余热锅炉1#2#顶板梁组对焊接施工方案.docx
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余热锅炉1#2#顶板梁组对焊接施工方案
XA06-作-横沥发电-4-2010
东莞市横沥垃圾焚烧发电厂二期安装工程
余热锅炉1#、2#顶板梁组对焊接
施
工
方
案
编制：
审核：
批准：
2010-4-25发布2010-4-28实施
湖南省工业设备安装有限公司
目录
一、工程概况及工程量2
1.1工程（系统或设备）概况2
1.2工程量2
二、编制依据2
三、作业前的条件和准备3
3.1技术准备3
3.2作业人员配置、人员资格3
3.3作业机具（配备、等级、精度）5
3.4主要材料与设备6
3.5安全器具6
3.6工序交接6
3.7其他6
四.作业程序、方法和内容6
4.1施工方案6
4.2施工工艺流程8
4.3施工方法及要求8
五．作业过程中质量通病及预防13
5.1质量通病及反措施13
5.2焊接过程中各种因素的影响效果分析：
14
5.3质量检验16
5.4质量保证措施16
六、作业的环境条件和安全要求17
6.1作业的环境条件17
6.2作业的安全危害因素辨识和控制18
七、板梁组对焊接的强制性条文18
八、附图20
一、工程概况及工程量
1.1工程（系统或设备）概况
工程
名称
工程概况
顶梁组对焊接
1.1.1工程概况
东莞市横沥垃圾焚烧发电厂二期安装工程，选用重庆三峰卡万塔环境产业有限公司所引进的德国马丁公司的SITY2000逆推式机械炉排垃圾焚烧炉，并配南通万达锅炉股份有限公司生产的SLC60-4.0/400型余热锅炉。
余热锅炉钢架宽度20000mm（Z1-Z1反），深度17600mm（Z1-Z5）。
板梁顶标高为42800mm，由四大主梁和87根次梁、吊挂梁组成，总重量达75892.3kg。
1#、2#主梁为焊接H型钢，长度20600mm，均分为两段运抵施工现场，须现场进行组对焊接，其中1#梁高2200mm，宽600mm，腹板厚16mm，翼板厚36mm；2#梁高3200mm，宽550mm，腹板厚24mm，翼板厚46mm，板梁材质主要是Q235-B。
1.1.2本次作业内容：
余热锅炉1#、2#顶板梁组对焊接
1.1.3本项目建设单位东莞市科维环保电力有限公司，监理单位广东天安工程监理有限公司。
1.2工程量
序号
图号
名称
数量
材料
单重
总重
1
31N07-2-1-0
梁组对焊接
1
Q235-A
13753.5
13753.5
2
31N07-2-2-0
梁组对焊接
1
Q235-A
22072.1
22072.1
二、编制依据
序号
编制依据
备注
1
《锅炉顶板梁组对安装方案》
2
《电力建设施工质量验收及评价规程》（锅炉机组篇DL／T5210.2—2009）
3
《电力建设施工及验收技术规范》（锅炉机组篇DL／T5047—95）
4
《蒸汽锅炉安全技术监察规程》
5
《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004
6
《电站钢结构焊接通用技术条件》DLT678-1999
7
《电力建设施工质量验收及评价规程》（焊接工程篇DL／T5210.7—2009）
8
《电力工业锅炉安全技术监察规程》
9
《电力工程强制性条文（2006版）》
10
《电力建设安全工作规程》（第一部分：
火力发电厂）（DL5009.1-2002）
11
锅炉顶板梁安装图纸及相关技术要求
三、作业前的条件和准备
3.1、技术准备
序号
应具备的条件和准备工作
责任单位
备注
1
作业指导书编制完，经审批合格。
工程技术部
2
顶板梁组对焊接平台按要求搭建完毕。
工程技术部
3
设备检验、清点完毕，满足安装使用要求。
