国电哈密大南湖叠梁工艺1资料.docx
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国电哈密大南湖叠梁工艺1资料
国电哈密大南湖电厂2*660MW超超临界机组
大板梁制作工艺
1.工程概况
国电哈密大南湖电厂2X660MW机组超临界锅炉钢结构，锅炉顶板结构部分共有8榀大板梁，其中座落在柱顶部标高▽93.9m球面支座上，特大型叠合大板梁长度为L=29220～29400mm，板梁叠合高度均为H=5600mm。
大板梁是电站锅炉框架中承受锅炉动载的最重要部件，其中叠合大板梁分上、下单梁两部分，每根单梁均为不对称的工字型结构，其叠合面通过上千只高强螺栓（规格M27mm）连接叠合构成一体。
锅炉顶板结构中8榀大板梁总重∑G=578.087吨，其中最重的一榀叠梁为∑G1=177.563吨（构件号E），最轻的大板梁重量为∑G2=6.377吨（构件号A、A反）。
叠合大板梁所用材质除厚度δ=120mm的材质为SM490BN外其他厚度的大板梁材质均为Q345B。
2.编制依据
2.1哈锅大板梁制造图纸F002ACA（001-017）B201。
2.2哈锅标准《用高强螺栓连接或焊接的碳钢和低合金钢钢结构制造技术条件》HG.5.11.1.1（5）
3.材料要求
3.1大板梁所用的材料应符合按照哈锅30.2003.286《锅炉原材料入厂验收规则》的规定进行入厂检验。
对于制造大板梁的原材料及设计有复验要求的钢材必须进行入厂复验，大板梁用10号及10号以上角钢必须进行入厂验收及检验，未经复验或检验不合格者不准投产。
3.2SM490BN钢板应符合日本JISG3106的规定，Q345钢板符合GB/T3274的规定，同时以上材料应符合采购规程及订货合同的规定。
3.3生产用材料要按照图样和零件清单的要求进行核实。
3.4板梁材料的代用、板梁接料排版图应由制造单位提交给哈锅设计部门，由哈锅设计部门批准后方可进行材料代用并按批准的排版图进行板梁下料。
3.5制造大板梁用的低合金结构钢板，应按照JB/T3375-2002《锅炉用材料入厂验收规则》中引用文件（GB/T1591）《低合金高强度结构钢》进行表面质量、化学成分分析、室温拉伸试验、冷弯试验等四项共同性项目的检验。
厚度δ≥36mm的结构钢板应进行冲击试验。
3.6对板厚δ≥60mm的钢板应逐张100%超声波探伤检测（钢板内部不得有分层、重皮），对板厚δ<60mm的钢板是否进行超声波探伤检测根据产品合同及工程的需求执行。
外观检查按（GB/T709《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》进行检验（检查钢材表面是否有气泡、结疤、拉裂、裂纹、折叠和压入的氧化铁皮）。
4.制作要点
4.1号料拼接
4.1.1板梁钢板拼接时，应符合设计图样和哈锅标准的规定。
对于大板梁的号料排版，应由生产制作车间绘制拼接图送工艺技术部门审核报公司总工批准，大板梁拼接图还需经哈锅设计部门会签后方能进行下料拼接。
4.1.2板梁起拱要求：
1）板梁跨度及自重均比较大，在施工状态下，由于竖向自重荷载作用，将会产生下挠，所以制作加工时要考虑预起拱。
2）叠形板梁不允许有向下垂直挠度，故板梁腹板下料时，应按1/2000L（L=梁的总长）起拱，并不大于20mm，按抛物线形起拱。
起拱二次抛物线方程：
Y=f-4Fx2/L2，Y-预起拱值，f-预起拱最大值，X-起拱点距离中心点的距离，L-梁跨度。
4.1.3板梁拼接时允许的接头数和最小拼接尺寸规定如下：
1）腹板高度方向纵向拼接时允许的接头数按下表规定，允许的最小拼接宽度为350mm；腹板有纵缝的，横向不允许有贯通性拼接焊缝（即不允许出现“十字型”焊缝）。
腹板纵向接料允许接头数量
板梁腹板高度H（mm）
1600＜H<2600
H≥2600
允许的接头数
1
2
