大板梁的制作工艺

大板梁的制作工艺

王海兵

中国十五冶金建设集团有限公司湖北黄石435000

摘要：大板梁是锅炉结构中的主要受力构件，它主要承受锅炉震动载荷.其质量的控制直接影响着整个锅炉框架的稳定性，故在制作过程中严格控制各工序的加工精度，对提高大板梁的质量非常重要.本文对大板梁的材料及加工要求进行了叙述，并归纳了其主角焊逢的焊接工艺评定项目.

关键词：大板梁；质量控制；加工精度

1概况

大板梁用于锅炉框架结构中承受气包的承重梁，主要受震动载荷，截面高度一般H≥1.6m，以下就大板梁的材料、加工、组装、焊接进行叙述。

2材料要求

2.1钢材及焊材必须具有符合标准及有关合同要求的质量保证书，且实物与质保书的内容完全一致。否则应拒绝验收和检验。

2.2钢材来料应检查以下几项：

a.表面质量和尺寸偏差；

b.化学成分分析；

c.常温拉伸性能；

d室温弯曲试验；

2.3钢板厚度δ≥60mm必须逐张进行100%的超声波检验，钢板质量等级为Ⅳ级合格。

3加工制作要求

3.1号料

3.1.1大板梁号料前首先由样房按照板梁拼接图所规定绘制排版图，报有关部门审批，审批合格后方可投料。

3.1.2号料时应在翼板和腹板长度方向上留出50mm左右的荒料，成型后用半自动切割机二次切型号净料（号净料时应以长度方向中心线为基准划出两端的切头线，严禁手工切割），保证切割边缘的直线度，腹板宽度方向应留出1～2mm焊接收缩余量。

3.1.3大板梁不允许有向下垂直挠度，故板梁腹板下料时，应按1/1500起拱，成抛物线形，起拱度10mm＜f＜15mm（f为挠度）。

3.1.4钢板下料一律采用半自动切割机进行下料。切割边缘的割纹深度＜0.2mm，局部缺口深度＜1mm，超出此规定的缺陷要进行修补磨平。

3.1.5板梁的翼板平度可采用七辊平板机进行平直，翼板在接完料后平直时应在对接焊缝处进行加热（加热温度控制在950℃），以免平直时将焊缝处拉裂。

3.1.6腹板由于截面宽度较宽，不能一次用七辊直接进行平直，可采用分两片进行平直，然后进行对接，对接时应做适当的反变形。

3.1.6钢板的旁弯可采用火焰矫正，加热温度不得超过950℃。且在加热时应不断地移动割炬，以防止局部过热，严禁用液体或冷风进行急冷。

3.1.7钢板平面度公差1/1000，高强螺栓孔部位平面度≤1mm，旁弯≤3mm，矫正后的钢材表面不应有明显的凹面或损伤，划痕深度≤0.5mm。

3.1.8钢板的坡口加工应采用刨边机进行加工。

3.1.9板梁拼接规定

（1）板梁翼板及腹板长度方向的拼接规定：

a.30m＞L＞10m时，允许有3条拼接焊缝；

b.L＞30m时，允许有4条拼接焊缝；

板梁的最小拼接长度应不小于2m；拼接接头采用全焊透结构，利用CO2气体保护焊进行封底，背面焊之前应清根，埋弧自动焊进行填满。

（2）板梁腹板宽度方向的拼接规定：

板梁腹板高度H≥1.6m时，允许有1条纵缝；板梁腹板高度H≥2.6m时，允许有2条纵缝。拼接最小宽度应不小于350mm。拼接焊缝应尽量靠近梁的中部。除图上特殊注明外，组合件内各相邻零件的拼接焊缝中心线彼此错开的尺寸应大于200mm。纵横两个方向的对接焊缝可采用T形交叉，但两交叉点的距离不小于350mm，不允许有十字型接头（板梁拼接形式如图二所示）。

（3）板梁拼接坡口形式：

板梁拼接焊缝，应采用对称X形对接焊缝坡口形式，采用CO2气体保护焊进行打底，埋弧自动焊填满，焊时不能一次性将坡口填满，应往复翻转焊接坡口，以免层间温度相差太大，产生裂纹。

3.2组装

板梁在装配前应先进行喷沙除锈，方可进行组装。

3.2.1大板梁在装配时首先应铺设装配平台，采用卧装法进行装配。

3.2.2在盖板上弹出粉线（即腹板厚度），划出腹板拼装位置线，并点粘挡块，然后用吊车配合进行装配。

3.2.3盖板与腹板的拼装线对齐后用千斤顶顶紧进行定位焊，间隙应≤0.5mm。定位焊必须由电焊工亲自操作。腹板上、下两面与盖板应交错定位焊，焊缝长度不小于100mm，间距300～350，焊角不大于8mm，焊条采用E5015。施焊前应对施焊部位进行预热，预热温度100～150℃。

3.2.4定位焊应避免焊在焊缝端部和拐角处。

3.2.5定位焊完毕后应全面检查定位焊是否牢固，方可进行下道工序。

3.3焊接

3.3.1焊接材料

材质为Q345的埋弧焊，焊丝H10Mn2，焊剂HJ431；手工电弧焊时，焊条采用E5015。

3.3.2焊接过程应注意的问题

（1）平板对接时，板厚δ≥32mm的Q345材料在施焊前，坡口两侧2倍板厚且不小于100mm范围内必须预热至100～150℃方可进行施焊。预热方法可采用火焰加热，应在加热的背面采用测温笔进行测温。