并将1#、2#主梁吊放到组对平台，完成初步组对找正工作。
物资材料部锅炉安装队
4
安全设施准备齐全。
安全管理部
5
施工材料、设备购置预算编制完成、计划已交物资部门采购。
锅炉安装队
6
全体相关技术人员进行施工前图纸会审和技术、安全交底，并有会审和交底记录。
工程技术部
安全管理部
7
对所使用的工器具进行全面检查、检修，保证使用的可靠性。
计量器具使用前必须经质量部门检定合格。
锅炉安装队
3.2.作业人员配置、人员资格
作业人员配置
人数
资格
职责
锅炉
工程师
焊接
工程师
各
1人
要求熟悉锅炉顶梁安装施工图，有锅炉顶梁施工经验，熟悉施工技术及验收规范。
1、全面负责该分项工程的技术工作，组织施工图及技术资料的学习，参加图纸会审，编制施工技术措施，主持技术交底；
2、编制施工指导书，做施工预算；
3、深入现场指导施工，及时发现和解决技术问题；
4、制定施工方法、工艺；
5、负责单位工程一级质量验收，并填写验收单；
6、负责施工过程中的一切技术工作，负责一切技术资料的收集。
7、工程师权限：
对施工过程中未按施工图纸、未按作业指导书和技术交底进行施工的有权责令其整改；施工质量未达到规范要求的有权责令其返工；对存在重大质量和安全隐患的有权责令停工并及时向上级领导汇报。
安全员
1
有五年以上现场工作经验，熟悉《电力建设安全工作规程》,责任心强,忠于职守，有安全员上岗证，持证上岗
1、在上级安全部门的领导下，全面负责安全管理工作；
2、执行公司安全管理标准，遵循安全管理规程，作好施工现场的管理工作，对安全第一责任者负责；
3、负责施工现场的安全检查，制止违章作业。
4、做好安监违章记录，为安全评比提供直接、真实的依据；
5、安全员权限：
有权停止正在进行的违章作业，有权对参加施工的单位进行评分，以鼓励安全施工，并建议有关领导，对表现突出的单位和个人进行奖励，有权对违章个人进行就地处罚，有权对有隐患的施工方案提出异议，与专业工程师商讨解决。
质检员
1
有质检工作经验，熟悉《电力建设施工质量验收及评价规程》（锅炉机组篇DL／T5210.2—2009）和（焊接工程篇DL／T5210.7—2009）。
熟悉施工图，经过培训，有质检员上岗证，持证上岗。
1、负责施工全过程的质量监督、检查及质保资料的搜集与整理工作；
2、有权对不能保证质量的方案提出异议，请求有关领导批准；
3、有权对可能造成质量事故的违章操作，及时制止并报告有关领导处理；
4、对不合格的工序有权责令其修改，并禁止下道工序的施工，同时报告有关领导；
5、有权对质量较好的个人或出现质量事故的个人建议领导和经济挂钩，实行奖罚。
班组长
1
具有施工组织能力、熟悉本专业施工工艺流程，熟悉施工质量和安环要求。
高级工
1.负责组织安排施工人力，物力。
严格按照作业指导书的施工工艺要求，质量要求和安全环境要求进行施工。
全面负责质量、安全工作。
2.做好质量自检和工序交接工作。
3.施工过程中，图纸不清不施工，材料不合格不施工，技术、安全不交底不施工，上一级工序验收不合格不施工。
4.发生质量、安全事故立即上报，同时组织本班组职工按照“三不放过”的原则认真分析。
焊工
4
熟悉焊接工艺及相关要求，具有与焊接项目相符合的焊工合格证，书持证
1.负责板梁的焊接工作。
2.负责焊接后的质量自检工作。
3.严格按照作业指导书的施工工艺要求、质量要求和安全环境要求进行施工。
电工
1
专业技术熟练、经验丰富。
具有安监局颁发的上岗证书。
1.负责板梁焊接作业中的施工电源的铺设、拆除，及电气设备维护工作。
2.负责作业环境的照明架设及维护工作。
3.3作业机具（配备、等级、精度）
3.3.1仪器、仪表
序号
名称
规格
精度等级
单位
数量
备注
1
水准仪
S2
台
