王宏亮

【摘? 要】近年來，先進工業(yè)科技指導(dǎo)下鍋爐設(shè)備的改造技術(shù)日趨成熟，為火電廠建設(shè)提供了科學(xué)的指導(dǎo)方案。未來社會用電需求量持續(xù)增多，火電廠鍋爐運行過程中承受的荷載越來越大，鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制造階段必須加強工藝方案的改進。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu);制造;設(shè)計

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計是專業(yè)性很強，特殊性很強的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計分支，涉及專業(yè)廣，技術(shù)難度大，只有鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計者和相關(guān)單位共同努力，才能使鍋爐鋼結(jié)構(gòu)得到更好更快的發(fā)展，滿足社會需求。

一、鍋爐鋼結(jié)構(gòu)初步設(shè)計

初步設(shè)計的主要工作內(nèi)容是依據(jù)鍋爐整體的初步設(shè)計方案來確定鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的布置方案、保證鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的承載力和控制變形并且考慮建設(shè)地的環(huán)境條件來選取合適的鋼材、初步確定鍋爐鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的截面類別和合理尺寸、選擇鍋爐鋼結(jié)構(gòu)各類節(jié)點的連接方案等。

對于不同的爐型，其鋼結(jié)構(gòu)的布置方案是不一樣的，要仔細的甄別鍋爐本身的結(jié)構(gòu)特點，并與設(shè)計院各種管道的布置方案相互配合，選擇承載性能、整體性能良好，剛度均勻的結(jié)構(gòu)體系。

在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的布置方案選擇上還要認真思考下列的幾個問題：

柱和梁必須綜合考慮，包括柱距的計算和梁的布置，因為柱子數(shù)量盡可能的少和梁的跨度小是矛盾的;確認所需剛性平臺（水平支撐）的層數(shù)，水平支撐的布置直接控制著柱子的計算長度，決定著柱子的穩(wěn)定承載力;確定垂直支撐的布置，最初引進國外技術(shù)時都是將垂直支撐布置在鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的主跨，可以防止水平力引起的上拔力，后來為了更方便的布置工藝管道，將其改進為布置在副跨，通過設(shè)置地腳錨栓來抵抗可能產(chǎn)生的上拔力;頂板的布置要配合吊桿和頂部連接管，頂板梁格懸吊荷載非常大，是主要承重部件，因此一般大板梁截面尺寸很大，應(yīng)特別注意制造、運輸和安裝的限制。

對于鋼結(jié)構(gòu)材料的選取，由于鍋爐鋼結(jié)構(gòu)柱子、承重梁、垂直支撐等桿件主要控制因素一般是強度值，所以我們通常選擇高強度的低合金鋼做材料;對于撓度控制的框架連系梁和一般梁等其它桿件則通常是選擇碳素結(jié)構(gòu)鋼做材料;另外還要注意工作溫度，合理選材防止脆斷。

而在選擇鍋爐鋼結(jié)構(gòu)各個節(jié)點的連接方案時，要依據(jù)鍋爐技術(shù)協(xié)議、建設(shè)地點實際情況結(jié)合具體的鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的布置方案，來獲得合理的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的連接方案。如無特殊要求，大機組鍋爐鋼結(jié)構(gòu)各節(jié)點連接宜選高強螺栓，輔以焊接，而小機組鍋爐則通常采用全焊接連接的方式。

二、鋼結(jié)構(gòu)拼接的技術(shù)要點

對于燃燒鍋爐而言，理論上在制造鋼結(jié)構(gòu)時應(yīng)避免拼接，盡可能一次性完全組裝成套結(jié)構(gòu)。但實際制造過程常遇到多種問題需要進行鋼結(jié)構(gòu)拼接處理，以組裝成性能趨于完善的鍋爐設(shè)備。若鍋爐設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)制造必須拼接處理，則需注意一些相關(guān)事項且選用合適的拼接技術(shù)，其重點表現(xiàn)與焊縫技術(shù)、對稱技術(shù)等兩個方面。

2.1焊縫技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)焊縫大小對其日后使用性能有較大的影響，焊縫過大易造成瞬間性斷裂問題，鍋爐燃燒利用面臨著潛在的安全隱患。需拼接時，應(yīng)在下料前充分看清圖紙，認真排料，保證拼接焊縫之間的錯開距離或拼接焊縫與相鄰焊縫之間的錯開距離符合標準的要求：錯開距離應(yīng)≥200[2]。梁、柱或板梁上的拼接焊縫與托架或隔板的焊縫應(yīng)錯開，錯開距離應(yīng)≥100。

2.2對稱技術(shù)

顧及到鋼結(jié)構(gòu)整體力學(xué)作用的均衡性，為防止受力荷載過大而引起的異常變形，必要時采用對稱技術(shù)進行加強處理，增強拼接位置的抗裂性能。如：型鋼拼接部位必須裝焊加強板，加強板的規(guī)格尺寸應(yīng)按照有關(guān)標準的要求進行。由于裝焊加強板增加了鍋爐設(shè)備的自重力，焊接時盡可能使加強板的裝配位置保持對稱，讓鋼結(jié)構(gòu)均衡地承受重力荷載。

2.3開坡技術(shù)