2）翼板或腹板横向拼接时（沿长度方向）允许的接头数按下表规定，允许的最小拼接长度不小于2000mm；
翼板或腹板横向拼接允许的接头数量
板梁腹板或翼板长度L（m）
L≤6
6＜L≤10
10＜L≤30
30＜L≤40
L≥40
允许的接头数
1
2
3
4
5
4.1.4拼接焊缝错开的要求
1）板梁翼板和腹板的拼接焊缝应错开，错开距离不小于200mm。
2）梁、柱及板梁的拼接焊缝与托板或隔板的焊缝应错开，错开距离不小于100mm。
3）当钢板拼接有T字型交叉焊缝，则相邻两T字型交叉焊缝距离不小于350mm。
4）拼接焊缝应避开螺栓孔，拼接焊缝中心线距边缘孔中心线的距离不小于120mm。
4.2下料及切割
1）钢材矫正必须在划线前进行，钢材矫正后的允许偏差应符合下表：
项目
允许偏差（mm）
在1m范围内钢板、扁钢的局部挠曲矢高
δ≤14
≤1.5
δ＞14
≤1.0
角钢、槽钢、工字钢的弯曲度
长度的1/1000，但不得大于5mm
2）板梁厚板切割表面要光滑，不准有裂纹、分层、夹渣等宏观缺陷。
切割表面的缺棱≤1mm。
若有深度超过3mm的沟槽或凹坑应用半径不小于12mm的圆弧修成圆滑过度。
火焰切割钢板，板厚＞12mm的低合金钢，距起割点约50mm范围内的最低预热温度为80℃。
钢材下料后其边缘不得有撕裂、裂纹、夹层缺陷，并清除熔渣和毛刺。
3）板材切割时要保证割炬始终垂直于钢板，防止出现钢板切割端面严重不垂直现象发生。
4）为防止出现严重的缺棱现象产生（火焰断弧、放炮现象），必须保证切割气体的连续供应及纯度、合理的选择枪嘴的型号、及时清理疏通枪嘴。
4.3组对
4.3.1在制造叠梁或组合构件时，翼板或腹板的拼接应在组装前进行，焊缝应符合无损检测要求，经100%探伤合格并焊缝经“退火”工艺处理后（板厚δ≥38mm），再进行工字型的组装。
4.3.2叠形梁的组对事项
1）叠合面板钻孔
由于上、下叠合梁的连接用规格M27的高强螺栓连接，每块叠合板上约有上千个孔（见下表），为了保证叠合梁的叠合面加工后能达到100%的穿孔率，下叠合梁的叠合面板下料拼接焊接合格后，在组对完上下梁“工字型”焊接完毕后，上下工字型梁先进行叠合，检查上下梁叠合面的直线度、间隙大小、面板与腹板的垂直度，合格后在上梁的叠合面板上号孔，与下梁叠合面进行“套钻”。
钻孔采用加长的空芯钻（规格Φ30mm）。
叠梁叠合面所需钻孔统计表
构件号
叠梁B
叠梁C
叠梁D
叠梁E
孔径（mm）
30
30
30
30
叠合面螺栓孔数（个）
1064
1064
1072
1072
2）由于叠梁的上、下梁叠合板面用高强螺栓连接，故叠合板面平整度要求高，叠合面（板厚δ=30mm）的焊接角变形通过“H型钢矫正机”矫正保证平整度要求，但上梁的上盖板及下梁的下盖板较厚（板厚δ=70-120mm），无法采用型钢矫正机矫正，可采用火焰矫正法进行矫正。
4.3.3各叠形梁上有“十道”启连接上下梁作用的筋板，在叠合面处用高强螺栓连接板与之连接，考虑到连接筋板在焊接过程中的“收缩变形”及上下梁的挠度匹配影响，上下梁连接筋板上的连接孔可能无法正常连接，故采取的技术措施如下：
1）上叠梁上的连接筋板（仅指上下梁连接用的筋板）可按图纸要求制孔（用标准钻模套钻）、组装和焊接，下叠梁上的连接筋板也可制孔、组装，此类筋板焊接时需留靠近叠合面处留300mm先不焊接，待预装时调整与上梁连接筋板在同一个平面内，防止出现连接错口，平度合格再焊接预留处。
焊接应采取一定的措施防止变形产生。
上、下叠梁连接筋板上的连接板，采用“数控平面钻”进行加工。
2）上、下叠梁的上翼缘与加劲板组对时必须顶紧，每个叠梁两端头起端部支撑作用的加劲板（δ=70mm）上下翼缘及叠合面都必须顶紧。
要保证端部劲板顶紧必须保证上下梁两端腹板的垂直度。
4.3.4叠梁上梁上翼缘上各有6组梁支撑连接板（零件号P1673/1675）,组对时必须保证连接板“同心”，并且保证两板的间距B=2020+2mm、与之相连接的梁支撑的端面高度H=2000-2mm（图号ACA007-010）。
