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摘要：电站锅炉结构通常采用的是悬吊式，顶板主梁和次梁等部位承担着锅炉设备的全部重量，然后通过主梁主柱将锅炉的荷载传递到基础上。电站锅炉由型钢、钢板焊接而成，锅炉钢结构的焊缝受到剪力和拉力的作用。电站锅炉焊缝质量不仅关系到后续的安装进度，而且还关系到锅炉后期运行的安全。所以应该采取有效的措施强化电站锅炉钢结构焊接质量的控制。本文首先分析了电站钢结构焊接工艺，然后分析了焊缝的设计和检查，最后论述了电站锅炉的构造要求，旨在提高电站锅炉钢结构的焊接质量。
关键词：电站锅炉；钢结构；焊接质量；控制
一、电站锅炉钢结构焊接工艺
电站锅炉钢结构中选用的钢材质量应该充分符合国家标准，Q345钢等类型的钢材都是电站锅炉常用的钢材。钢材的焊接性能与其冶炼方法和化学成分有关，焊接过程中的冶金过程和采用的焊接方法也关系到钢材的焊接性。低合金结构钢的化学成分具有复杂性的特点，其中包含着多种合金元素和各种杂质，在所有的杂质中，硫和磷所占的比重最大，会对钢材的力学性能和焊接接头的质量带来影响。硫和磷分别与热裂纹和冷裂纹有关，前者称之为热脆，后者称之为冷脆。结构钢中的碳含量在一定程度上决定了其焊接性能，碳含量的理想含量最低应为0.12%，最高应为0.2%。
冷裂纹是低合金结构钢焊接接头中经常出现的问题，这种缺陷的危险性非常高，如果没有及时对其进行处理就会严重降低焊接接头的质量，给焊接结构带来毁灭性的破坏，冷裂纹会导致承载部件的脆性，所以应该引起相关部门的重视。低合金结构钢接头中的冷裂纹是由三种要素共同组合而成的，其一是氢的富集，其二是粹硬组织，其三是约束应力，当焊接接头的温度将至100℃以下时就容易出现冷裂纹，因为冷裂纹是在焊接作业经过一段时间之后才出现的裂纹，所以也将冷裂纹称之为延迟裂纹。有些焊接接头的冷裂纹与氢在接头中的运动有关，所以也可以将这种冷裂纹称之为氢致延迟裂纹，所以在进行低合金钢焊接作业中多选择低氢焊条。低合金钢焊接接头的冷裂纹受到接头冷热作用的影响，在实际的焊接作业中，为了尽量防止因为淬硬而出现冷裂纹的情况，可以应用焊前余热和焊后热处理的方式来延长焊接加热和冷却的时间，而且焊后热处理方式还可以将焊接残余应力尽量消除。
坡口制备是焊接作业中的关键环节，在处理焊接坡口时的首要步骤就是根据设计的实际要求明确焊接形式，因为对接焊缝采用的一般都是全熔透焊缝，所以上述主要针对的是角焊缝而言的。角焊缝的坡口形式主要分为三种，其一是不开坡口，其二是全焊透坡口，其三是局部焊透坡口，在设计过程中不要随意提高对焊接坡口的要求，而且还需尽量缩小焊缝的横截面积来降低接头的应力，而且还能有效降低材料的使用数量。
二、焊缝的设计和检查
设计人员必须加强对焊缝设计工作的重视，不管是设计结构、焊缝形式还是应力状态等都是十分重要的。重要构件的焊缝特别需要注重计算的准确性，这是设计工作顺利开展的重要数据参考。设计图纸中的焊缝标注应该充分符合行业标准，明确清晰。
对接焊缝的焊条要能深入到坡口根部，这样便于托渣。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当钢板的厚度在20mm以上时，应该采用双面V形坡口设计，因为双面V形坡口设计是单面V形坡口焊缝横截面积的二分之一，可以有效减少焊接的工作量，降低接头焊接出现变形的几率。与V形坡口相比，U形坡口的加工虽然费时费力，但是焊缝横截面积却极大缩小了，因而在厚板结构中应该优先采用U形坡口设计。对焊接缝的余高最大为3mm，焊缝和母材二者之间的过渡应该尽可能平滑，焊缝的表面应该整齐，无任何凸起的情况。