型鋼是鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制造的主要材料，憑借其獨特的結(jié)構(gòu)性能得到了普及應(yīng)用。制造工藝里添加開坡技術(shù)，能夠維持型鋼具有適宜的坡面度，方便了后期的焊接處理，維持了良好鋼結(jié)構(gòu)性能。如：型鋼的拼接部位應(yīng)開坡口以利于焊透，加強板的覆蓋部位，其余部位應(yīng)開型對稱雙面坡口，如：坡口角度一般采用32.57±2.5，鈍邊1±，坡口氣割面應(yīng)修磨光。

三、鋼結(jié)構(gòu)的裝配技術(shù)

裝配是把制作好的鋼結(jié)構(gòu)與鍋爐設(shè)備組裝起來，使其應(yīng)用到鍋爐設(shè)備運轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)中。鋼結(jié)構(gòu)裝配與制造工藝是密切相關(guān)的，所有裝配工序均是根據(jù)制造工藝方案而定，技術(shù)人員必須控制好鋼結(jié)構(gòu)裝配技術(shù)的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)裝配工藝需注意裝配前、裝配中、裝配后等幾個方面的要求。

3.1裝配前

鍋爐鋼結(jié)構(gòu)裝配工藝設(shè)計是一個系統(tǒng)性的流程，裝配前是制作工藝的首要步驟。具體措施：校驗。已經(jīng)制作成形的小型結(jié)構(gòu)需經(jīng)過校驗處理，保證其結(jié)構(gòu)性能與鍋爐設(shè)備相配套。如：應(yīng)確保型鋼與鋼板的扭曲度、旁彎度、直線度均已校正至符合標準要求。清理。及時清除細小雜質(zhì)是保證裝配質(zhì)量的前提，裝配前需把待焊處的油、銹等污物清理干凈，防止鋼結(jié)構(gòu)裝配出現(xiàn)細小的空隙。

3.2裝配中

裝配過程是執(zhí)行鋼結(jié)構(gòu)制造方案的關(guān)鍵，裝配質(zhì)量基本上決定了鍋爐設(shè)備外在的使用性能。具體措施：組裝。組合件中相鄰零件上的拼接焊縫錯開距離，梁和柱的裝配必須在平臺或等高定位架上進行，同一梁或柱的兩根型鋼基準端面必須對齊。注意型鋼長度，允許拼接的接頭數(shù)最短拼接長度。固定。裝配時應(yīng)將型鋼可靠固定，斷面尺寸符合圖紙和標準要求后裝焊工藝支撐，裝焊工藝支撐后應(yīng)再次測量斷面尺寸。

3.3裝配后

完成鍋爐鋼結(jié)構(gòu)裝配并不意味著工作已結(jié)束，裝配后期還需進行必要的結(jié)構(gòu)維護，以充分提高鍋爐的鋼材性能，這也是制造工藝中重點提及的內(nèi)容。具體措施：調(diào)試。特定條件下啟動鍋爐進行調(diào)試，觀察鋼結(jié)構(gòu)是否處于穩(wěn)定的狀態(tài)，有異常情況要檢查裝配構(gòu)件的組合程度。維護。定期檢查維護鋼結(jié)構(gòu)，如：焊接縫連接情況，鋼構(gòu)件變形情況等，出現(xiàn)異常問題及時維修處理。

四、鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改造

火電站建設(shè)初期需加強鍋爐鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改造，使鍋爐設(shè)備組裝后的功能得到全面升級。

4.1選材

選擇合適的鋼筋材料是保證鍋爐結(jié)構(gòu)性能的基本要求，鍋爐鋼結(jié)構(gòu)制造應(yīng)使用型號、性能等指標相符合的材質(zhì)，這樣才能實現(xiàn)較高的強度性能。設(shè)計人員根據(jù)鍋爐型號及性能改造的要求，采用力學(xué)特點、化學(xué)成分等相匹配的鋼材，鍋爐結(jié)構(gòu)承載能力得到體現(xiàn)，為鍋爐設(shè)備的生產(chǎn)操作創(chuàng)造條件。從成本角度考慮，保證性能達到鍋爐裝配前期下盡量購入廉價的鋼材。

4.2試驗

試驗是為了檢測出不同型號鋼材的性能，判斷其是否符合鍋爐設(shè)備的結(jié)構(gòu)特性。我國行業(yè)標準規(guī)定，燃燒鍋爐焊接使用的鋼材都要接受復(fù)試驗收，及時發(fā)現(xiàn)鋼材的性能缺陷，提前換用高性能鋼材進行組合制造。如：質(zhì)檢人員可隨機性抽取某一批鋼材，進行強度、溫度、拉力等多方面的測試，重點掌握材料的抗溫、抗裂性能，鋼板不同組合方式下性能的變化特點等。

結(jié)語

火力發(fā)電是現(xiàn)代電能生產(chǎn)的主要方式，其利用熱能、機械能、電能等三者之間的轉(zhuǎn)換，最終產(chǎn)出電能供應(yīng)給客戶使用。鋼結(jié)構(gòu)是鍋爐設(shè)備的核心構(gòu)成，合理地應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)制造工藝技術(shù)是保證其結(jié)構(gòu)性能的重要條件。既能增強鍋爐燃燒的抗溫、抗裂、抗變形等性能，又能保證企業(yè)正常的熱能產(chǎn)量。

參考文獻：

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