淺談1000MW電站鍋爐風(fēng)道制作防變形方案

1、淺談1000MW電站鍋爐風(fēng)道制作防變形方案吳鑫華，馬兆嶺，王濤（山東電力建設(shè)第二工程公司，濟(jì)南市工業(yè)北路297號(hào)，250100）摘要：目前，國內(nèi)大型發(fā)電機(jī)組風(fēng)道制作大多采用4mm鋼板，4mm鋼板在拼裝焊接過程中極易發(fā)生變形，而且這種變形不可避免，特別是1000MW機(jī)組鍋爐熱二次風(fēng)道和冷二次風(fēng)道，由于外形尺寸較大，截面積一般能達(dá)到36-42（6*7m），鋼板在拼裝焊接過程中變形較為嚴(yán)重且不容易控制，但我們可以通過采取各種防變形措施來減少4mm鋼板的變形，達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。關(guān)鍵詞：風(fēng)道制作鋼板變形 控制1 風(fēng)道制作4mm鋼板變形的原因分析目前，國內(nèi)大型發(fā)電機(jī)組風(fēng)道制作大多采用4mm鋼板，特別是在1

2、000MW機(jī)組鍋爐熱二次風(fēng)道和冷二次風(fēng)道由于外形尺寸較大，截面積一般能達(dá)到36-42（約6*7m，如右圖），鋼板在拼裝焊接過程中變形較為嚴(yán)重且不容易控制，但在電站鍋爐風(fēng)道制作過程中導(dǎo)致鋼板整體變形的因素是基本不存在的，所以我們探討的是風(fēng)道制作過程中4mm鋼板的局部變形。1.1 變形根據(jù)其結(jié)果又可分為彈性變形和塑性變形，彈性變形在撤去外力因素后是可以恢復(fù)原型的，塑性變形在撤去外力因素后則是不可以恢復(fù)原型的。較小的外力對(duì)4mm鋼板產(chǎn)生的變形基本為彈性變形，我們不用著意去控制。但焊接和氣割對(duì)鋼板產(chǎn)生的變形則是無法恢復(fù)的塑性變形，這種變形實(shí)際就是鋼板在局部受熱后產(chǎn)生的局部熱變形，這正是我們在風(fēng)道制作過

3、程中要重點(diǎn)控制的地方。1.2 4mm鋼板的自身厚度較薄，導(dǎo)致自身剛性不夠，容易在外界因素下產(chǎn)生變形，與6mm鋼板相比較就非常明顯。國內(nèi)大型機(jī)組的煙道大多采用6mm鋼板，采用此種鋼板制作的煙道的變形量就很小。而且，鋼板的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)是允許有厚度偏差的，目前國內(nèi)大型鋼廠的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品4mm鋼板的實(shí)際厚度均不足4mm，鋼板的剛性更低。1.3 風(fēng)道外側(cè)加固筋大多采用型鋼，以槽鋼和角鋼為主，型鋼自身的剛性要優(yōu)于4mm鋼板，所以風(fēng)道外側(cè)加固筋的變形也將導(dǎo)致4mm鋼板的變形。(可能變形情況見右圖)2 風(fēng)道制作4mm鋼板變形控制的方向以上我們已經(jīng)找出了風(fēng)道制作4mm鋼板變形的主要原因，根據(jù)以上原因，我們可以從控制4m

4、m鋼板上的熱輸入量、加強(qiáng)4mm鋼板的剛性和減少風(fēng)道加固筋對(duì)4mm鋼板的外力影響等三個(gè)方面來控制風(fēng)道制作4mm鋼板的變形。3 風(fēng)道制作4mm鋼板變形的具體控制方法風(fēng)道制作分為拼板、下料、組合、成型四道主要工序，根據(jù)不同工序中對(duì)4mm鋼板的處理過程中，我們總結(jié)出了以下控制變形的方法，具體為：3.1 減少風(fēng)道制作過程中4mm鋼板的局部受熱方面。風(fēng)道制作過程中4mm鋼板的局部受熱的熱源主要來自兩個(gè)方面：焊接和氣割。普通炭鋼的熔點(diǎn)在1500左右，也就是說焊接和氣割在使用時(shí)，其接觸點(diǎn)的溫度都在1500以上，如此的高溫就極易使鋼板產(chǎn)生局部熱變形。 風(fēng)道制作平臺(tái)要平整。好處是4mm鋼板能與制作平臺(tái)較為嚴(yán)密的接

