王宏亮

【摘  要】近年来，先进工业科技指导下锅炉设备的改造技术日趋成熟，为火电厂建设提供了科学的指导方案。未来社会用电需求量持续增多，火电厂锅炉运行过程中承受的荷载越来越大，锅炉钢结构制造阶段必须加强工艺方案的改进。

【关键词】钢结构;制造;设计

锅炉钢结构设计是专业性很强，特殊性很强的钢结构设计分支，涉及专业广，技术难度大，只有锅炉钢结构的设计者和相关单位共同努力，才能使锅炉钢结构得到更好更快的发展，满足社会需求。

一、锅炉钢结构初步设计

初步设计的主要工作内容是依据锅炉整体的初步设计方案来确定锅炉钢结构的布置方案、保证锅炉钢结构的承载力和控制变形并且考虑建设地的环境条件来选取合适的钢材、初步确定锅炉钢结构各构件的截面类别和合理尺寸、选择锅炉钢结构各类节点的连接方案等。

对于不同的炉型，其钢结构的布置方案是不一样的，要仔细的甄别锅炉本身的结构特点，并与设计院各种管道的布置方案相互配合，选择承载性能、整体性能良好，刚度均匀的结构体系。

在锅炉钢结构的布置方案选择上还要认真思考下列的几个问题：

柱和梁必须综合考虑，包括柱距的计算和梁的布置，因为柱子数量尽可能的少和梁的跨度小是矛盾的;确认所需刚性平台（水平支撑）的层数，水平支撑的布置直接控制着柱子的计算长度，决定着柱子的稳定承载力;确定垂直支撑的布置，最初引进国外技术时都是将垂直支撑布置在锅炉钢结构的主跨，可以防止水平力引起的上拔力，后来为了更方便的布置工艺管道，将其改进为布置在副跨，通过设置地脚锚栓来抵抗可能产生的上拔力;顶板的布置要配合吊杆和顶部连接管，顶板梁格悬吊荷载非常大，是主要承重部件，因此一般大板梁截面尺寸很大，应特别注意制造、运输和安装的限制。

对于钢结构材料的选取，由于锅炉钢结构柱子、承重梁、垂直支撑等杆件主要控制因素一般是强度值，所以我们通常选择高强度的低合金钢做材料;对于挠度控制的框架连系梁和一般梁等其它杆件则通常是选择碳素结构钢做材料;另外还要注意工作温度，合理选材防止脆断。

而在选择锅炉钢结构各个节点的连接方案时，要依据锅炉技术协议、建设地点实际情况结合具体的锅炉钢结构的布置方案，来获得合理的钢结构节点的连接方案。如无特殊要求，大机组锅炉钢结构各节点连接宜选高强螺栓，辅以焊接，而小机组锅炉则通常采用全焊接连接的方式。

二、钢结构拼接的技术要点

对于燃烧锅炉而言，理论上在制造钢结构时应避免拼接，尽可能一次性完全组装成套结构。但实际制造过程常遇到多种问题需要进行钢结构拼接处理，以组装成性能趋于完善的锅炉设备。若锅炉设备钢结构制造必须拼接处理，则需注意一些相关事项且选用合适的拼接技术，其重点表现与焊缝技术、对称技术等两个方面。

2.1焊缝技术

钢结构焊缝大小对其日后使用性能有较大的影响，焊缝过大易造成瞬間性断裂问题，锅炉燃烧利用面临着潜在的安全隐患。需拼接时，应在下料前充分看清图纸，认真排料，保证拼接焊缝之间的错开距离或拼接焊缝与相邻焊缝之间的错开距离符合标准的要求：错开距离应≥200[2]。梁、柱或板梁上的拼接焊缝与托架或隔板的焊缝应错开，错开距离应≥100。

2.2对称技术

顾及到钢结构整体力学作用的均衡性，为防止受力荷载过大而引起的异常变形，必要时采用对称技术进行加强处理，增强拼接位置的抗裂性能。如：型钢拼接部位必须装焊加强板，加强板的规格尺寸应按照有关标准的要求进行。由于装焊加强板增加了锅炉设备的自重力，焊接时尽可能使加强板的装配位置保持对称，让钢结构均衡地承受重力荷载。