无特殊情况，对接焊缝要求全熔透，没有必要进行无损探伤，焊缝质量等级最低为二级。板厚在32mm以上和在32mm以下的的大容量锅炉的对接焊缝应该分别进行100%的射线/超声波探伤和20%的射线/超声波探伤。T型接头处对接焊缝也需要进行100%的超声波探伤。对接头进行抽检，如果发现接头质量不合格，则需要再次抽检双倍的接头进行检查，根据相关规定，大板梁翼板对接焊缝需要进行三项试验，其一是接头弯曲，其二是接头拉伸，其三是焊缝冲击，接头的性能必须要在母材的要求之上，可见大板梁对接焊缝的技术性要求非常之高。
钢结构中的角焊缝通常不用进行无损探伤，大容量锅炉构架只需对焊缝额外观进行检查即可，焊缝的外表要整齐，没有凸起和凹陷，焊缝的表面不能存在裂纹，焊缝金属与母材应该完全熔合。任意焊缝中不能存在贯穿性气孔，角焊缝的两个焊脚的偏差应该控制在3mm以内。任意单条连续角焊缝的焊脚尺寸的偏差应该控制在1.6mm以内。及时清除焊缝的质量缺陷，根据实际需求进行补焊。使用磁粉检测法沿着焊缝长度方面对两块板厚均在25mm以上焊缝的质量进行检查，检查其中是否存在裂纹。如果板厚在25mm以下，则需要按照焊缝长度的10%进行磁粉检测，焊缝的始末端应该进行全部的磁粉检查。在投产前对大板梁的翼缘和腹板之间的角焊缝进行焊缝试样。
应该较少使用斜角角焊缝，因为斜角角焊缝的成型性比较低，无法充分确保焊缝的质量。如果必须要采用斜角角焊缝，则应该严格按照规定进行精确计算，在设计图纸中给出局部放大视图，两侧的焊缝一边是钝角角焊缝，另一边是锐角角焊缝，对两侧焊脚的尺寸在图纸中标明。为了确保焊缝的质量规格，需要在制造厂中对其进行100%的超声波检测。
腹板厚度在60mm以上的H型断面的柱的角焊缝应该采用局部熔透的双面坡口焊缝，箱型断面的柱则采用外侧单面坡口的全熔透焊接缝，如果焊缝背面没有采用衬板，则坡口的角度应该尽量大一些。
钢材涂装之后再进行焊接容易让焊缝的根部出现气孔，从而降低焊缝的质量。再涂装之后，即使是使用火焰吹烧都无法将油漆彻底清除，焊缝的根部仍然会存在气孔。所以最好在设计图纸中表明不涂油漆的部位，在焊接之后再进行涂装，可以最大程度确保焊缝结构的安全和质量。
三、构造要求
焊缝焊接之后因为突然冷却会引起收缩应力，因此在大型电站锅炉钢结构中应该防止钢板出现层状撕裂的情况。板厚不低于20mm时需要应用收缩不会引起撕裂的构造，具体的形式并不是固定的，需要具体问题具体分析。对于大面积板材的拼接，比较典型的是大板梁腹板的拼接，按照最新的研究成果可以使用十字形拼接方式，但是在实际工作中还较少使用十字形拼接方式，这意味着设计人员应该根据时代的发展变化进行理念上的更新。
电站锅炉结构从本质上来说属于承受静载结构，截面的过渡应该尽可能平缓，目的是为了减少应力的集中性。当一侧的厚度差在4mm以内时，焊缝表面的斜度就基本能够满足需求，如果厚度差在4mm以上时则必须做成斜角，在厚度方向做斜角的施工难度比较大，所以应该尽量避免这种情况。
四、结束语
综上所述，电站锅炉因为结构的特殊性广泛应用焊缝，更加突出了焊接工作的重要性。确保焊缝的质量是整个钢结构质量的重要基础，工作人员需要提高计算精度，明确焊缝的受力状态和使用要求等，不断强化电站锅炉钢结构焊接质量的控制。
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论文作者:唐清华1,杜光芹2,李猛1
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/19
标签：锅炉论文; 电站论文; 裂纹论文; 钢结构论文; 质量论文; 斜角论文; 应力论文; 《建筑学研究前沿》2018年第14期论文;