5、觸，當(dāng)4mm鋼板焊接或者氣割作業(yè)受熱時(shí)能及時(shí)將熱量傳遞給平臺(tái)，增強(qiáng)受熱部位的熱量傳遞，從而減少鋼板的變形。 常溫下，在4mm鋼板的拼接過程中，板和板之間要留出-2 mm的間隙（此間隙可根據(jù)施工的環(huán)境溫度作適當(dāng)調(diào)整），如下圖。這個(gè)間隙是作為鋼板焊接時(shí)的膨脹預(yù)留間隙，這樣可以保證4mm鋼板不會(huì)在拼板焊接時(shí)產(chǎn)生焊縫處凸起的現(xiàn)象。 在所有需要焊接的位置，我們可以采用跳焊的方法，使施焊部位的熱量能夠有充足的時(shí)間散發(fā)，減少局部的熱量累積，以減少熱變形。常溫下，跳焊的間距應(yīng)不少于800mm（跳焊間距可根據(jù)施工的環(huán)境溫度作適當(dāng)調(diào)整），如上圖。 控制好焊接電流也能很好的減少4mm鋼板的熱變形。在能夠滿足焊接要求

6、的條件下，我們應(yīng)該選擇盡可能小的焊接電流進(jìn)行焊接。因?yàn)楹附与娏鞔蟊厝粫?huì)產(chǎn)生更多、更集中的焊接熱量，所以選擇較小的焊接電流是可以減小4mm鋼板的熱變形量的。通常，我們在風(fēng)道制作中選用的是J422 3.2的交流電焊條。通過現(xiàn)場的反復(fù)試驗(yàn)，我們得出的經(jīng)驗(yàn)是鋼板拼接時(shí)第一面焊縫的焊接電流應(yīng)控制在80A-85A，第二面焊縫的焊接電流應(yīng)控制在85A-90A，板與加固筋之間角焊縫的焊接電流應(yīng)控制在110 A -115 A。 風(fēng)道制作時(shí)4mm鋼板上焊接焊縫的高度并不是越高越好，因?yàn)楫?dāng)焊接電流為一定數(shù)值時(shí)，焊縫的高度取決于施焊時(shí)焊條在同一點(diǎn)停留的時(shí)間。焊縫高度越高，停留的時(shí)間也就越長，停留時(shí)間長了也就必然會(huì)在這

7、一點(diǎn)上產(chǎn)生更多的焊接熱量，也就會(huì)產(chǎn)生更大的熱變形。所以，在焊縫高度滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，焊縫高度是越低越好。 氣割是我們在施工中十分常用的一種工具，但氣割也會(huì)導(dǎo)致4mm鋼板割縫處的熱變形。所以施工中應(yīng)盡量減少氣割的使用，能用磨光機(jī)或無齒鋸的地方應(yīng)使用磨光機(jī)或無齒鋸，以減小鋼板變形。3.2 通過型鋼加固來增強(qiáng)4mm鋼板的剛性。最簡單的辦法就是給鋼板裝上圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的加固筋，但這個(gè)加固筋也不是能隨便上的。比方說在設(shè)計(jì)加固筋垂直方向上加裝臨時(shí)加固，由于4mm鋼板的膨脹是由受熱點(diǎn)向四周膨脹的，所以這種臨時(shí)加固筋反而妨礙了4mm鋼板的正常膨脹，造成鋼板變形。關(guān)于這一點(diǎn)，我們在施工過程中已得到了驗(yàn)證。而且，圖

8、紙?jiān)O(shè)計(jì)加固筋在安裝時(shí)也是有講究的，具體來講就是應(yīng)該順著鋼板的長度方向來安裝。因?yàn)槲覀兯褂玫?mm鋼板從鋼廠一生產(chǎn)出來時(shí)都是成卷的，是熱軋后剪切成一張張的鋼板后運(yùn)到施工現(xiàn)場的。所以，雖然鋼板放到地面上是平的，但在完全失重的狀態(tài)下卻不是。因此，順著4mm鋼板板長方向安裝加固筋才能很好的控制鋼板的這部分內(nèi)在應(yīng)力，使鋼板真正的平整起來。對(duì)于這一點(diǎn)，我們也在施工中得到了很好的驗(yàn)證。3.3 減少外力對(duì)4mm鋼板變形的影響。大家知道，當(dāng)風(fēng)道制作完畢后，與風(fēng)道4mm鋼板相連的最多的就是圖紙上設(shè)計(jì)的加固筋了，而且一道彎曲的加固筋足以使一塊4mm鋼板彎曲變形。因此，在加固筋安裝前，我們應(yīng)對(duì)所有加固筋型鋼進(jìn)行檢查

