摘要：某电厂由于基建期较长，锅炉参数也从亚临界到目前高效超超临界几经变化升级，最初设计的锅炉钢架无法满足现有设备的要求，现场需要对锅炉钢架进行结构加固并焊接，时间紧，任务重，焊接质量要求高，施工环境恶劣，柱翼缘板壁厚较厚，焊接需要采取预热措施才能保证焊缝质量；柱加固及梁加固均是长焊缝，如何控制钢板焊接变形等均对焊接工程提出了较高的要求。
关键词：钢架；加固；变形控制
1、焊接部件形式及规格材质
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2焊接工艺
钢结构的加固顺序原则上由下到上逐层进行，由柱到垂撑再到梁；先点焊固定，然后在正式焊接。
钢结构焊缝作业程序流程如下：
施工准备=====>点焊固定====>焊前预热====>焊接====>焊缝清理====>焊缝外观检查====>无损检测
2.1施工准备
开工前技术人员应熟悉图纸，施工方案经审批后，根据施工方案对作业人员进行交底，交底人和被交底人履行双签字职责。根据施工内容，焊前考核焊工操作熟练程度，选择符合条件的焊工。清理坡口附近母材的油、漆、垢、锈等清理干净。清理范围为：待焊部位及坡口每侧各为20-25mm。由于是现场施工，且本地区有风天气较多，为保证质量焊接方法选用手工焊条电弧焊。焊工在焊接前认真检查焊条是否有锈蚀、药皮剥落、偏心等缺陷，如有应及时更换。焊材选用E5015焊条，焊条在使用前应按照其说明书的要求烘焙，重复烘焙不得超过两次。使用时装入保温温度为80～110℃的专用保温筒内，现场保温桶保证处于通电恒温状态，焊条随用随取。
2.2点焊固定
点固焊对人员、技术要求均与正式施焊相同。点焊焊缝长30-40 mm，厚4-6mm。点焊一点，检查一点，如有缺陷及时清除，重新点焊。点焊缝均匀分布。
2.3焊前预热
由于母材厚度较大，冷却速度快，易产出裂纹，为了防止产生裂纹，焊前进行预热，预热方式为火焰预热，采用红外线测温仪测温，预热温度见表2
表2 母材最低预热温度
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部件待焊区域不小于150mm的范围内采取火焰预热。要求预热的钢结构组装时，定位焊缝、临时焊缝和加固焊缝均应预热，且适当提高预热温度。对于母材厚度小于等于20mm的焊件一般不要求进行预热，当环境温度低于0℃时，应将母材预热到20℃，并在焊接过程中保持层间温度不低于20℃。
2.4焊接
焊接参数见表3及表4
表3 立焊（3G，3F）焊接参数
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表4 平焊（1G，1F）及横焊（2G，2F）焊接参数
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2.4.1打底焊
焊接采用手工电弧焊；电流极性为直流反接。焊接结构型式应符合设计文件的要求，对未注明焊角尺寸的角焊缝，其焊角高度应不小于薄板的厚度。
施焊时由甲乙两名焊工对称施焊，采用分段跳焊法，焊接电流、焊接速度要一致，以减少焊接变形。焊接施工时打底焊接后应及时进行次层次的焊接，如无特殊需求应连续焊接。
为保证焊缝打底层成型良好打底焊采用Φ3.2焊条。
焊接过程，焊工调整好焊条角度，焊接速度，注意熔池的变化，保证填充金属与母材熔合良好。
2.4.2填充盖面
填充及盖面每道焊缝厚度不大于5mm，焊道宽度不得大于16mm。填充盖面采用小电流、快速焊。焊接时选择合理的焊接顺序，采用对称焊，且尽量跳开施焊，避免局部集中受热，引起框架扭曲。
每层每道焊缝焊接完毕后，应用砂轮机或钢丝刷将焊渣、飞溅等杂物清理干净（尤应注意中间接头和坡口边缘），仔细检查根部及填充层的焊接质量，如发现表面缺陷立即用机械加工法清除、补焊。每一层经100%自检合格后，方可进行次层焊接，直至焊接完毕。