（2）在焊接过程中一条焊缝要连续施焊并焊完，不能间断。焊完后在距焊缝端头100mm及距焊缝边缘50mm处打焊工钢印号。

（3）板厚δ≥25时，所有的对接焊缝应进行100%的磁粉检验，合格等级为Ⅱ级。

（4）工字型焊接时在专用焊接胎具上进行，主焊缝宜采用船形焊法用半自动焊机进行焊接。

3.3.3焊后处理

（1）焊接完毕后采用石灰或石棉覆盖在焊缝上的方法对焊缝进行保温缓冷，以防止焊接裂纹的产生。

（2）板厚δ≥32时，所有的对接焊缝应进行100%的超声波检验，合格等级为Ⅱ级。

（3）工字型组对焊接完毕后，四道主角焊缝应进行100%的磁粉检测。

3.3.4焊接质量要求

（1）对接焊缝应略有余高，但最大余高不得大于3mm，且焊缝与母材之间应平滑过渡。

（2）焊缝外表应整洁、均匀、无焊瘤、凹陷和凸起，焊缝表面不得有裂纹。

（3）焊缝金属与母材及层间应完全熔合，弧坑必须填满。拼接焊缝两端需接引、熄弧板（规格尺寸为：100×100×δ）。焊接完毕后，用火焰切割割去。

（4）板厚大于25mm的对接焊缝去掉引、熄弧板的焊缝两端面应进行100%的磁粉探伤，合格等级为Ⅱ级

（5）任意长度焊缝或热影响区上的咬边深度不得超过0.5mm，对任意300mm长度焊缝内累计咬边长度不得大于50mm。

（6）整体工字型组装焊接完毕后，检查各部位尺寸满足公差要求后，作好记录转下道工序。

4高强螺栓连接要求

4.1以板梁的长度中心线及翼板的宽度中心线为基准划出中间和两侧各组高强螺栓孔位置线；高强螺栓开孔，不准布置在拼接焊缝上，拼接焊缝位置与高强螺栓开孔中心线的距离应大于120mm。

4.2检查高强螺栓孔位置线是否准确。

要求：⑴同一孔群内相邻两孔间中心距偏差小于±0.5mm。

⑵各孔群中心与基准线偏差小于±1.5mm。

4.3以上要求检查合格后，将钻模板固定牢固，用磁力钻进行钻孔，保证钻头与板面垂直。

4.4高强螺栓连接面采用喷砂处理，其摩擦系数为μ=0.5。

4.5摩擦系数试验的试件为10组，制造和施工单位各5组。

4.6采用高强螺栓连接的构件摩擦面应在出厂前应进行清理，采用不干胶塑膜保护。

5焊后热处理要求

5.1大板梁的翼板和腹板间角焊缝焊接完毕后需进行整体热处理。

5.2板梁的受拉翼板（整体受拉或单段受拉），在热切割或与附件焊接结束后应进行热处理。

5.3板厚δ≥38的对接接头焊接完毕后需进行热处理。

5.4热处理温度为600±20℃，升温速度为100～150℃/h，保温1.5h。当构件过长或受热处理条件限制，可采用局部热处理的方法，但热处理部位的加热宽度每侧应至少为接头厚度的两倍，且不小于200mm（可采用履带式加热器进行加热）。

5.5热处理后的构件应作出明显标识，注明“不准引弧”字样。

6组合断面外形公

上、下翼缘板错位≤2mm

7大板梁主角焊缝焊接工艺评定试验要求及评定项目

7.1试验用母材及规格

试板：与产品相同牌号或相同类别的材料，按照产品坡口的尺寸

翼板：T1×W1×L（min）=50（最小）×200×350mm，且不小于实际产品最小厚度。

腹板：T2×W2×L（min）=20×100×350mm。

注：翼板厚度为T1的评定，同时适用于翼板厚度小于T1的焊接接头。

7.2焊接

焊角尺寸：16～20mm，有效焊喉厚度大于或等于13mm。

7.3检验项目

焊后状态焊缝金属力学性能应符合下列要求值：

焊后状态焊缝金属力学性能应符合下列要求值：

（1）σb：470MPa（min）（2）σs：345MPa（min）（3）δ：22%（min）（4）Akv：27J（min）常温（5）如产品在低温室外布置，则还应进行低温冲击试验。

注：a.以上力学性能值适于Q345材料。

b.如采用其它材料还应按相应标准验收。

8结语

按照上述焊接制造工艺方案，制作大板梁，整体预组装后，间隙，上、下梁中心线偏差，及拱度均满足了设计要求，可靠地保证了构件焊接质量与尺寸精度，同时也极大提高了生产效率，降低了工程成本。

参考文献

【1】《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923-2011。

【2】《焊缝无损检测超声波检测技术、检测等级和评定》GB11345-2013。

【3】金属材料入厂验收和检验标准》。

【4】钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82-2011。

【5】埋弧焊用碳钢丝和焊剂》GB/T5293-99

【6】《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》GB/T8110-2008

【7】《工业建筑防腐蚀设计规范》GB5046-2008