1
2
钢卷尺
30m
把
1
3
铁水平
400mm
个
1
4
钢板尺
1m
把
2
5
红外测温仪
台
1
6
焊缝检验尺
把
2
3.3.2主要施工作业工机具统计表
序号
名称
规格/型号
数量
单位
备注
1
CO2气体保护焊机
QTB-500A
台
4
2
角向磨光机
φ100
台
4
3
钢丝刷
把
5
4
温控仪
LWK智能型30千瓦
台
1
5
记录仪
EH-100型
台
1
6
柔性陶瓷电阻加热器
1260mm×400mm
块
3
7
热电偶
K型600mm×2.5
根
6
3.4主要材料与设备
3.4.1CO2气体保护焊丝H08Mn2SiAφ1.2200kg。
3.4.2硅酸盐保温棉50kg。
3.5安全器具
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
安全带
副
8
2
棕绳
φ20
m
50
3.6工序交接
板梁进场检验符合要求，尺寸符合图纸技术文件或规程要求。
3.7其他
1）施工场地应平整、无杂物，保持整洁。
2）施工道路畅通，不得乱堆乱放，随意堵塞交通要道。
3）施工电源、氧乙炔等力能供应已具备施工条件，且铺设整齐符合安全作业要求。
四.作业程序、方法和内容
4.1施工方案
4.1.1板梁现场焊接变形的主要形式是上下翼板与复板T形接头的角变形及上下翼板、腹板拼接接头的角变形。
由于结构尺寸大，板材厚，焊接量大，因而接头的角变形量也大，尤其是上下翼板与复板T形接头，刚度很大，焊后很难矫止。
因此制定施工方案的原则必须以预防为主，即根据不同焊缝和接头形式的变形规律，结合结构的本身特点，在焊前和焊接过程中，采取相应的工艺措施，最大程度地减少焊接变形。
4.1.2焊接方法的选择
为减少板梁焊接变形，板梁组对焊接采用CO2气体保护焊。
CO2气体保护焊具有热输入较低，可减小焊接热影响区的宽度；同时具有低氢特性，且热量集中，有利于减少焊接时产生的冷裂纹；以及便于单面焊双面成形，位置不受限制，操作方便等特点。
4.1.3焊接材料的选择
1）CO2的纯度对焊缝的致密性和塑性影响较大，其有害杂质是氮气、水分，故焊接用CO2的纯度应不小于99.8%，且使用至10个大气压后不再使用。
现一般在焊接前在CO2气瓶上装设有加热器，以去除水分。
2）CO2焊接所使用的焊丝在低碳钢焊接时选用H08Mn2SiA。
4.1.4焊接规范的选择
a、选用φ1.2mm的焊丝，焊接电压和电流如下表。
焊丝直径（mm）
1.2
电弧电压（V）
22-32
焊接电流（A）
第一道130-160
其余各道250-350
b、焊接速度：
虽然CO2气体保护焊的焊接速度较快，但操作中要注意保证不致产生气孔。
一般在25-50cm/min之内。
c、焊丝的干伸长度：
干伸长度太长，易引起焊丝熔断，飞溅大，焊接过程不稳定，气保护效果差。
合适的焊丝干伸长度应为焊丝直径的10-12倍，一般为10-15mm，角焊缝焊接时可适当增加至25mm。
d、气体流量：
15-25升/分。
在实际操作中，因受环境的影响，流量可适当增大一些。
e、电源和极性：
均采用平缓降外特性电源和直流反接的电源极性。
在实际操作前，上述参数应先根据板梁不同板厚、不同坡口型式和焊接位置等选择较少的焊接电流，经试焊并进行调整至最佳。
4.1.5坡口制备及组对间隙
板梁在出厂前已完成了坡口的制备工作：
翼板与翼板、腹板与腹板均为对接接头采用U和V形坡口，翼板与腹板为T型接头采用K型坡口；具体坡口角度尺寸见板梁组件图。
为减少板梁组对后的尺寸偏差和保证焊接质量，对接焊缝的组对间隙为3-5mm，T型接头组对间隙为1-2mm，尽量取大值。
具体焊脚尺寸见板梁组件图。
4.1.6焊接工艺
4.1.6.1、环境要求
