電站鍋爐鋼結構常見缺陷及原因

袁奮

摘? 要：燃煤電站鍋爐設備在運行中大多要承受高溫、高壓等高負荷的作用，鍋爐鋼結構作為支撐整個電站鍋爐設備的受力結構，在鍋爐機組運行過程中一方面承載著鍋爐受熱面、四大管道、內部汽水介質、預熱器等設備的荷載;另一方面還承擔了地震及風荷載等自然條件給予的水平力作用;以及鍋爐機組運行過程中產生的疲勞荷載。這些都對電站鍋爐鋼結構的穩(wěn)定性和安全性造成很大的影響，如果不能保證鍋爐鋼結構的安全性，極有可能導致嚴重的生產事故，因此必須對電站鍋爐鋼結構生產安裝過程中的缺陷進行研究，并找到相應的應對措施，以保證我國電站安全運行?；诖?，文章對電站鍋爐鋼結構常見的缺陷進行了分析，以了解產生此類缺陷的原因，最后結合實際情況提出了相應的解決措施，希望通過文章的研究能夠給相關技術及操作人員一定的借鑒。

關鍵詞：電站鍋爐;鋼結構;缺陷;原因;措施

中圖分類號：TK226? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）24-0136-02

Abstract： Most of the coal-fired power station boiler equipment has to bear the action of high temperature， high pressure and other high load in operation， and the boiler steel structure is used as the force structure to support the whole power station boiler equipment. In the process of boiler unit operation， on the one hand， it carries the load of boiler heating surface， four pipes， internal steam and water medium， preheater and so on. On the other hand， it also bears the horizontal force given by natural conditions such as earthquake and wind load， as well as the fatigue load produced during the operation of boiler units. All these have a great impact on the stability and safety of the steel structure of the utility boiler. If the safety of the steel structure of the boiler cannot be guaranteed， it is very likely to lead to serious production accidents. Therefore， it is necessary to study the defects in the production and installation of the steel structure of the power station boiler， and find the corresponding measures to ensure the safe operation of the power station in our country. Based on this， this paper analyzes the common defects in the steel structure of power station boiler in order to understand the causes of such defects， and finally puts forward the corresponding solutions according to the actual situation. It is hoped that the research of this article can give some reference to the relevant technology and operators.

Keywords： utility boiler; steel structure; defect; reason; measure

1 概述

電站鍋爐鋼結構的主要作用是保證鍋爐整體穩(wěn)定性，確保電站鍋爐安全、可靠的運行。鋼結構在運行中承擔了大部分的荷載力和壓力，例如在機組運行過程中承受了汽水系統(tǒng)以及保溫系統(tǒng)等零部件的靜載荷，還負擔著機組運行過程中振動產生的疲勞負載，因此對電站鍋爐鋼結構進行合理的布置設計，保證其質量和安全性顯得至關重要。近年來，隨著社會經濟的發(fā)展和科學的進步，電站鍋爐鋼結構設計、生產及安裝已達到國際先進水平，顯現(xiàn)出了一流的中國制造業(yè)水平，產品已從國內市場逐步走向世界。但同時，我們也必須承認，現(xiàn)階段我國電站鍋爐鋼結構也存在著一些不可忽視的缺陷，在設計、生產及安裝過程都要引起重視。因此，我們對電站鍋爐鋼結構常見的缺陷及原因進行研究分析和探索。

2 電站鍋爐鋼結構常見缺陷

2.1 鋼結構立柱翼板母材夾層

電站鍋爐鋼結構中一個常見的缺陷是鋼結構立柱翼板母材存在夾層。對于板厚比較大的翼板，技術人員在對立柱翼板母材進行厚度檢測時，發(fā)現(xiàn)立柱翼板的真實厚度要遠大于用超聲波測厚儀檢測出的厚度。為了保證檢測的準確性，技術人員使用標準試塊對超聲波測厚儀進行了校準后發(fā)現(xiàn)其指示正常。為了檢測是否存在夾層，檢測技術人員采用縱波直探頭對翼板進行了超聲波檢測，得到肯定結果。鋼結構立柱翼板母材存在夾層會嚴重降低桿件的強度，影響鋼結構的穩(wěn)定性及安全性，因此為了不影響電站鍋爐機組的正常運行，需要對厚度較大應該對翼板進行超聲等檢查，對此類現(xiàn)象加以嚴格控制。