4.3.5叠梁上的劲板、连接板在组对前都必须先进行喷砂处理然后再组对。
带孔连接板都必须以梁的上翼缘为基准进行定位。
4.3.6叠梁下梁下翼缘两端部各有一组与球面支座连接的群孔（16-Φ28）由于翼缘板较厚（δ=70-120mm），直接钻容易跑偏，此处采用贴钻模（δ=30mm）“引钻”定位的方式进行套钻。
4.4板梁焊接
4.4.1焊接材料应按焊接工艺规程要求的牌号、型号进行采购，焊接必须有生产厂家的材质证明书，质监部门应按（JB/T3375）《锅炉原材料入厂验收规则》进行入厂检验，未经检验或检验不合格的焊材不准用于产品焊接。
4.4.2在钢结构构件制作之前，应按有关行业标准进行焊接工艺评定，焊接工艺评定合格后方可使用。
4.4.3焊接方法及焊接材料选用（见下表）
施焊部位
焊接方法
焊丝牌号
焊丝直径（mm）
焊剂型号
板材接料、工字型主焊缝
埋弧自动焊
H10Mn2
Φ4.0
SJ101
加筋板
CO2气体保护焊
ER50-6
Φ1.2
／
1）板梁的翼缘板、腹板对接连接焊缝应优先考虑采用埋弧自动焊，其次为手工焊。
翼板和腹板的四条角焊缝应采用埋弧自动焊。
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。
2）焊接完毕后，如有变形，需用火焰进行修正，采用火焰矫正时，加热时应不断地移动焊炬以防局部过热。
不能用液体或冷风进行急冷。
4.4.4焊前预热
焊接预热是改善材料的可焊性，在加热并保持一定温度过程中可降低焊接接头区域的温差，使热影响区的淬硬倾向减弱。
在焊接过程中有利于氢气的逸出，降低焊缝中的氢含量，防止出现冷裂纹的产生改善焊接接头的塑性和韧性。
焊件焊前最低预热温度和焊缝最高层间温度应符合下表规定。
预热范围：
在焊缝两侧范围内应不小于焊件厚度2倍且不小于100mm范围进行预热，预热温度不得高于焊缝最高层间温度，并保持到焊接终了。
不同材质、板厚预热温度表
材质
接头最厚部件的板厚（mm）
厚度范围（mm）
最低预热温度（℃）
层间温度（℃）
Q345B
δ≥32
100
100-350
SM490BN
38≤δ≤100
100
100-350
δ>100
150
150-350
4.4.7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,δ为接料板厚）。
焊接完毕探伤合格后，用火焰割枪切割去除，严禁使用“锤击”方法清除引、熄弧板。
4）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。
4.4.7焊缝探伤要求
1）板梁翼缘和腹板的所有对接焊缝要求全熔透，100%超声波探伤，当板梁翼缘板、腹板厚δ≥32mm（材质为Q345）的对接焊缝质量等级为一级，当板梁高度H≥2m，其翼缘板，腹板厚δ≤32mm的对接焊缝质量等级按二级,其他结构焊缝的外观质量不低于三级。
2）对板厚100mm以上的钢板拼接时，坡口加工前应对其边缘2倍板厚加30mm（2δ+30mm）的区域内，进行100%超声波检查，以防止夹层或疏松缺陷存在。
3）板梁腹板的“T”字型接头处上下200mm范围必须进行100%超声波探伤。
4）板梁翼板与腹板连接的四条角焊缝应用磁粉探伤检查，检查焊缝及热影响区是否有裂纹存在。
5）对于板梁的对接焊缝和去掉引弧板、收弧板的焊缝两端面应用磁粉探伤检查，检查焊缝及热影响区是否有裂纹存在。
6）无损检查抽查的焊缝不合格时，必须对同类焊缝进行检查。
对有缺陷的焊缝必须进行返修，返修处需进行100%原无损检验方法检查。
4.4.8板梁焊缝焊接
1）工字型钢主焊缝的焊接
用CO2气体保护焊（焊丝ER50-6）焊接打底及中间层的埋弧焊接；焊接时，该侧纵缝不得一次性焊完，焊接高度为该侧焊缝高度的2/3即可，翻身焊接背侧主焊缝；翻身时加装临时支撑，翻身的方向应使已焊焊缝处入受压状态，既保证在翻身时叠合板的平整度和垂直度，减少了矫正工作量，又避免焊缝受拉被撕裂的危险；待背面主焊缝全部焊接完毕，再焊完正面剩余的焊缝。