a、环境因素中以风对焊接区域CO2气体保护效果的影响最大，很容易导致产生气孔。
因此，焊接中风速较大时应采取必要的措施对焊接区域加以保护。
b、焊接现场应该具有防潮、防雨设施。
4.1.6.2、焊前预热
按《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004的要求，碳含量≤0.35%的碳素钢当板材厚度≥34mm，应进行焊前预热，预热温度为100-150℃，所以1#梁翼板（36mm）；2#梁翼板（46mm）焊接前均应进行100-150℃的预热。
4.1.6.3、焊接工艺
为防止和减少焊接变形，尽量采用小电流，减小焊接线能量；先焊接短焊缝，后焊长焊缝，焊接长焊缝时采用分段倒退焊和分段跳焊等方法；采用多人对称焊接等工艺。
4.1.6.4、焊后热处理
按《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004的要求，碳含量≤0.35%的碳素钢当板材厚度≥25mm，应进行焊后热处理，热处理温度为600-650℃，且当25mm<板厚≤37.5mm时保温时间为1.5小时，当37.5mm<板厚≤50mm时保温时间为2小时，所以1#梁翼板（36mm）焊后应进行600-650℃且保温时间为1.5小时的热处理；2#梁翼板（46mm）焊后应进行600-650℃且保温时间为2小时的热处理。
4.2施工工艺流程
施工准备（焊缝打磨等）板梁组对前尺寸复查板梁组对定位焊板梁定位焊后尺寸复查焊前预热板梁正式施焊分层检验焊后热处理焊接质量检验验收、板梁组对焊接完毕。
4.3施工方法及要求
以2#梁为例进行说明：
序号
作业
名称
作业内容及方法
备注
1
焊缝
打磨
板梁在组对前应将坡口表面及附近母材（四周）的油、漆、垢、锈等清理干净，直至发出金属光泽，清理范围如下:
a）对接接头:
坡口每侧各为（10-15）mm；
b）角接接头:
（焊脚尺寸K值+10）mm。
2
板梁划线、组对
按顶板梁组对安装方案进行。
组对间隙按本方案执行。
3
组对定位焊
1、定位焊对防止焊件变形，保证焊件的精确性是十分重要的，必须引起重视。
2、在板梁各段上各加一块引弧板，每块引弧板在焊完后切除，严禁在被焊板梁表面引燃电弧、试验电流。
3、定位焊时，焊接材料、焊接工艺、焊工和预热温度等应与正式施焊相同。
4、定位焊的次序应当对称，定位焊的焊缝，不应太长、太宽、太高。
必要时宁可多焊几点，否则容易使定位焊的地方未焊透，影响焊缝质量，且影响焊缝的平整美观。
3、在对口根部定位焊时，定位焊后应检查各个焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新进行定位焊。
4
预防变形的工艺措施
1、在板梁的组对中，焊接产生的残余应力和残余应力变形，降低了焊接板梁的稳定性和可靠性，如不采取措施加以控制，将严重影响其制作质量及使用寿命。
2、在板梁的组对焊接中，角变形所占比例最大，角变形是焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移，这种变形产生的根本原因是焊缝横向收缩变形在厚度方向上的不均匀分布，各种角变形虽然基本原理相同，但不同的焊缝和接头形式具有不同的特点。
为此，必须采取相应的工艺措施，预防和控制变形。
3、上下翼板与复板T形接头的角变形控制：
角变形方向如图一所示，由于板梁翼板较厚，施工现场无条件采用反变形法，为减少和防止此变形，采用刚性固定法，即在上下翼板与复板T形接头处每隔300mm加焊用20mm钢板制作的梯形筋板，如图二。
4、上下翼板、腹板拼接接头的变形控制：
根据焊缝位置，本类变形主要采用合理的焊接工艺措施，合理的焊接顺序和方向，对称交替焊，相互抵消来达到控制变形的目的。
