浅谈电厂钢结构主要工艺及关键控制点.doc

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浅谈电厂钢结构主要工艺及关键控制点

裴传飞（上海宝冶建设机装分公司）

摘要：

本文介绍了电厂钢结构的广阔前景，对电厂钢结构进行了分类，并指出其中的关键构件，对于关键有其特有的制作工艺和技术，并对关键的构件的关键控制点加以指出，以利于制作中进行有效的控制。

控制住了关键的部分，也就可以从宏观上解决了整个电厂钢结构制作的难题。

关键词：

电厂钢结构、工艺流程、关键控制点。

前言：

近年来随着我国用电量的急剧增长的需要，电力资源的紧缺，已经成为制约一个地方经济发展的重要因素之一。

火力发电厂的建设已经成为全国目前最多的工程项目之一，可以预见在未来几年的钢结构市场中，电厂钢结构将成为这一行业中无可争议的龙头老大。

因此，如果一个企业有电厂钢结构的良好业绩，工程技术人员对电厂钢结构制作的主要工艺及关键控制点都非常熟悉，那么这个企业无疑将成为钢结构行业中的领跑者。

电厂钢结构根据发电机组的容量不同，常见见的有15万MW、30万MW、60万MW、90万MW、100万MW几种结构，容量不同，用钢量也有很大的不同，钢板最厚的可以达到125mm以上，电厂钢结构的主要特点是：

用钢量大，层数较多，焊接要求高，高强螺栓用量大，螺栓穿孔率及尺寸精度要求较高，主要节点以刚节点为主，构件单件尺寸及重量较大，最长可达30m，最重可达80吨。

1．电厂钢结构的主要分类及关键构件。

1．1分类

1．2关键构件

重要性由下向上递增重要性由下向上递增

2．关键构件的主要制作工艺及关键的控制点

2．1．锅炉岛和汽机房的钢柱

2．1．1

两者的相同之处在于基本上都要求端面铣，均是多节柱形式，柱与柱之间连接除高强螺栓连接外，还要求磨平顶紧，铣平面的误差要求在0.3mm以内，锅炉岛钢柱一般有4~8节，主厂房钢柱一般有2~4节结构形式都较为复杂，牛腿都较多，高强螺栓用量较大。