2.2 鋼結構腹板拼接時，對接焊縫未焊透

鋼結構腹板拼接時，對接焊縫未焊透也是一個較為常見的鋼結構缺陷。在對鋼結構進行焊接時，如果接頭的根部沒有完全熔透就極易產生未焊透現(xiàn)象。未焊透是一種較為嚴重的缺陷，極易使鍋爐鋼結構出現(xiàn)間斷或者突變，在一定程度上降低了焊縫的強度，甚至嚴重時可以導致鋼結構出現(xiàn)裂縫。因此，在實際制造生產中，嚴禁出現(xiàn)未焊透情況。從產生原因上進行分析，導致這一現(xiàn)象的主要原因可能是：（1）焊件裝配間隙或者坡口的角度不夠、鈍邊過厚、焊條直徑過大，焊接電流不足以及電焊電弧過長等。（2）進行管子對接安裝時，由于間隙過窄導致焊接操作出現(xiàn)障礙，產生未焊透情況。（3）組對間隙不一致，或者進行多個焊口同時焊接，當一個焊口焊接完成后導致其它尚未完成焊接的焊口間隙減小，導致它們在焊接過程中出現(xiàn)未焊透缺陷。

為了防止以上情況產生，技術操作人員在進行鋼結構焊接時應該選擇適當?shù)钠驴诔叽?、焊接電流以及焊接速度，另外操作人員應該從焊接最困難的部位開始起弧，并選擇在受到最小障礙的地方收弧，防止由于焊接障礙影響操作人員視線，降低焊接質量;第三，應該保證焊接時的溫度，為了保證焊頭的溫度，最好采用兩人對焊的方式進行焊接。焊接對接焊縫未焊透通常會造成較為嚴重的影響，因此一旦發(fā)現(xiàn)鋼結構存在此類問題，電站應該要求鍋爐制造廠商進行全規(guī)模復檢，確保鍋爐鋼結構不存在未熔透焊接缺陷。

2.3 母材坡口或焊縫金屬未熔合

母材坡口或者焊縫金屬如果沒有完全熔合，也會對鋼結構焊接質量產生影響。如果在進行焊接時，焊接電流不足或者焊接速度過快，就會降低焊接處的熱量，導致母材坡口先進行焊接的焊接材料不能夠被充分的熔化;其次，如果焊接時使用的焊接電流過大，會使后半根焊條溫度過高而快速熔化，甚至在母材的邊緣還沒有熔化時，已經熔化的焊條金屬就覆蓋在了鋼結構表面，也會影響焊接金屬的熔合度;第三，焊件散熱速度過快，或者焊接起始處溫度不足，導致鋼結構母材的開始端沒有發(fā)生熔化現(xiàn)象;第四，鋼結構母材的坡口發(fā)生了氧化反應，或者坡口處存在沒有清理的污跡，在焊接時，氧化物或者污跡沒有被熔化就被熔化的焊條覆蓋住，也會造成鋼結構表面或者邊緣存在未熔合情況;最后在鍋爐安裝過程中，如果同一條焊縫焊接時出現(xiàn)了停弧，就會出現(xiàn)“冷接頭”，這種“冷接頭”也是導致焊接金屬未熔合的主要原因。

為了有效避免母材坡口或者焊縫金屬未熔合的情況發(fā)生，首先應該保證在進行焊接時，焊條和焊距的角度符合規(guī)定，同時時刻注意觀察母材坡口兩側的熔化情況;其次，應該盡量選擇稍大一些的焊接電流進行焊接，在焊接過程中注意控制焊接速度，保證焊接速度不會過快或過慢，時熱量的增加能夠將母材或者前一層的焊接金屬充分熔化;第三，如果在焊接過程中發(fā)現(xiàn)焊條偏心，應該及時停止操作并進行調整，保證電弧方向恰當正確;第四，在焊接前應該對母材坡口進行仔細觀察，觀察其是否被氧化或者坡口處是否存在污跡，如果被氧化或者存在污跡則應該采取適當?shù)拇胧┘右郧謇砗笤龠M行焊接;第五，應該根據實際情況選擇適當長度的焊絲，盡量避免或者減少在操作過程中更換焊絲。