工字型钢主焊缝较长，由两台埋弧焊焊机同时由中间向两端分段退焊焊接。
工字型主焊缝焊接为防止下挠，焊接顺序是：
应先焊下翼缘然后再焊接上翼缘。
2）加劲板、节点板焊接顺序
先焊加劲板与翼缘板之间焊缝，采用对称施焊，在焊接加劲板与腹板之间焊缝，几块加劲板同时焊接，由大板梁长度方向的中心线向两侧施焊，由下翼缘向上翼缘板方向施焊，焊缝间包角形成闭环。
4.4.9焊条、焊剂使用前按有关规定进行烘焙处理，烘干后的焊条放在保温筒内保存，以防受潮影响焊接。
4.4.10当焊接环境出现以下情况时，如无有效防护措施，禁止施焊：
（1）风速大于9m/s；
（2）环境温度：
低碳钢焊接时低于-20℃；低合金钢焊接时低于-10℃；高强度钢焊接时低于-5℃。
（3）相对湿度大于90%；
5.焊后热处理
板梁对接焊缝局部热处理时，加热宽度为焊缝中心两侧不小于三倍板厚度，且不小于150mm，加热带以外的母材应有保温措施，防止产生过大的温差，应对加热件温度和炉温进行检测，作好焊后热处理情况的记录，所有热电偶、测量仪器和记录装置必须经验证合格并在有效期内。
不同板厚升温速度（℃/h）
R1≤220×25/δ（℃/h）
40（mm）
50（mm）
70（mm）
100（mm）
120（mmm）
冷却方式
137
110
78
55
45
≤400℃在静止的空气中冷却
注：
接料焊缝进行热处理时，应将热处理板料垫实，防止钢板温度达到热处理温度时产生新的热变形。
（焊缝热处理温度600±20℃）
不同板厚保温时间（小时）
材质
最小保温时间（分钟）
冷却方式
δ≤50
δ=80
δ=120
δ=140
Q345B
SM490BN
2.0
3.0
3.5
3.5
≤400℃在静止的空气中冷却
不同板厚冷却速度（℃/h）
R1≤275×25/δ（℃/h）
40（mm）
50（mm）
70（mm）
100（mm）
120（mm）
冷却方式
172
137
98
68
57
≤400℃在静止的空气中冷却
6.若采用碳弧气刨清除焊缝或母材缺陷，气刨前最低预热温度应符合下表的规定，预热范围缺陷周围不小于100mm。
用碳弧气刨清除焊缝或母材缺陷，气刨前最低预热温度
材质
钢材厚度（mm）
预热温度（℃）
C＜0.30%的低碳钢
δ≤51
10
δ＞51
80
C-Mn，C-Mn-Si钢
δ≤13
10
δ＞13
80
7.大板梁的吊装
7.1板梁专用吊具
吊钩采用δ=90mm钢板制成（材质Q345B），连接板采用δ=50mm钢板制作图如下（连接板长度根据板梁翼缘板宽度不同而调整），销轴直径Φ70mm。
吊具内侧孔用连接板和销轴固定在梁的翼缘板上防止脱钩，外侧孔为吊装孔。
大板梁吊具加工详细
7.2
各叠梁工字型重量一栏表
构件号
上梁工字型（不含劲板）
下梁工字型（不含劲板）
上梁工字型（含劲板）
下梁工字型（含劲板）
总重（Kg）
B
54770.2
36769.1
66185.5
41105.5
107291
C
59816.6
41798.2
72307.8
46422.2
118730
D
67069.6
49026.6
80009.3
53790.6
133799.9
E
89615.8
66883
104959
72603.9
177562.9
7.3工字型翻个采用“双车抬吊”不离地翻转，用专用吊具进行。
（如下图所示
工字型翻个示意图
7.4叠梁吊装要领：
⑴、将夹具放在大板梁的规定位置，准备起吊及翻转。
⑵、吊车起钩将叠合梁缓慢吊起。
⑶、将叠合梁吊至垂直构件重心的位置，利用叠合梁的自重，同时行走小车，吊钩缓慢落下，采用就地“翻滚”的方法将叠合梁放倒。
7.5吊装安全措施
（1）检查钢丝绳是否有断丝情况，整股破断应报废直径磨损超过40%应按报废处理。