其关键在于钢板接料及H型钢主焊缝、端铣精度、零部件装配尺寸、摩擦面的处理、涂装和标记等六个控制点。

2．1．2、钢柱制作的主要工艺流程为：

（见图1）

钢材验收

钢板矫平

切割下料

钢板拼焊

H型钢组装

焊接、矫正

制孔、装配

组装后焊接

整形及检验

喷砂、涂装

成品编号、标记出厂

底版、筋板切割下料

号孔、制孔

牛腿切割下料

牛腿拼装

牛腿焊接矫正

号孔、制孔

若成品的尺寸超过抛丸机的最大尺寸，应解体制作，先喷一道底漆后组装

有时应进行整体框架平台预组装，以检验柱、梁、支撑等的相对几何尺寸

UT

UT

UT

图1

2．1．3关键控制点

2．1．3．1接料及焊缝控制：

钢柱的钢板都较厚，对接焊缝为一级焊缝，100%UT，H型钢主焊缝要求全熔透，20%UT，对于厚板焊接，焊前要进行预热，预热温度见表一。

钢板厚度（mm）

焊条了类型

钢的最低屈服强度310KN/MPa

19～38

普通型

60～100℃

低氢型

38～51

普通型

100～150℃

低氢型

60～100℃

51～76

普通型

150～180℃

低氢型

100～150℃

表一

2．1．3．2预热位置

接板应在焊道两侧100mm的位置均匀预热。

H型钢的T形焊缝应由两把烤枪同时预热。

钢板拼接H型钢T型钢焊接

2．1．3．3厚板的对接和H型钢主焊缝要达到焊透要求，还必须有工艺剖口，设置引弧板，注意焊接顺序，焊接变形，焊接收缩等内容：

①②对接剖口形式（等厚）

不同厚度的钢板对接，超过允许厚度差时应将较厚的一面或两侧加工成斜坡，其坡度应小于或等于1：

4。

如图示。

较薄钢板厚度t2（mm）

≥5～9

10～12

＞12

允许厚度差（t1-t2）（mm）

2

3

4

无论是对接焊缝还是H型钢T型钢焊缝都要设置与母材同成分，同坡口形式，长度为80～120mm的引弧板以保证焊接边缘位置的质量。

无论哪种焊缝都要注重焊接的顺序和方法，以保证焊接变形最小，焊接顺序如下图所示：

对接焊缝焊接顺序示意

、CO2焊打底→翻身清根→CO2打底焊→埋弧焊盖面→翻身→埋弧焊盖面

T型焊缝焊接顺序示意

、CO2焊打底→翻身清根→CO2打底焊→埋弧焊盖面→翻身→埋弧焊盖面

焊后热处理：

厚板对接和T型焊缝必须进行焊后热处理，防止延迟裂缝和应力腐蚀的产生，并改善因大热量造成的接头组织恶化的可能，焊后热处理是一个较为复杂的过程手法，此处不再多说，可参照《美国钢结构焊接规范》AWSD1-2000。

2．1．3．4端铣精度控制：

端铣的核心就是控制铣刀面与构件的中心垂直，如果不垂直将造成铣平面和构件中心成斜交（构件中心如何找在2．1．3．5中说明），另外还必须控制整个柱端铣面是一个平面而非多个。

要保证柱端铣面是一个平面，要调整好进刀量，另外构件要一次端铣成功，不能翻身和挪动，H型钢固定要牢固。

依靠端铣机床的水平滑动来完成整个工作。

要保证端铣面和H型钢中心垂直，则需采取如下措施，如下图所示：

（是个论文并请教潘总）

2．1．3．5零部件的装配尺寸：

核心实质为“多中线合一”，既底板螺栓孔间距中心线，柱身H型钢中心线，个牛腿中心相互重合。

H型钢焊接、矫正后，用划针在两截面上，以两端腹板中心线为基准，在上下盖板上划出盖板中心线，然后以两端腹板中心线为基准，划出整个H型钢腹板中心线，如下图所示：

柱子盖板上牛腿中心线示意

柱子腹板上牛腿中心线示意

装配时要求柱底板中心线EE，FF与柱身中心线AA＇，BB＇分别垂直相交。

牛腿中心线GG（G＇G＇）与柱身中心线AA＇，BB＇，垂直相交，牛腿中心线HH（H＇H＇）与柱身中心线CC＇，DD＇垂直相交。

牛腿装配的时，还应注意，牛腿上表面应该与标高线重合，牛腿的号孔等均应以盖板的上表面为基准。

2．1．3．6高强螺栓穿孔率：

高强螺栓穿孔率的已经成为衡量一个工程质量好坏的重要标志之一，要提高穿孔精度只有从制孔工艺本身以及号孔基准两方面入手，如果控制良好，穿孔率可以达到99%以上。

制孔工艺有多种，一般厂家采用的有数控钻孔、套模钻孔、直接用钻床钻孔三种，精度逐步降低，但是数控钻孔设备昂贵且数量有限，对工期不利；直接用摇臂钻或磁座钻制孔，设备较普遍，可以多台同时施工，抢工期时可以采用，但是精度较低且误差无规律可循。

因此，一般应采用套模制孔，进度和精度均可兼顾。

套模板要有专门的钳工精制而成，孔距误差应该控制在0.3mm以内，套模应该用工具钳加工而成，耐磨性要求较高，套模要经常检查，如果发现孔径磨大0.5mm以上时，必须更换。

制孔工艺的选择仅可以保证同一组孔（或孔群内的误差减少），但与其他构件连接是否精确，这要取决于个部分号孔时的基准线是否正确，号孔的精度是否足够。

对于柱子腹板号孔应该以整个H型钢中心线（如图中CC＇，DD＇）为基准两边均分；对于柱子盖板号孔时应该以腹板中心线（如图中AB，A＇B＇）为基准，而决不能以盖板宽度方向的中心线为准，对于牛腿盖板的号孔，则应该以腹板中心线（GG＇，HH＇）为基准，但对于腹板号孔则应该以上盖板为基准面，从上往下划线、号孔，以确保标高一致。