具体措施见正式施工的相关内容。
5、另外两梁平行组对时可以将两主梁上下翼板面用型钢刚性联接成一整体，上下联接点均匀分布。
6、在定位固定的板梁两端侧面和上翼板面，距主梁腹板和上翼板盖板100mm处各设置一根绷直的钢琴线，用以调整主梁直线度。
钢琴线装好后，在自由状态下测量整根板梁的垂直挠度和旁弯，在焊接过程中根据实测值调整焊接顺序。
也可以在板梁两端腹板和上翼板上各装设两套百分表以监视焊接变形的方向和大小，来调整焊接顺序。
4
定位焊后尺寸复查
按顶板梁组对安装方案进行。
5
焊前
预热
1、板梁翼板焊接前对焊缝两侧应进行均匀加热，预热宽度从对口中心开始，每侧不少于焊件厚度的3倍，且不小于100mm。
加热温度为100-150℃，升温速度为6250／δ（单位为℃／h，其中δ为焊件厚度mm）且不大于300℃／h，即1#梁翼板（36mm）升温速度为174℃／h；2#梁翼板（46mm）升温速度为136℃／h。
降温时速度可不控制。
2、加热方法使用氧-乙炔中性焰加热，根据焊件大小选择喷嘴型号与数量，喷枪应选取G01-100以上型号；多个喷嘴应对称布置，均匀加热。
加热应采用瓶装气体，在乙炔气瓶上应装设止回阀，防止回火。
3、火焰焰心至工件的距离应在10mm以上；喷嘴的移动速度要稳定，不得在一个位置长期停留。
火焰加热时，应注意控制火焰的燃烧状况，防止金属的氧化或增碳。
4、火焰加热的恒温时间按每毫米焊件厚度保温1min计算。
加热完毕，应立即使用干燥的保温材料进行保温。
5、测温方法用非接触法，采用红外测温仪。
6
正式
施焊
1、本板梁焊接采用小电流，减小焊接线能量；先焊接短焊缝，后焊长焊缝，焊接长焊缝时采用分段倒退焊和分段跳焊等方法；采用多人对称焊接等工艺。
2、先焊接板梁翼板的对接焊缝（有利于减少腹板与翼板T型接头焊接时引起的翼板角变形），由ABCD四人各负责一条焊缝从中间向两端对称同时分段倒退焊，见图三、图四。
焊接时采用左焊法，焊枪倾角控制在100°–150°范围内，为保证焊透及焊缝成形良好，焊接时可作适当摆动，一般根部焊道采用三角形摆动，摆动停留点在焊缝根部。
中间及盖面焊道采用锯齿形摆动，摆动停留点在焊缝两侧。
多层多道焊焊接，应进行逐层检查，经自检合格后方可焊接次层焊缝。
单层焊道的厚度不大于所用焊丝直径加2mm，单焊道宽度不大于所用焊丝直径的5倍。
施焊中，应特别注意接头和收弧的质量，收弧时应将熔池填满，多层多道焊的接头应错开。
焊接时为防止母材过热（保持层间温度等于或略高于预热温度）除分段焊外，每焊几段可以等焊接部位稍冷后再继续焊接，但应采取防止裂纹产生的措施（如保温缓冷等）。
3、焊接腹板与翼板T型接头：
由ABCD四人同时施焊，并按数字顺序进行焊接。
每条焊缝首先焊接腹板与翼板内侧的封底角焊缝，由两人从中间向两端对称、分段、倒退焊，分段长度取100～150mm；待腹板与翼板内侧的封底角焊缝焊完后即可以进行腹板与翼板内侧的坡口填充焊缝，焊接顺序交叉、对称、多道焊。
焊接焊缝3,4时，应清根、打磨。
4条焊逢的各层焊接参数应保持一致，每条及每道焊缝焊接方向一致，防止产生扭曲变形，见图六。
仰焊时宜采用小电流、低电压和短路过渡形式，采用右焊法焊接，以增加焊接过程的稳定性，CO2气体流量比平、立焊时稍大，当熔池温度上升，铁水稍有下淌趋势时，焊枪可作适当摆动。
中厚板仰焊时，可作横向或锯齿形摆动，并在坡口两侧稍做停留，以防焊波凸起。
4、焊接腹板对接焊缝：
由AB两人从中间向两端对称、分段、倒退焊，分段长度取250～350mm；注意两条焊缝的运条方向应一致（防止扭曲）。
见图七。
5、焊口焊完后应进行清理，经自检合格后做出可追溯的永久性标识。
7
焊后热处理
