，其縱向允許有接縫。即：1 600mm2600mm，允許有兩條縱縫，且最小拼接寬度B≥350mm，對于有縱縫的腹板，不允許有貫穿腹板高度方向的拼接焊縫。組合梁拼接時，蓋板不允許有縱向接頭。

2.1.3 拼接布置

鋼板上縱橫兩方向的拼接縫之間允許T字型交叉，相鄰兩T字型交叉之間的距離不小于350mm；板梁、翼板上的拼接縫之間應(yīng)錯開不小于200mm的距離；高強(qiáng)螺栓開孔，不準(zhǔn)布置在拼接焊縫上。拼接焊縫位置與高強(qiáng)度螺栓開孔中心線的距離應(yīng)大于120mm；梁、柱或板梁（包括雙腹板梁）上的拼接焊縫應(yīng)與托架或隔板焊縫錯開不小于100mm的距離。

2.1.4 拼接方法

（1）鋼板間拼接（優(yōu)先采用埋弧自動焊接）

1）板厚δ≤8mm，a、采用手工電焊條焊接，一般開單邊V型30°坡口；鈍邊2mm，間隙2～4mm；b、采用埋弧自動焊接時，方法同2）

2）板厚8mm24mm，開X型60°坡口，鈍邊6mm，偏差0～1mm，對口間隙0～2mm。

（2）型鋼間拼接

拼接焊縫為V型坡口雙面焊縫，被加強(qiáng)板覆蓋的拼接焊縫為V型坡口單面焊縫。12號以上（不含12號）的工字鋼和槽鋼、厚度大于6mm的角鋼拼接時，應(yīng)采用加強(qiáng)板；60號工字鋼拼接時，需用兩塊加強(qiáng)板。

2.2 焊接H型鋼

對于H型鋼采用自動組立機(jī)定位裝配，同時注意裝配時腹板與翼板的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。組裝前，應(yīng)清除連接表面沿焊縫每邊30～50mm范圍內(nèi)的鐵銹、毛刺和油污等。對于鋼結(jié)構(gòu)的其他零部件裝配應(yīng)劃線定位裝配。用點(diǎn)固焊縫進(jìn)行固定時，對點(diǎn)固焊縫的質(zhì)量要多加注意，特別是對接接頭要求單面焊雙面成形時，因為點(diǎn)固焊縫是正式焊縫的一部分，所以必須焊透并不得有焊接缺陷。

2.3 試裝

構(gòu)件出廠前加工廠應(yīng)進(jìn)行試拼裝，試裝采用平面試裝法。拼裝標(biāo)準(zhǔn)按照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》（GB50205-2001）執(zhí)行。

2.4油漆

（1）涂裝前檢查鋼材表面是否達(dá)到Sa2.5的除銹質(zhì)量等級，除銹后是否有返銹或重新污染現(xiàn)象，經(jīng)技術(shù)工藝部按制造技術(shù)條件對產(chǎn)品質(zhì)量檢驗合格后，方可進(jìn)行油漆或防腐處理。對構(gòu)件設(shè)計規(guī)定禁止的涂漆部分，在涂漆前應(yīng)用膠線帶遮蔽起來。

（2）除銹后應(yīng)于當(dāng)日涂好底漆，否則要重新處理。

（3）安裝焊縫處應(yīng)留出30～50mm暫不涂裝，凡是發(fā)現(xiàn)在焊縫位置范圍內(nèi)誤涂油漆的應(yīng)按除銹方法清除干凈。

（4）高強(qiáng)螺栓連接面不涂漆。

（5）油漆應(yīng)按其工藝進(jìn)行。經(jīng)油漆的零部件表面，漆膜應(yīng)均勻，不應(yīng)有氣泡、雜質(zhì)、龜裂、剝落、露底、嚴(yán)重皺皮或雜質(zhì)等缺陷，否則應(yīng)修補(bǔ)合格。

（6）漆膜干膜厚度用漆膜測厚儀檢查，當(dāng)漆膜厚度不足時，應(yīng)增涂面漆至規(guī)定的厚度。

2.5 標(biāo)識

（1）對加工完成的鋼柱，必須用樣沖在構(gòu)件上打出2～3面的中心線（包括柱底板中心線），并用明顯標(biāo)志標(biāo)出鋼柱標(biāo)高基準(zhǔn)線，以保證鋼柱吊裝時標(biāo)高、軸線對中以及高強(qiáng)螺栓接頭的精度要求。

（2）產(chǎn)品的最終標(biāo)識（成品的標(biāo)識），鋼結(jié)構(gòu)檢查合格后，根據(jù)設(shè)計圖紙要求，應(yīng)逐件標(biāo)出零件圖號（桿件號）或編號。對重大構(gòu)件注明重量和起吊位置，便于運(yùn)輸和安裝。