2.4 翼板腹板加勁板連接角焊縫焊接質量不合格

翼板腹板加勁板連接角焊縫焊接質量不合格，具體表現(xiàn)為鋼結構中存在翼板加強板，腹板與加勁板之間的角焊縫處存在大量的氣孔、焊瘤以及夾渣。其中導致角焊縫處出現(xiàn)大量氣泡的原因是在焊接過程中，產生的氣泡在熔池金屬凝固時沒有溢出，焊接母材坡口邊緣如果存在水跡、污漬或者銹跡，會導致氣孔的出現(xiàn);另外如果焊條或者焊劑沒有按照規(guī)定進行焙烘，或者焊芯出現(xiàn)銹跡也會導致氣孔出現(xiàn)。第三，如果使用的焊弧過長或者焊接的速度過快也有可能導致氣泡出現(xiàn)。氣泡的出現(xiàn)會占有一定的空間面積，使焊接的有效截面減少，從而降低焊接金屬間的穩(wěn)定程度。預防焊接過程中產生氣孔有如下幾個方法：第一，進行焊接時應該保證焊接電流大小適當，焊接速度不快不慢;第二，在進行焊接前，對坡口進行仔細的清理，保證坡口表面清潔;第三，應該嚴格根據相關規(guī)定對焊接材料進行焙烘和管理，在焊接過程中嚴禁使用質量不過關的焊條。

“夾渣”指的是掉落在焊縫中的焊渣，如果焊縫中存在熔渣，無疑會降低金屬間的有效焊接面積，從而降低焊縫的強度和密閉性。夾渣存在的原因主要包括：（1）坡口角度過小，或者焊接電流大小、焊接速度不當，這些都容易在焊接過程中產生大量的糊渣，殘留在焊縫中影響焊接質量。（2）在使用堿性焊條進行焊接時，如果電弧長度過長，或者電弧的正負極錯誤，也會產生夾渣情況。（3）焊接完成后進行封底時，如果焊絲偏離了焊接中心也可能出現(xiàn)大量的熔渣。防止產生熔渣、夾渣的主要措施有：（1）選擇適當?shù)钠驴诔叽?。?）對坡口進行認真檢查清理。（3）選擇適當?shù)暮附与娏骱秃附铀俣取?/p>

（4）對于封底焊渣應該及時予以清除。

“焊瘤”指的是在對金屬進行焊接時，熔化的焊條金屬沒有進入焊縫而是流淌到焊縫外部沒有熔化的金屬母材上形成的金屬瘤，如果鍋爐鋼結構表面出現(xiàn)焊接焊瘤，一方面會嚴重影響鍋爐的外表美觀性，另一方面，焊瘤的存在還容易導致焊接過程中存在焊渣。焊接過程中出現(xiàn)焊瘤的主要原因是焊接操作人員操作不熟練導致熔池溫度過高，金屬發(fā)生凝固并緩慢下墜。預防焊接時產生焊瘤的主要方法有：積極培養(yǎng)焊接操作人員操作技術、對熔池的溫度進行嚴格控制并保持均勻焊接。

2.5 焊接中局部變形

鍋爐鋼結構在焊接過程中出現(xiàn)局部變形的原因有：（1）鋼結構的外形尺寸變大，加工零件的強度不足，在焊接過后可能會發(fā)生局部變形。（2）焊接零件的焊縫分布不夠均勻，變形程度與焊縫的分布數(shù)量成正比，焊縫多的部位其變形程度也會較大。（3）焊接操作人員操作不規(guī)范，沒有進行對稱分層和分段處理。（4）進行焊接操作時，焊件放置位置不平整，焊劑應力釋放不均導致產生局部變形。預防焊接過程中局部變形的方法有在進行鍋爐結構設計時應該盡量使工件分布對稱均勻，在焊接時應該對主要焊縫和收縮量大的焊縫進行優(yōu)先處理，它們焊接完成后再處理次要焊縫和收縮量較小的焊縫，在焊接工件時應該及時進行翻動，焊件即便出現(xiàn)變形也會大部分加以抵消，最后可以通過增加工件的強度對焊接變形加以控制，如此能夠更好地保證鋼結構構件的焊接質量。

3 結束語

總結來說，以上即為作者通過多年工作經驗總結出的電站鍋爐鋼結構常見的缺陷，本文對這些常見缺陷進行了研究，對可能成因進行了試探性的分析，并結合實際情況對于如何有效預防和控制提出了可行的建議，為我國電站鍋爐建設提供了一定的經驗。

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