1、为降低焊接接头的残余应力，改善焊缝的组织与性能，减少焊接变形，板梁焊接完毕后应及时对1#梁翼板和2#梁翼板进行焊后热处理。
2、加热方法采用柔性陶瓷电阻加热，加热前应对设备进行检查，是否满足工艺要求，参数调节灵活、方便，通用性好，运行稳定、可靠，并满足安全要求。
设备的控温精确度应在±5℃以内。
计算机温度控制系统的显示温度应以自动记录仪的温度显示为准进行调整。
计算机打印的焊接热处理记录曲线与标准记录纸对照，其背景表格的读数误差不大于0.5%。
3、焊接热处理所使用的计量器具必须经过校验，并在有效期内使用。
维修后的计量器具，必须重新校验。
4、当同一加热设备使用多片加热器时，其电阻值的偏差值应不超过5%。
5、焊后热处理测温方法为接触法，采用热电偶，热电偶的安装应按如下要求：
a、安装位置，应以保证测温准确可靠、有代表性为原则。
测温点应在焊缝中心并按上下左右对称布置，且不少于两点；
b、热电偶安装时必须保证热电偶的热端与焊件接触良好。
6、加热范围与加热装置的安装
a、加热宽度从焊缝中心算起，每侧不小于工件壁厚的3倍，且不小于60mm。
同时应采取措施降低周向和径向的温差。
b、安装加热器时，应将焊件表面的焊瘤、焊渣、飞溅清理干净，使加热器与焊件表面贴紧，必要时，应制作专用的夹具。
加热器的布置宽度至少应比要求的加热宽度每侧多出60mm。
7、温差控制与保温
a、焊接热处理恒温过程中，加热范围内任意两点间的温差应小于50℃；
b、焊接热处理的保温宽度从焊缝坡口边缘算起，每侧不得少于工件壁厚的5倍，且每侧应比加热器的安装宽度增加不少于100mm。
保温厚度以40mm～60mm为宜。
8、加热温度与保温时间：
1#梁翼板（36mm）加热温度为600-650℃，保温时间为1.5小时；2#梁翼板（46mm）加热温度为600-650℃，保温时间为2小时。
9、升降温速度为6250／δ（单位为℃／h，其中δ为焊件厚度mm）且不大于300℃／h，即1#梁翼板（36mm）升降温速度为174℃／h；2#梁翼板（46mm）升降温速度为136℃／h。
降温时300℃以下可不控制。
五．作业过程中质量通病及预防
5.1质量通病及反措施
质量通病
产生原因
防止措施
气孔
1．焊丝或工件有油锈和水
1．仔细除油和水
2．气体纯度不良
2．更换气体或采取脱水措施
3．气体减压阀冻结而不能供气
3．应串接预热器
4．喷嘴被焊接飞溅堵塞
4．仔细清除附着在喷嘴内壁的飞溅物
5．输气管路堵塞
5．检查气路有无堵塞和弯折处
6．有风
6．采用挡风措施或更换工作地
裂纹
1．焊丝或工件表面不清洁（有油、锈、漆等）
1．焊前仔细清理
2．焊缝中含C、S量高而Mn量低
2．检查工件和焊丝的化学成分，更换合格材料
3．多层焊第一道焊缝过薄
3．增加焊道厚度
4．熔深过大
4．调整焊接规范，控制熔深
蛇形
焊道
1．焊丝干伸长过大
1．保持合适长度
2．焊丝的校正机构调整不良
2．再调整
3．导电嘴磨损严重
3．更换新导电嘴
飞溅
1．电感量过大或过小
1．仔细调整
2．电压太高
2．根据焊接电流调节电压
3．导电嘴磨损严重
3．更换新导电嘴
4．送丝不均匀
4．检查压丝轮和送丝软管
5．焊丝与工件清理不良
5．仔细清理
电弧
不稳
1．导电嘴内孔过大
1．使用与焊丝直径相适合的导电嘴
2．导电嘴磨损过大
2．更换新导电嘴
3．焊丝绞结
3．仔细解开
4．送丝轮的沟槽磨耗太大引起送丝不良
4．更换送丝轮
5．送丝轮压紧力不合适
5．再调整
6．焊机输出电压不稳定
6．检查整流元件和焊接电缆接头，有问题及时处理
7．送丝软管阻力大
7．校正弯曲处或清理弹簧软管
5.2焊接过程中各种因素的影响效果分析：
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