低合金耐熱鋼鋼結構工程施工技術

陳 琳

鋼結構框架體系在工業建筑中廣泛應用，普通材質的鋼材已越來越難以滿足工程結構安全、性能指標、經濟適用等的要求。低合金耐熱鋼(12CrMoV)是目前鋼框架，尤其是承重構件多采用的一種鋼材。

1 工程概況

寧夏靈武1號，2號2×1 000 MW發電機組鍋爐廠房，工程結構體系全部采用鋼結構框架。

在主框架中，承重、阻熱、連接關鍵構件——剛性梁及附屬配件的鋼材材質均為低合金耐熱鋼(12CrMoV)。

其中包括剛性梁486件，垂直搭接件572件，張力板572件，角部連接件324件，拉桿及其他構件785件，總加工數量2 739件，加工總量達3 300 t。

低合金耐熱鋼(12CrMoV)屬于空淬鋼，鋼的力學性能在很大程度上取決于鋼的熱處理狀態，應嚴格控制它的裝配、焊接工藝。

2 工程難點分析及對策

結合工程特點，本著節約成本、控制工期、保證質量的原則，制定針對性的可操作工藝文件，落實裝配、焊接實施過程，對鋼材和焊縫的性能與原始熱處理狀態性能進行控制。

1)本工程大部分為異型構件且節點板較多，只有通過計算機分析，現場制作胎具，確定合理的裝配順序，嚴格控制幾何尺寸，來保證構件的拼裝精度要求;

2)低合金耐熱鋼(12CrMoV)由于其自身材質要求，對焊接前、后熱處理技術指標要求極為嚴格，過程中配備專業機具、材料，保證構件焊接質量;

3)構件放樣、組裝前，計算加工、焊接預留量，滿足構件加工過程中的變形需求。

3 工藝流程

低合金耐熱鋼結構施工工藝流程見圖1。

4 操作要點

1)生產前技術準備。a.領取圖紙及相關資料，仔細消化圖紙技術要求，做出針對性的焊接、裝配工藝卡片;b.生產前準備過程中，要做到讀圖準確，技術要求理解清晰，生產操作符合標準要求。

2)材料進場。a.依據圖紙做出工程詳細的備料計劃，落實廠家進行采購。材料進場后，嚴格按規范進行理化復試;b.對所用低合金耐熱鋼(12CrMoV)的原材料，進行光譜定性分析，并出具檢測報告;c.結合工程特點，零部件的角焊縫采用混合氣體［Ar(85%)+CO2(15%)］保護焊，焊絲為 ER55B2V，直徑 1.2 mm，允許采用手工電弧焊，焊條為R317，直徑2.5 mm，4 mm。

3)根據圖紙，對構件利用計算機做出分析表及小樣分析圖，詳化圖紙，明確加工制作精度要求。

4)按照工藝文件中各項技術參數要求，加工制作焊接試件，測定技術參數，指導過程施工。

5)操作鋼平臺的搭設。a.在制作加工現場，搭設滿足工程要求的操作鋼平臺。鋼平臺的基層處理、整體剛度、平整度等符合工程構件加工制作的需要;b.根據工程特點，對鋼平臺進行調平。在5 m×20 m的范圍內，平面度不大于3 mm，局部不大于0.8 mm/m2，確保構件的加工精度及組拼質量。

6)根據小樣分析圖表，施工班組進行下料加工。操作時，結合材料特點預留加工余量，一般控制在20 mm～50 mm，保證裝配完成后的整體尺寸要求。

7)制作零部件加工胎具。a.在操作鋼平臺上根據工程技術數據，放設1∶1制作胎具，并隨不同零部件尺寸的變化而調整;b.結合低合金耐熱鋼構件，尤其是垂直搭接板、角部連接件等在加工制作過程中易發生扭曲、變形的情況，現場制作異型卡具，合理布置、分配它的具體位置，確保構件質量。

