大型電站鍋爐鋼結構安裝技術探討

范志忠

（福建省工業設備安裝有限公司，福建 福州 350011）

鍋爐鋼結構是電站鍋爐最重要的結構和承載部件之一，它是支承和固定鍋爐本體各部件，并維持它們之間的相對位置，保證鍋爐安全運行的空間結構，系建筑結構的一個分支。從整臺鍋爐的金屬耗量上看，鋼結構占1/3以上，從整個鍋爐設計工作量上看，鋼結構占1/3，從鍋爐安裝工期節點看，鋼結構的大板梁就位，是標志性里程碑節點，鍋爐鋼結構安裝又是整個鍋爐安裝中高空作業點最多風險最大的作業?？梢婂仩t鋼結構的安裝對整個鍋爐建造質量和經濟效益影響很大，提高鍋爐鋼結構安裝和焊接水平具有重要意義。本工程建設有兩臺百萬千萬超超臨界機組，鍋爐采用某公司的超超臨界參數全懸吊π型鍋爐，為超超臨界參數、變壓直流爐、對沖燃燒方式、固態排渣、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、全鋼構架、全懸吊П型，并預留脫硝空間。鍋爐鋼架的連接，采用高強螺栓和焊接相結合的方式，主要構件材料采用抗腐蝕性能好的高強度低合金鋼。鍋爐柱底板與立柱由廠家焊接后—起供貨，立柱與基礎采用預埋地腳螺栓連接，用砂漿墊塊進行調整，砂漿墊塊現場制作參照（《鍋爐鋼結構柱底板安裝施工工藝卡》Q/ZHDB 208104-2015)。結構主梁與次梁、垂直支撐與柱梁、柱段之間、平撐與梁上連接板的安裝接頭，均采用摩擦型連接的扭剪型高強螺栓連接，主要規格為M16、M22、M24、M30，強度等級為10.9級。爐頂共布置4根大板梁（分別在K2、K3、K4、K5排)，均為疊粱布置。鋼結構由爐前至爐后共布置七排(K1～K7)，五軸(B1～B5)，K列方向為67000mm，B軸方向為61500mm；鋼結構立柱共分9段。主要安裝內容包括各層鋼結構安裝、大板梁安裝、壓力層鋼結構安裝及平臺扶梯欄桿等附屬設施安裝。

1 鋼結構安裝施工組織

1.1 施工組織

鋼結構施工組織包括建立現場施工組織機構，設置施工項目負責人下轄技術負責人和生產負責人，建立健全技術員、資料員、安全員等五大員生產技術保證體系，根據工作區域或工種劃分設立安裝班組（如圖1）。配置主要作業工種有鉗工、焊工、起重工、架子工、電工、庫工，技術員、安全員、質檢員等，特殊作業人員應持有資格證書。做好施工技術準備，如組織技術人員認真審閱圖紙，做好圖紙設計交底和技術交底的準備工作，備齊工程所需的標準圖集等資料，編制施工圖預算、工程材料計劃、勞動力需求計劃級工機具的需要計劃。進行施工組織設計和技術交底，將工程的設計內容、施工計劃和施工技術要求等，仔細地向施工人員講解清楚，落實施工計劃，落實安全技術責任措施。做好現場定位樁的測設工作，完成工程的定位放線工作等。做好施工設施的配備與力能布置。如現場施工用電源三級盤布置，照明用大燈布置，現場臨時倉庫設置，消防器材定點放置，施工區域圍欄布置，安全通道設置等。設備現場堆放位置平整清理，運輸道路確認保證車輛運輸道路的暢通，吊機行走及站位區域道路經過處理確認，滿足吊裝需要。

