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摘 要：电站锅炉一般采用悬吊式全钢结构,锅炉的全部重量通过吊杆、过渡梁、次梁由主梁承担,而主梁再通过立柱把锅炉的全部重量传递到基础上.钢结构均由钢板或型钢焊接而成,钢架承载后,钢结构焊缝将在动、静载荷下承受拉力、剪力或压力等,钢结构焊缝制造质量的好坏,不仅直接影响锅炉安全而且对后续安装进度有很大影响,因此对钢结构焊缝质量的检验应特别重视.
关 键 词：电站锅炉；钢结构；焊接技术；质量
一电站锅炉钢结构钢材焊接工艺选择
电站锅炉钢结构是重要的承重结构,钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢,其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢GB/T700》和《低合金高强度结构钢GB/T1591》的规定.钢材的焊接性首先取决于其化学成分、热处理状态和冶炼方法.其次,钢材的焊接性还与所采用的焊接方法的热过程和冶金过程有关.对于低合金结构钢来说,其化学成分是极其复杂的,其中包括碳及多种合金元素、伴生元素和杂质.硫和磷是结构钢材中的主要杂质,对于钢材的力学性能和焊接接头的裂纹敏感性都有较大影响.硫主要与热裂纹有关,称为热脆,磷主要与冷裂纹有关,称为冷脆.在焊接结构中,结构钢的焊接性能主要取决于碳含量,碳的合适含量应控制在0.12%～0.2%之间,这也是规定焊接承重结构不应采用Q235-A的理由,因为其碳含量不作为交货条件来保证.
在低合金结构钢焊接接头中,冷裂纹是最易产生、最危险的一种缺陷,它可能导致焊接接头的失效甚至整个焊接结构灾难性的破坏,这种裂纹往往也是造成受压和承载部件脆性的主要原因.因此,应该引起我们的足够重视.在低合金结构钢接头中,大多数的冷裂纹是由淬硬组织、氢的富集和约束应力三要素共同作用的结果.冷裂纹是焊接接头冷却到100℃以下温度出现的一种裂纹.这种裂纹通常是在焊后经过一段时间才出现的宏观裂纹,所以也称为延迟裂纹.在某些焊接接头中,冷裂纹的形成与氢在接头中的扩散和集聚直接有关,因此普遍称为氢致延迟裂纹,这也是在低合金钢焊接中选用低氢焊条的主要原因.低合金钢焊接接头中,冷裂纹的形成与接头各区在快速加热和冷却作用下的组织转变密切相关.在实际焊接中采用焊前余热和焊后热处理都可以延长焊接加热和冷却的时间,有利于避免淬硬引起的冷裂纹的产生.另一方面,由于焊接残余应力通常会在热影响区产生裂纹,或与结构工作应力叠加从而造成焊接接头的破坏,采用焊后热处理可以有效消除焊接残余应力.
焊接工艺中的另外一个重要的环节是坡口制备.在设计焊接坡口时,首先应根据设计的最低要求确定焊缝的形式,这主要是针对角焊缝,因为对接焊缝（最常用的就是构件钢板的拼接）通常都是全熔透焊缝.角焊缝的坡口形式主要分为不开坡口、局部焊透坡口和全焊透坡口等三种形式,设计时应避免随便提高对焊接坡口的要求.其次要尽量减少焊缝的横截面积,以降低接头的残余应力,同时也可以减少焊接材料的消耗量.
二对接焊缝
对接焊缝可以采用图1所示的坡口形式.V形坡口张开角一般取60b.当坡口根部间隙加大时,坡口角度可以取45b或30b,甚至更小.其原则是应保证焊条能伸入坡口根部,并便于脱渣.当钢板厚度大于20mm时宜采用双面V形坡口,因为单面V形坡口的焊缝截面积约为双面V形坡口的2倍,不仅焊接工作量加大,接头的焊接变形也会成倍增加,如图2所示.U形坡口与V形坡口相比,U形坡口的加工比较费时,但焊缝截面积可以显著减少,在厚板结构中应优先考虑采用U形坡口.
对接焊缝应略有余高,但最大不得大于3mm,并且焊缝与母材之间应平滑过渡,焊缝表面应整洁、均匀、无溢瘤、凹陷和突起.任意长度焊缝或热影响区上的咬边深度不得大于0.5mm.对任意300mm长度焊缝内累计咬边长度不得大于50mm.
三角焊缝
在角接接头中,焊缝的尺寸决定于构件的设计准则.等强度角焊缝的焊脚尺寸hf（见图3）通常为板厚的3/4.而1/2和1/3强度的刚性连接角焊缝,其焊脚尺寸相应为3/8t和1/4t.实际上大多数刚性连接的角焊缝的应力比1/3强度值还要低.按照强度连接与刚度连接角焊缝的焊脚尺寸hf与板厚t（指连接处较薄板的厚度）的关系可以算出角焊缝尺寸的经验数据,在设计中可以作为重要的参考数据.当然,对于重要或比较特殊的承力接头来说,设计者应根据焊缝的受力状态进行必要的计算.
四结语
电站锅炉钢结构属于重要的承力结构,不论是组合断面、板材拼接,还是连接,都大量使用焊缝,因此焊接设计在结构设计中是非常重要的一部分内容.焊缝的安全是结构安全的基础.设计人员首先应该清楚所设计的焊缝的受力状态、约束条件、使用要求,确定合适的焊缝型式,对于重要的承力焊缝应进行严格的力学计算,图纸中对焊缝的标注必须完整、清晰、规范,需要制造时特别注意的事项也应清楚注明.设计时在确保安全的前提下,还要考虑到施焊的可行性、制造的经济性,方便安装.