2.3开坡技术

型钢是锅炉钢结构制造的主要材料，凭借其独特的结构性能得到了普及应用。制造工艺里添加开坡技术，能够维持型钢具有适宜的坡面度，方便了后期的焊接处理，维持了良好钢结构性能。如：型钢的拼接部位应开坡口以利于焊透，加强板的覆盖部位，其余部位应开型对称双面坡口，如：坡口角度一般采用32.57±2.5，钝边1±，坡口气割面应修磨光。

三、钢结构的装配技术

装配是把制作好的钢结构与锅炉设备组装起来，使其应用到锅炉设备运转的支撑结构中。钢结构装配与制造工艺是密切相关的，所有装配工序均是根据制造工艺方案而定，技术人员必须控制好钢结构装配技术的应用。钢结构装配工艺需注意装配前、装配中、装配后等几个方面的要求。

3.1装配前

锅炉钢结构装配工艺设计是一个系统性的流程，装配前是制作工艺的首要步骤。具体措施：校验。已经制作成形的小型结构需经过校验处理，保证其结构性能与锅炉设备相配套。如：应确保型钢与钢板的扭曲度、旁弯度、直线度均已校正至符合标准要求。清理。及时清除细小杂质是保证装配质量的前提，装配前需把待焊处的油、锈等污物清理干净，防止钢结构装配出现细小的空隙。

3.2装配中

装配过程是执行钢结构制造方案的关键，装配质量基本上决定了锅炉设备外在的使用性能。具体措施：组装。组合件中相邻零件上的拼接焊缝错开距离，梁和柱的装配必须在平台或等高定位架上进行，同一梁或柱的两根型钢基准端面必须对齐。注意型钢长度，允许拼接的接头数最短拼接长度。固定。装配时应将型钢可靠固定，断面尺寸符合图纸和标准要求后装焊工艺支撑，装焊工艺支撑后应再次测量断面尺寸。

3.3装配后

完成锅炉钢结构装配并不意味着工作已结束，装配后期还需进行必要的结构维护，以充分提高锅炉的钢材性能，这也是制造工艺中重点提及的内容。具体措施：调试。特定条件下启动锅炉进行调试，观察钢结构是否处于稳定的状态，有异常情况要检查装配构件的组合程度。维护。定期检查维护钢结构，如：焊接缝连接情况，钢构件变形情况等，出现异常问题及时维修处理。

四、锅炉钢结构的优化改造

火电站建设初期需加强锅炉钢结构的优化改造，使锅炉设备组装后的功能得到全面升级。

4.1选材

选择合适的钢筋材料是保证锅炉结构性能的基本要求，锅炉钢结构制造应使用型号、性能等指标相符合的材质，这样才能实现较高的强度性能。设计人员根据锅炉型号及性能改造的要求，采用力学特点、化学成分等相匹配的钢材，锅炉结构承载能力得到体现，为锅炉设备的生产操作创造条件。从成本角度考虑，保证性能达到锅炉装配前期下尽量购入廉价的钢材。

4.2试验

试验是为了检测出不同型号钢材的性能，判断其是否符合锅炉设备的结构特性。我国行业标准规定，燃烧锅炉焊接使用的钢材都要接受复试验收，及时发现钢材的性能缺陷，提前换用高性能钢材进行组合制造。如：质检人员可随机性抽取某一批钢材，进行强度、温度、拉力等多方面的测试，重点掌握材料的抗温、抗裂性能，钢板不同组合方式下性能的变化特点等。

结语

火力发电是现代电能生产的主要方式，其利用热能、机械能、电能等三者之间的转换，最终产出电能供应给客户使用。钢结构是锅炉设备的核心构成，合理地应用钢结构制造工艺技术是保证其结构性能的重要条件。既能增强锅炉燃烧的抗温、抗裂、抗变形等性能，又能保证企业正常的热能产量。

参考文献：

[1]代庆生。电站锅炉钢结构改造加固可靠度研究[D].武汉理工大学，2013.

[2]权银平。谈锅炉钢结构制造前期需要准备的重点内容[J].锅炉制造，2011.30.

[3]唐国宇。锅炉钢结构制造工艺技术的应用研究[J].科技资讯，2011.22.

[4]郑琳。钢结构拼接及装配工艺流程的优化改造[J].泰州职业技术学院院报，2011.20.