（2）天车在吊装前应进行负载试验，80t天车应进行90t的负载试验；32t天车应进行40t的负载试验，配套的吊索应同时进行试验，以检验天车的吊装能力，抱紧装置是否灵活，进行负载试验时应有公司安全人员现场监督。
（3）制作现场应清理出足够的场地便于叠合梁的制作、吊装、装车。
（4）叠合梁组装成形后，二台天车就位起吊，原则上两台天车的大车不能走动，小车随着重物的起吊同时移动。
（5）叠合梁吊装需多台天车，为保证多台天车的同步性，在起吊时，应进行“试吊”，天车受力后，要仔细检查天车、吊索的变化情况，发现异常情况，应立即停止起吊工作。
（6）作业人员应熟悉本工种操作规程，同时具备操作知识和技能，并经考试合格。
（7）天车应有专人统一指挥，并用“旗语”规范操作，做到分工明确。
（8）起吊用的吊索，要符合标准要求，并不得超负荷使用，吊装前要进行检查，发现缺陷、不符和安全要求的不准使用。
（9）作业区要有警戒标志，非作业人员不得进入作业区。
8.高强螺栓连接范围内的摩擦面外观必须平整，不得有影响相连零件紧密结合的脏物、毛刺、及飞翘等，特别不应有油污，严禁在摩擦面上用油漆作标记。
9.预装要求
9.1预装之前，所有要求制作工序必须完成。
9.2预装时采用“立装”要求上梁在上面、下梁在下侧，要保证构件的稳定性，制作单位需采取一定的安全防护措施。
9.3预装质量：
1）叠梁组装后叠合面翼缘螺栓穿孔率为100%，其他的尺寸公差标准请参照HG5.11.1.1（5）。
2）螺栓穿孔率是指用直径小于1.0mm的“试孔器”检查应全部通过。
3）叠合板间的间隙≤1.0mm，叠合板不平度≤1.0mm，叠梁的上下梁中心线偏差≤1.0mm。
10.涂装
10.1叠梁在组装前应进行喷砂预处理，喷砂处理后钢材表面的除锈等级应达到GB8923中规定的sa2.5级。
10.2构件表面不应误涂、漏涂，涂层不应脱皮和返锈等。
涂层应均匀。
无明显皱皮、流坠、针眼和气泡等。
10.3所有工地对接接头的内外表面距坡口50mm不涂漆。
10.4在每根板梁腹板的同一区间标注产品合同号、构件号和发货编号。
构件若有正反件则需要标清正反件。
10.5发货物件应标注重量。
11、板梁投产前试样及产品试板
（1）板梁投产前应作有代表性的腹板与翼板（即最厚的翼板及腹板）的角焊缝试样，具体作法如下：
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）=150×200×350mm，且不小于实际产品最小厚度。
腹板：
T2×W2×L（min）=50×100×350mm。
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。
2）焊接
焊角尺寸：
16～20mm，有效焊喉厚度大于或等于13mm。
3）检验项目
焊后状态焊缝金属力学性能应符合SM490BN的要求：
①σb（抗拉强度）；
②σs（屈服强度）；
③δ（延伸率）；
④Akv（常温冲击）
如产品在低温室外布置，则还应进行低温冲击试验。
4）取样位置见（图5）
焊缝取样位置
（2）翼板对接焊缝产品试板（选用主板梁翼板最大厚度δ=120mm）
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。
规格：
T1×W1×L（min）=150×200×350mm，且不小于实际产品最小厚度。
产品试板
1）检验项目
①接头拉伸：
2个（全截面）
②接头弯曲：
侧弯2个（试样厚度t=10mm）
③焊缝冲击：
3个（试验温度按设计温度）
2）其检验性能指标应不低于母材标准的最低要求。
12.大板梁摩擦试件要求
大板梁摩擦试件按所给图纸（图号ACA017B201）进行加工及喷砂处理，试件数量制作工厂3套，安装现场3套，摩擦系数u≥0.55。
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