应全部焊完第一层后，再焊接次层，第三层等，以增加接头刚性，并且随时检查有无超标焊接变形。除第一层和最后一层焊缝外，对中间各层焊道可采用锤击法消除焊接应力。多层多道焊时，层间接头应错开30mm以上。
所有焊缝尺寸应满足图纸要求。
2.5焊接变形的控制
为防止产生较大的应力和变形，对较长的焊缝采用分段退焊法；对焊缝较集中处，应先焊短焊缝、自由焊缝，再焊长焊缝。要求包角焊时，其焊脚尺寸与正式焊缝相同。
一般应由甲乙两名焊工对称施焊，采用分段跳焊法，焊接电流、焊接速度要一致，以减少焊接变形。
焊接施工时打底焊接后应及时进行次层次的焊接，如无特殊需求应连续焊接。
2.5.1长板焊接变形控制
对于较长板的焊接，要求采用从板中心向两侧焊接的顺序，可采用分段间隔焊接（分段间隔长度应≤200mm，可根据实际操作情况进行调整），A、B两个焊工采用对称焊接，焊接顺序见图1，对于对称位置钢板可采用此焊接顺序同时对称焊接。原则长板焊接均采用此焊接顺序焊接，当无法采用此焊接顺序焊接时采用2.5.2内容进行焊接
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图1 长板对称焊接顺序示意图
2.5.2柱加固焊接变形控制
柱加固焊接时如果采用图1的方式焊接时存在交叉作业，存在较大的安全隐患，所以现场未按照图1的顺序焊接，具体焊接顺序如下：
柱加固焊接时的焊接顺序是先焊接横向收缩较大的对接焊缝，然后焊接角焊缝，焊接角焊缝时采用分段对称焊接的方式，两个焊工首先同时焊接焊缝1和1’一段距离b，然后同时焊接焊缝2和2’一段距离b，交替自下向上焊接，焊接过程中两个焊工使用的焊接参数应相同。十字立柱加固焊接顺序与此相似。
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a、H型柱焊接示意图 b、十字柱焊接示意图
图2 柱加固对称焊接顺序示意图
2.6质量检验
2.6.1焊工自检
焊工的自检工作贯穿整个焊接过程，如打底、层间、盖面的检查。检查内容包括：焊逢表面是否有气孔、夹渣、裂纹、咬边、弧坑等缺陷，接头是否良好，填充金属与母材融合是否良好等。
2.6.2焊后无损检测
检测方法及比例为：1）对接焊缝100%UT+100%PT检测合格；2）角焊缝进行20%PT检测合格。
根据《电力钢结构焊接通用技术条件》（DL/T678-2013）第3.2.2条的分类原则，本项目焊缝为全熔透二级焊缝。根据《钢结构施工质量验收规范》要求：二级焊缝UT探伤合格等级为II级合格。
3结束语
3.1由于本地区大风天气较多，焊接区域必须搭设有效的防风措施；
3.2施焊前必须对母材进行预热，尤其是柱底板及柱加固过程中，与柱翼缘板焊接时，由于柱的壁厚较厚，散热速度快，预热温度必须超过100℃后方可正式施焊。
3.3由于焊缝较长，焊工的理论知识不一，为防止焊接变形，焊接管理人员加大现场检查的频次，对焊缝进行分段划线并跳焊，焊工严格按照画好线的长度焊接，且必须打底层全部焊接完成后，保证刚度后再进行次层的焊接直至达到图纸要求的焊脚高度；
3.4为了检验焊缝质量情况，现场进行了100%的自检专检，且进行了全面的无损检测工作，其中对接焊缝进行了100%UT+100%PT检测，角焊缝进行了20%PT检测，检测结果均合格。
参考文献：
[1]中国机械学会焊接学会.焊接手册[M].北京：机械工业出版社，2008
[2]国家能源局.电站钢结构焊接通用技术条件[M].北京：中国电力出版社，2013
论文作者:梅春卫,李永辉
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/30