浅析锅炉钢结构的材料选用

2018-12-06陈锐良

商品与质量 2018年44期

陈锐良

阿美科福斯特惠勒动力机械有限公司广东江门 529141

1 锅炉钢结构特点

锅炉根据应用的不同可分为余热炉、CFB锅炉、煤粉炉等锅炉，锅炉种类不一样其钢结构的布置形式也是有很大差别的，但从功能上可以把锅炉钢结构分为柱、梁、护板、顶板、平台、盖板、冷灰外壳、楼梯等，其中柱和梁为主要的承重部件。

目前，大型锅炉钢结构构件众多，工程量大，施工周期长，管理难度大。螺栓数量多，高空穿着和紧固工作量大，增加了施工风险。主要部件均采用10.9级M22和M24六角法兰扭剪型高强度螺栓连接，少量的二次杆焊接。锅炉钢架重量大，柱长，安装调试工作量大，作为锅炉的主要轴承部件，调整锅炉的钢结构。钢结构柱的垂直度和每个框架的尺寸是安装工作的重点。在施工过程中应严格控制质量。

2 锅炉钢结构材料选用遵循的原则

锅炉架通常由Q235钢和Q345钢制成。如果有可靠的基础，可以使用其他等级的钢。实际上，来自美国，日本和德国等国家的钢已被用于锅炉框架。Q235钢和Q345钢的质量标准应符合现行国家标准《碳素结构钢》和《低合金高强度结构钢》的要求。承重结构钢应具有抗拉强度，伸长率，屈服强度和硫磷含量的资质保证，焊接结构应具有碳含量的资质保证，由于A级碳素结构钢不能保证碳含量，Q235-A钢不能用于锅炉架的主要焊接承重结构。

锅炉钢结构设计选材时需要重点考虑以下几个要点：其一要根据钢结构的用途以及性能需求做好钢种选择，有沸腾钢及镇静钢等多种类选择，不过通常在板梁与柱结构上需要选用低合金结构钢，除此以外的元件一般使用普通的低碳钢。其二由于在运行中锅炉构架结构通常不会接触到高温烟气，且运行环境温度不高，因此对其进行强度计算时应以室温作为条件，刚度设计计算也是如此。

3 锅炉钢结构的材料选用的具体思路

根据前文所述的锅炉钢结构选材原则分析，钢结构的所有承重构件都必须根据情况选择具有高强度特性的结构低合金钢材料，比如Q345，Q390等，而不能选择强度性能较差的材料，特别是在一些相地震较为频繁的地区，锅炉钢结构必须确保其稳固性，选用高强度钢材料的同时还必须采用较为特殊的安装与制作工艺来保证钢结构的性能。对一些非承重结构，我们可选范围相对宽泛得多。

在具体施工中由于所选钢材料存在差异，对其进行焊接施工时也应根据其焊接性能进行施工设计，如果针对Q235钢结构进行焊接时就要尽量控制板厚，同时如果Q235钢结构中含有较高的硫碳元素，也容易对其焊接性能造成影响。所以我们在进行锅炉钢结构施工时需选用质量好且所含杂质元素较少的钢材。由于大型锅炉的相应钢结构都不适用焊接工艺，通常都用高强度螺栓进行相应的连接，就要求其螺栓与螺母以及其垫圈等结构都应该是保证强度足够高的钢材，并且这些构件还应该进行热处理其强化其强度性能。锅炉钢结构所使用的材料复杂性，在设计中不仅要综合考量诸多影响因素，还要依照工程需要进行材料选择，对锅炉钢结构进行科学的材料选择有利于保证为锅炉设备整体质量。同时，我们在进行材料选择时也不应忘记其经济性要求。由于低合金钢（Q345）不如碳钢（Q235）稳定，因此它具有高强度并且稍贵。通常，钢结构构件在结构上更加需要并且具有更大的刚度控制[1]。因此，碳钢（Q235）具有成本效益；但是，低合金钢（Q345）用于强度控制杆。它具有成本效益；同时，杆由刚度控制，但强度也很高。选择使用哪一种是不经济的。在这种情况下，它应该是混合的。混合原理：通常，它根据杆分或除以板厚。例如，根据柱，梁，垂直支撑，屋顶子梁等，可以使用碳钢（Q235），但对于大型板梁和主柱，低合金钢（Q345）应该尽可能多地使用；对于薄板，可以使用碳钢（Q235），对于厚板，应使用低合金钢（Q345）。如何合理减轻钢结构的重量也是其经济的重要组成部分，对柱，梁，垂直支撑和水平支撑的不同应力特性采取不同的措施，以最小化凸缘和腹板的厚度，从而可以充分利用构件的横截面的机械性能。对于柱子，应根据力的实际情况调整截面尺寸。如果不使用原始的宽法兰部分，则应打开该部分。对于梁，应灵活调整梁的截面尺寸。例如，轴向力大，集中力小的梁应具有较宽的法兰宽度，轴向力小，集中力大的梁应具有较窄的法兰宽度；对于垂直支撑，某些垂直支撑的轴向力太大。使用先前W系列的I形截面，部分截面的钢板厚度为50mm。对于垂直支撑的垂直力，截面钢板厚度大于20 mm的截面变为箱形截面，端部过渡到I形，节点连接保持不变。另外，由于诸如焊接接头的接合处和焊接部分的焊接接头部分的局部结构，形成了高约束，这容易引起层状撕裂，因此避免了类似的问题。