3 鍋爐、壓力容器焊接質(zhì)量控制措施

3.1 焊接材料的控制

（1）焊接材料的選擇

對于不等強(qiáng)度級別鋼的焊接，原則上應(yīng)選擇低強(qiáng)度等級的焊接材料，在某些特殊情況下，如點(diǎn)固焊或厚板的第一道焊往往要求強(qiáng)度高，可以選用高強(qiáng)度等級的焊接材料。焊接材料的選擇還應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)和工藝因素及剛度特點(diǎn)，如冷沖壓冷卷要求焊接接頭有較高的塑性變形能力，熱卷和熱處理則要求接頭經(jīng)高溫?zé)崽幚砗笕阅鼙ＷC所要求的強(qiáng)度性能及韌性，因此，應(yīng)選用合金成分較高的焊材，而形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)剛性大以及大厚度的焊件，由于焊接過程中產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，容易產(chǎn)生裂紋，因此必須選用抗裂性好的低氫焊條。

（2）焊接材料的驗收、保管、領(lǐng)用

用于制造鍋爐、壓力容器受壓元件的焊接材料應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制造單位應(yīng)建立并嚴(yán)格執(zhí)行焊接材料驗收、復(fù)驗、保管、烘干、發(fā)放和回收制度。不同廠家生產(chǎn)的同一型號或牌號的焊條，其工藝性能有可能存在差異，制造廠應(yīng)根據(jù)多年的實(shí)踐情況，選定相對固定的焊條生產(chǎn)廠家，焊接材料必須有質(zhì)量證明書和清晰牢固的標(biāo)志（如批號）。焊材買回后應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽樣復(fù)驗，驗收合格后及時辦理入庫手續(xù)，焊接材料入庫后要按類別、型號、牌號及批號分別在不同的位置存放。焊條和焊劑在使用前必須按規(guī)定溫度和時間烘干并保溫，焊條從烘箱中取出后，在空氣中放置時焊條藥皮會吸收空氣中的水分，時間越長，吸收的水分越多，因此，領(lǐng)用焊條時應(yīng)做到隨用隨領(lǐng)，當(dāng)天未用完的焊接材料應(yīng)退回焊材庫。

3.2 焊接工藝控制

（1）焊接工藝評定

焊接工藝是控制鍋爐、壓力容器焊接接頭質(zhì)量的關(guān)鍵，產(chǎn)品施焊前，對受壓元件之間的對接焊接接頭和要求全焊透的 T 形焊接接頭、受壓元件與承載的非受壓元件之間全焊透的 T 形或角接焊接接頭、以及受壓元件的耐腐蝕堆焊層都應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評定。制造廠應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的情況，如焊接方法、母材鋼號、母材厚度和熔敷金屬厚度、焊材保護(hù)氣體、有無襯墊、是否預(yù)熱和焊后處理等做多種焊接工藝評定，以滿足工藝需要。

（2）焊接工藝參數(shù)

焊接線能量綜合體現(xiàn)了焊接規(guī)范參數(shù)對接頭性能的影響，對于低合金高強(qiáng)鋼、低溫鋼和不銹鋼都要求采用小線能量焊接，對于易淬火鋼，采用小線能量焊接時冷卻速度快，易產(chǎn)生冷裂紋，因此須采用焊前預(yù)熱、控制層間溫度和焊后緩冷等工藝措施。但僅是線能量數(shù)值控制還不夠，即使相同數(shù)值的線能量，如果焊接電流、電壓和速度之間配合不合理，還是不能得到好的焊縫性能，例如在焊接電流較大、焊接電壓較低情況下得到深而窄的焊縫，適當(dāng)減小電流提高電壓則能得到良好的焊縫質(zhì)量，這兩者焊縫性能是不同的，因此應(yīng)在規(guī)范合理的原則下選擇合適的線能量。

（3）焊接設(shè)備控制

工作狀態(tài)良好的焊接設(shè)備，是順利完成焊接工作，保證焊接質(zhì)量的必要條件。焊接設(shè)備包括焊條烘干設(shè)備必須由專人管理，定期檢查維修，電流表、電壓表應(yīng)工作正常，并在檢定期內(nèi)，制造廠應(yīng)根據(jù)自己的需要合理選購較先進(jìn)的設(shè)備，先進(jìn)的焊接設(shè)備是提高焊接質(zhì)量的一個重要因素。

4 結(jié)語

對于鍋爐結(jié)構(gòu)的裝配制作工藝不論是哪個項目或多復(fù)雜的鍋爐爐型，每名技術(shù)人員都有自己的獨(dú)到見解和處理方法，但鍋爐結(jié)構(gòu)的基本理論均大同小異，流程也基本相同，只有將理論應(yīng)用于實(shí)踐，將理論回歸于實(shí)踐，才能在工程中起到最好的效果，讓用戶方得到最終的滿意。

參考文獻(xiàn)

[1]DG1109-2017，鍋爐裝配焊鋼結(jié)構(gòu)制造技術(shù)條件[S].

[2]GB/T1591-16，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼.國家技術(shù)監(jiān)督局[S].

[3]GB/T700-2016，鍋爐碳素結(jié)構(gòu)鋼.中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局