8)根據圖紙及分析小樣，加工、制作零部件，并由專人編號，對材質為低合金耐熱鋼(12CrMoV)的鋼材進行熱處理。

9)零部件裝配定位。a.零部件加工完成后，將對應的零件在胎具內進行擺放、點焊，完成構件的裝配定位;b.零部件點焊固定時要牢固、可靠，以防在出胎、吊運過程中焊點開裂，造成事故;c.在裝配過程中，對于部件干涉處允許修銼，但應保證構件的整體尺寸要求;d.構件組裝完成并檢查無誤后，在其適當位置處加設工藝支撐桿，或將兩件背靠背點焊在一起，以防止焊接及熱處理時變形;e.部件裝配完成出胎前，由專人編號，出胎后進行成品保護。

10)構件焊接。a.根據材料在熱處理方面的特殊要求，嚴格按照焊接工藝評定的參數、技術措施，進行機具、材料的配置，部分主要機具表見表1;b.對于低合金耐熱鋼(12CrMoV)的特殊焊接要求，在焊前應對待焊處預熱200℃～250℃(包括裝配定位焊前預熱);c.焊接過程中，應注意構件的對稱施焊，焊接過程不得中斷，焊接時層間溫度控制在250℃～300℃;d.焊接完成后，對構件角焊縫部位應采取覆蓋石棉氈或石棉粉等保溫措施，進行保溫1 h～2 h;e.焊接開始前，仔細處理鋼材表面待焊區域的鐵銹、油污等，保證焊縫的干燥、清潔;f.構件焊接完成后，對所有焊縫區域進行打磨處理，清理飛濺、焊渣，符合探傷要求;g.根據工藝要求，對要求退火的構件、部位，整體進爐進行退火處理，熱處理溫度控制在720℃～740℃;h.按照圖紙及工藝文件要求，按比例對焊縫進行光譜分析及磁粉探傷檢查，保證焊縫質量;i.構件焊接完成后，拆分工藝支撐桿，打磨點焊部位，使之與原母材平齊，光滑過渡;j.根據圖紙設計要求，對構件進行火焰配合機械校形，校形溫度不得大于720℃;k.加強板安裝。在未裝加強板前，應先將［型內側焊接加強板處焊縫，焊接長度約100 mm，以防止裝配加強板后角焊縫無法焊到，加強板之間每500 mm留0.5 mm焊接收縮量(對于安裝件，可試裝后拆下)。

表1 部分主要機具表

11)構件的除銹、防腐。a.鋼結構防腐涂裝是整個工程的重要組成部分，在開始操作前應做好各項準備工作，進行嚴格的技術交底。b.根據圖紙及工藝文件的要求，對構件進行噴砂除銹，除銹等級達到Sa2.5。c.涂裝完成后，構件的標志、標記和編號應清晰完整。

12)復核和檢查。a.在構件出廠前，由專人按照國家規范GB 50205-2001鋼結構工程施工質量驗收規范及相關技術標準，對構件進行復核和檢查。b.做好零件加工、組拼、焊接、熱處理、矯正、噴砂除銹、刷漆、運輸、堆放、安裝就位等工序的檢驗、驗收工作。

5 結語

寧夏靈武1號、2號鍋爐剛性梁及附屬構件，加工制作歷時約兩個月，我們利用本文的方法對材料進行裝配焊接，在充分利用現有資源的基礎上完成了構件的加工任務。

施工過程中，產品質量容易控制，焊縫在熱處理完成后，無損檢測一次合格率達95%，構件的各項技術指標符合規范要求，有效保證了工程質量要求。

［1］ GB 50205-2001，鋼結構工程施工質量驗收規范［S］.

［2］ GB 50017-2003，鋼結構設計規范［S］.

［3］ JGJ 81-2002，建筑鋼結構焊接技術規程［S］.

［4］ 中國鋼結協會.建筑鋼結構施工手冊［M］.北京:中國計劃出版社，2002.

［5］ 中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊［M］.北京:機械工業出版社，2000.