9、，發(fā)現(xiàn)變形的型鋼需校直后方能作為加固筋使用。（采取措施后的實(shí)際效果，如右圖）4 風(fēng)道制作中4mm鋼板發(fā)生變形后的校正風(fēng)道制作中4mm鋼板是極易發(fā)生變形的，一旦發(fā)生變形且超過驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，我們就需要對(duì)變形的部位進(jìn)行校正，以下推薦幾種較好的校正方法。4.1 當(dāng)4mm鋼板的拼接焊縫焊完，且尚未安裝加固筋時(shí)，可以在變形的焊縫上覆蓋一塊較厚的鋼板，然后使用大錘大力砸覆蓋的厚鋼板，使讓4mm鋼板產(chǎn)生變形的應(yīng)力得到釋放，釋放后4mm鋼板就可以變得平整。但這種方法存在一種隱患，就是砸完后的焊縫有可能產(chǎn)生裂紋，裂紋的危害是眾所周知的。所以，砸完后必須仔細(xì)檢查焊縫，發(fā)現(xiàn)裂紋及時(shí)挖除并補(bǔ)焊。4.2 當(dāng)整件風(fēng)道組裝完成后

10、，仍有4mm鋼板變形超標(biāo)的時(shí)候。這時(shí)應(yīng)先檢查變形超標(biāo)鋼板周圍的加固筋是否存在變形現(xiàn)象，如果加固筋變形，則必須先將變形的加固筋校直。加固筋校直后就可以按照以下兩種方法對(duì)4mm鋼板進(jìn)行校正。 第一種方法是將變形部位的4mm鋼板用氣割開出一條約為2mm的縫（可根據(jù)鋼板變形的厲害程度作出適當(dāng)調(diào)整），清除完割縫上的氧化鐵后，將割縫對(duì)齊后重新焊接。這種方法可以較好的消除變形，但它的缺點(diǎn)是會(huì)多出一道校板焊縫，從而影響了風(fēng)道的整體美觀。 第二種方法就是用割矩在變形的4mm鋼板處烤點(diǎn)來校正鋼板。先要在變形鋼板的凹面選擇要烤的點(diǎn)，選點(diǎn)的原則是點(diǎn)與點(diǎn)的間距約為150mm，選點(diǎn)應(yīng)比較均勻，選的點(diǎn)應(yīng)覆蓋整個(gè)變形區(qū)域。然

11、后做一個(gè)龍門架（建議采用10槽鋼），將龍門架焊接到變形的4mm鋼板部位凸起側(cè)的加固筋上，在鋼板變形部位的凸面上墊上一塊20mm鋼板，然后用5T千斤頂頂住20mm鋼板，將變形的4mm鋼板頂平。這時(shí)就可以用割矩烤點(diǎn)了，點(diǎn)烤到略顯暗紅色即可。等到烤完的所有點(diǎn)都完全冷卻后，撤掉千斤頂和龍門架，整個(gè)校正工作也就完成了。這種校正的方法不會(huì)影響到風(fēng)道的美觀，但卻存在著兩個(gè)難點(diǎn)：一是烤的點(diǎn)不好選擇，需要多次操作，反復(fù)積累經(jīng)驗(yàn)才能將點(diǎn)選準(zhǔn)；再一個(gè)就是割矩烤點(diǎn)的火候不好控制，需要較為熟練的氣焊工來操作。整個(gè)方法可參考以上示圖。5 結(jié)論目前，國內(nèi)大型發(fā)電機(jī)組風(fēng)道制作大多采用4mm鋼板，4mm鋼板在施工過程中極易發(fā)生變形，而且這種變形不可避免，但我們可以通過采取以上防變形措施來減少4mm鋼板的變形，并且完全可以將風(fēng)道制作的4mm鋼板的平整度控制在5mm以內(nèi)，達(dá)到火電施工質(zhì)量檢驗(yàn)及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（加工配制）要求的優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，此方案值得推廣應(yīng)用。參考