圖1 施工組織機構

1.2 大型機具配置

鍋爐鋼結構吊裝主力吊機常用配置有400t履帶吊(2臺），120t平臂吊(第二段結構開吊前進場)。其他450t履帶吊、750t展帶吊、250t履帶吊等根據進度節點適時安排進場。400t履帶吊布置在兩臺鍋爐中間區域，前后方向移動滿足覆蓋區域內的鋼結構的吊裝。450t履帶吊布置在2號鍋爐擴建端，主要吊裝第一段鋼結構。120t平臂吊布置在2號鍋爐擴建端距離BlK4柱6.5米處，作為主力吊機進行覆蓋區域內的鋼結構吊裝。750t履帶吊布置在K7列B3.2～B4.1軸緩裝區域，主要進行部分鋼結構吊裝和大板梁的卸車及吊裝。250t覆帶吊主要站位在鍋爐后面，完成覆蓋區域內的鋼結構吊裝。為了更合理有序進行2號鍋爐房鋼結構吊裝，大型機械可根據現場實際施工進度及施工場地等要求進行調配。

2 鋼結構安裝方案

2.1 主要施工流程工藝

（1）確定緩建及緩裝區域。為保證鋼結構吊裝，需要對運輸通道、大型吊機行走通道、履帶吊站位區域等土建基礎緩建和部分區域鋼結構層進行緩裝處置。

（2）鋼結構吊裝。第一段鋼結構吊裝時采用400t履帶吊和450t履帶吊作為主力吊機，吊裝第二段至壓力層結構的主力吊機為STT2630-120平臂吊和400t履帶吊。爐后K6～K7區域鋼結構可利用250t展帶吊在空余的時間穿插吊裝，大板梁吊裝采用STT2630-120平臂吊和750t履帶吊抬吊就位。吊裝順序為，鋼結構吊裝從爐前往爐后進行單元框架式吊裝。桿件安裝順序按立柱、柱間梁、垂撐、水平撐、次梁進行安裝。柱間梁和垂撐可視實際情況，在地面組裝好同時起吊。以4～8根柱作為一個單元框架，單元框架的劃分主要根據該節各層結構布置情況及地面組裝的范圍來定，第一單元框架吊裝后，依次向旁擴展。每段結構安裝可分區域吊裝、找正及初檢，最后對該段整體驗收。

（3）施工步驟。主要包括設備清點、檢查、劃線，砂漿墊塊制作，基礎驗收，設備及構件地面組合，設備倒運等。整體施工工藝流程見圖2。

2.2 大件吊裝方案

（1）吊裝策劃。大板梁是鍋爐鋼結構中最重最高的部件，所有的大板梁都支放在立柱柱頂的方鋼上。技術要求高，難度大。本項目大板梁卸車由120t平臂吊和250t履帶吊抬吊卸車，吊裝前由750t履帶吊和120t平臂吊抬吊移位大板梁至起吊位置。翻身時考慮使用750t履帶吊和120t平臂抬吊完成，吊裝由120t平臂吊和750t履帶吊抬吊協作完成。為更順暢有序吊裝1號鍋爐大板梁，大型機械可根據現場實際施工進度及施工場地等要求進行調配。

（2）大板梁吊裝就位。大板梁吊裝前應先進行試吊，試吊時同步起升兩臺吊機，將大板粱吊離地面2m處停頓10分鐘，確認各吊機的穩定性完好，然后，同時再起升lm后，同步下降至2m停止。檢查各吊機剎車是否良好，確認無誤后可正式起吊。吊裝過程中，兩臺吊機應緩慢平穩同步升降，按照3m/min控制大鉤起升速度，保證大板梁的水平度，并嚴格控制吊機的變幅防止超載。起升過程中，應安排專人隨板梁起升高度進行監護，實時監護板梁的起吊水平度，發現超標應通知吊機指揮及時進行調整。當大板梁起吊至超過柱頂高度時停止提升，同時旋轉吊機扒桿至就位位置上方緩緩下降，待板梁底部下降至與就位位置上方1m左右時，通知指揮吊機下降，下降過程兩臺吊機應保持平衡，并根據在鍋爐底事先布置好的經緯儀觀察檢查板梁端部的安裝劃線或事先畫好的板梁中心線位置，微調大板梁的水平位置，將大板梁固定就位。同時，在大板梁兩端的前后方向各采用1只5t葫蘆及相應鋼絲繩拉好纜風。