划线时应该用划针划线，不宜采用石笔划线，据实测统计，前者要比后者精度提高0.3～0.5mm以上，石笔划线本身误差在0.5mm左右。

2．1．3．7摩擦面及油漆处理

一般来讲，摩擦面的处理与构件其他部分的处理是同时进行的，摩擦面与其他部分的粗糙度是一样的，一般应该在40～μm，摩擦面是否合格要以摩擦面系数实验得到，统计显示，摩擦面粗糙度较均匀时，系数相应较高，粗糙度可以通过百分表进行检查。

要使表面粗糙度均匀，需要使用粒径在0.8～2.0mm级配的铁砂进行抛丸处理。

摩擦面的保护尤为重要，要在抛丸后用胶带封闭以免油污染或灰尘等污染（可以让其自然生赤锈）且在抛丸不能对摩擦面进行砂轮打磨，否则就对摩擦面进行了破坏。

另外，油漆基底处理是一个隐蔽工程，除锈必须达到规定的级别，否则油漆的附着力将下降，使用时间下降。

喷涂一般采用无气喷涂，以确保一定的雾化和喷涂压力。

特别应控制每道油漆的时间间隔，每一道油漆后，需用细砂纸进行表面清理，然后再进行下一道油漆，这样喷涂的油漆一定会光彩照人。

另外，在涂每一道油漆前，应该对各个死角进行预涂，可以保证厚度非常均匀，损耗也可以大大降低，实测统计，预涂工作可以降低尤其损耗10%～20%。

2．1．3．7各种标记

构件标记也是一个重要过程，特别是对于钢柱，一定要标记出中心线和标高（主要是0m标高或1m标高），以方便安装与基础中心线及标高进行对应，还应该标记钢柱所处轴线位置和南北两方向，以便安装时能顺利就位。

重心位置及重量位置应该明显标记，以便吊装时选择合理吊具。

2．2锅炉岛大板梁、汽机房吊车梁、屋面梁的制作。

大板梁是锅炉岛构件中最重要的构件，所有锅炉设备均悬挂在大板梁下，因此大板梁的强度和刚度的要求很高，跨度也很大，最大可达30m。

汽机房吊车梁是汽机房中最重要的构件，长期受动力荷载，对疲劳强度要求较高。

汽机房屋面梁主要是跨度大，有一定的倾斜角度。

此三者的共同点是：

均为厚板焊接而成，焊接要求较高，焊接处理可以参照厚板钢柱的方法执行，均要求有一定的预起拱值。

其主要工艺流程如图所示，关键控制点在于厚板焊接控制，构件预起拱，大件组装焊接顺序。

2．2．1主要工艺流程（以漳州电厂大板梁为例进行示意）。

BH550×800×32/100=27.0m

大板梁制作工序

材料进厂

钢板调直

钢板接料

焊接后检验

焊接

矫平

腹板、翼板切割下料

翼板数控钻孔

焊接

H型钢组装及零件板组装

钢板素材抛丸（大梁、H型钢抛丸机进不去）

刷底漆（焊接位置留出）

零件板放样、切割下料

零件板钻孔

调直

尺寸检验（主要是起拱度和腹板不平度控制）

抛丸油漆

出厂

2．2．2、厚板焊接参照钢柱的工艺进行。

但是梁的截面很高，腹板需要从纵向、横向两个方向接料。

先是接纵向焊缝，焊完后钢板会呈一线度形或边缘波浪形，然后再接横缝，在接横缝时要注意钢板变形的方向性。

正确的接料方法如下图所示（弧形要在一个方向上，并在接头的位置的弧度呈干滑状）：

1——平台面2——横焊缝3——垫块

2．2．3、腹板焊接后调直和矫平。

腹板焊完后会有如下图所示的变形，在H型钢组装前，纵向焊缝周围40～50mm位置的急弯必须火焰矫正，由于纵向焊接产生焊缝方向收缩变形而产生的边缘波浪，在组装时进行调整：

1——焊缝调平不允许有急弯2——边缘波浪形