2.3 螺栓連接

（1）螺栓施工工藝：①臨時螺栓施工工藝。臨時螺栓穿裝前，先使用橄欖沖定位，然后，再穿裝臨時螺栓，每個節點穿裝1/3螺孔且不少于2顆，重要節點須穿1/2。②高強螺栓施工工藝。鋼結構螺栓穿裝前，摩擦面應保持干燥整潔，不應有飛邊、毛刺、焊接飛濺物、焊疤、氧化鐵皮、污垢等，摩擦面不應涂漆，如發現有銹蝕應進行除銹處理。穿裝時螺栓應自由穿入螺孔，不得強行穿入。墊圈和螺母的位置和安裝方向應正確不得裝反，螺母帶薄墊圈一面朝里，墊圈有倒角的一面與螺母接觸。扭剪型高強螺栓的連接件只有一只墊圈，裝在螺母一側，終緊后的螺栓不得重復使用。

（2）高強螺栓緊固。扭剪型高強螺栓的緊固分為初緊和終緊兩個步驟，對于大型節點須分為初緊、復擰、終緊三個步驟，復擰扭矩等于初擰扭矩，初擰扭矩為終緊扭距的50%左右。手緊螺栓穿裝后，先用普通扳手略作緊固，初緊用電動初緊扳手的對各種不同規格的螺栓施以不同的扭矩進行初緊，初緊扭矩值參照設計要求。終緊初擰或復擰后的高強度螺栓應在螺母涂上顏色標記，然后，用電動扳手進行終擰，直至擰掉螺栓尾部梅花頭。

圖2 整體施工工藝流程

3 常見質量通病及防控措施

3.1 常見質量通病

鋼結構立柱吊裝前基礎沒有鑿毛處理，二次灌漿前基礎未清理干凈。二次灌漿后，灌漿料養護強度未達到設計要求開始吊裝。構件表面機械或表層損傷，泥沙或油污污染。鋼結構安裝尺寸偏差超過規范規定的允許偏差。高強螺栓連接摩擦面表面外觀質量不合格。高強螺栓連接副安裝時，錯將螺母帶圓臺面的一側朝外，或錯將墊圈有倒角的一側朝內無倒角的一側朝螺母，不放墊圈或放數個墊圈等。

3.2 預防措施

開吊前，立柱基礎全部經過復測后進行鑿毛處理并經各方驗收確認。二次灌漿前，按照灌漿要求對基礎進行清理和濕保，經監理驗收合格后方可灌漿。構件在運輸及裝卸過程中，應采取相應的防涂層損傷和機械損傷措施，減少不必要的修補工作。構件堆放場地盡可能保持整潔，安裝前應及時清除泥沙、油污等臟物。對構件表面出現的涂層損傷和機械損傷，應按工藝要求及時進行修補。檢查和校準測量儀器是否完好，計量檢定是否過期，確保測量儀器的精度。鋼結構安裝、找正嚴格按照程序要求進行，尺寸嚴格控制在規范規定允許偏差范圍內。安裝高強螺栓連接副前應做好節點摩擦面的清理，不允許有焊疤、焊接飛濺物、飛邊、毛刺、鐵屑、油污、氧化鐵皮等。采用鋼絲刷沿受力垂直方向除去浮銹，清除摩擦面上誤涂或濺涂的油漆并保持干燥、整潔，不得在雨天進行安裝。高強螺栓連接副應嚴格按照規范規定的螺母、墊圈方向組裝。不同批號的螺栓、螺母、墊圈不得混雜使用。扭剪型高強螺栓連接副組合件為一個螺栓一個螺母和一個墊圈。大六角頭高強螺栓連接副組合件為一個螺栓一個螺母和兩個墊圈。凡組裝不正確的，應拆除重新組裝，扭剪型高強螺栓和連接副如已終緊應拆除更換，不得重復使用。

4 結語

大型電站鍋爐鋼結構安裝施工組織，技術要求高，多機具配合，高空多工種交叉作業安全風險大。良好的施工組織設計、合理的機具配置、科學的吊裝方案有利于保證安裝質量，確保鍋爐安全運行。