浅谈1000MW电站锅炉风道制作防变形方案

1、浅谈1000MW电站锅炉风道制作防变形方案吴鑫华，马兆岭，王涛（山东电力建设第二工程公司，济南市工业北路297号，250100）摘要：目前，国内大型发电机组风道制作大多采用4mm钢板，4mm钢板在拼装焊接过程中极易发生变形，而且这种变形不可避免，特别是1000MW机组锅炉热二次风道和冷二次风道，由于外形尺寸较大，截面积一般能达到36-42（6*7m），钢板在拼装焊接过程中变形较为严重且不容易控制，但我们可以通过采取各种防变形措施来减少4mm钢板的变形，达到规范标准要求。关键词：风道制作钢板变形 控制1 风道制作4mm钢板变形的原因分析目前，国内大型发电机组风道制作大多采用4mm钢板，特别是在1

2、000MW机组锅炉热二次风道和冷二次风道由于外形尺寸较大，截面积一般能达到36-42（约6*7m，如右图），钢板在拼装焊接过程中变形较为严重且不容易控制，但在电站锅炉风道制作过程中导致钢板整体变形的因素是基本不存在的，所以我们探讨的是风道制作过程中4mm钢板的局部变形。1.1 变形根据其结果又可分为弹性变形和塑性变形，弹性变形在撤去外力因素后是可以恢复原型的，塑性变形在撤去外力因素后则是不可以恢复原型的。较小的外力对4mm钢板产生的变形基本为弹性变形，我们不用着意去控制。但焊接和气割对钢板产生的变形则是无法恢复的塑性变形，这种变形实际就是钢板在局部受热后产生的局部热变形，这正是我们在风道制作过

3、程中要重点控制的地方。1.2 4mm钢板的自身厚度较薄，导致自身刚性不够，容易在外界因素下产生变形，与6mm钢板相比较就非常明显。国内大型机组的烟道大多采用6mm钢板，采用此种钢板制作的烟道的变形量就很小。而且，钢板的生产标准是允许有厚度偏差的，目前国内大型钢厂的优质产品4mm钢板的实际厚度均不足4mm，钢板的刚性更低。1.3 风道外侧加固筋大多采用型钢，以槽钢和角钢为主，型钢自身的刚性要优于4mm钢板，所以风道外侧加固筋的变形也将导致4mm钢板的变形。(可能变形情况见右图)2 风道制作4mm钢板变形控制的方向以上我们已经找出了风道制作4mm钢板变形的主要原因，根据以上原因，我们可以从控制4m

4、m钢板上的热输入量、加强4mm钢板的刚性和减少风道加固筋对4mm钢板的外力影响等三个方面来控制风道制作4mm钢板的变形。3 风道制作4mm钢板变形的具体控制方法风道制作分为拼板、下料、组合、成型四道主要工序，根据不同工序中对4mm钢板的处理过程中，我们总结出了以下控制变形的方法，具体为：3.1 减少风道制作过程中4mm钢板的局部受热方面。风道制作过程中4mm钢板的局部受热的热源主要来自两个方面：焊接和气割。普通炭钢的熔点在1500左右，也就是说焊接和气割在使用时，其接触点的温度都在1500以上，如此的高温就极易使钢板产生局部热变形。3.1.1 风道制作平台要平整。好处是4mm钢板能与制作平台较

5、为严密的接触，当4mm钢板焊接或者气割作业受热时能及时将热量传递给平台，增强受热部位的热量传递，从而减少钢板的变形。3.1.2 常温下，在4mm钢板的拼接过程中，板和板之间要留出1.5mm-2 mm的间隙（此间隙可根据施工的环境温度作适当调整），如下图。这个间隙是作为钢板焊接时的膨胀预留间隙，这样可以保证4mm钢板不会在拼板焊接时产生焊缝处凸起的现象。3.1.3 在所有需要焊接的位置，我们可以采用跳焊的方法，使施焊部位的热量能够有充足的时间散发，减少局部的热量累积，以减少热变形。常温下，跳焊的间距应不少于800mm（跳焊间距可根据施工的环境温度作适当调整），如上图。3.1.4 控制好焊接电流也

6、能很好的减少4mm钢板的热变形。在能够满足焊接要求的条件下，我们应该选择尽可能小的焊接电流进行焊接。因为焊接电流大必然会产生更多、更集中的焊接热量，所以选择较小的焊接电流是可以减小4mm钢板的热变形量的。通常，我们在风道制作中选用的是J422 3.2的交流电焊条。通过现场的反复试验，我们得出的经验是钢板拼接时第一面焊缝的焊接电流应控制在80A-85A，第二面焊缝的焊接电流应控制在85A-90A，板与加固筋之间角焊缝的焊接电流应控制在110 A -115 A。3.1.5 风道制作时4mm钢板上焊接焊缝的高度并不是越高越好，因为当焊接电流为一定数值时，焊缝的高度取决于施焊时焊条在同一点停留的时间。

7、焊缝高度越高，停留的时间也就越长，停留时间长了也就必然会在这一点上产生更多的焊接热量，也就会产生更大的热变形。所以，在焊缝高度满足设计要求的前提下，焊缝高度是越低越好。3.1.6 气割是我们在施工中十分常用的一种工具，但气割也会导致4mm钢板割缝处的热变形。所以施工中应尽量减少气割的使用，能用磨光机或无齿锯的地方应使用磨光机或无齿锯，以减小钢板变形。3.2 通过型钢加固来增强4mm钢板的刚性。最简单的办法就是给钢板装上图纸设计的加固筋，但这个加固筋也不是能随便上的。比方说在设计加固筋垂直方向上加装临时加固，由于4mm钢板的膨胀是由受热点向四周膨胀的，所以这种临时加固筋反而妨碍了4mm钢板的正常

8、膨胀，造成钢板变形。关于这一点，我们在施工过程中已得到了验证。而且，图纸设计加固筋在安装时也是有讲究的，具体来讲就是应该顺着钢板的长度方向来安装。因为我们所使用的4mm钢板从钢厂一生产出来时都是成卷的，是热轧后剪切成一张张的钢板后运到施工现场的。所以，虽然钢板放到地面上是平的，但在完全失重的状态下却不是。因此，顺着4mm钢板板长方向安装加固筋才能很好的控制钢板的这部分内在应力，使钢板真正的平整起来。对于这一点，我们也在施工中得到了很好的验证。3.3 减少外力对4mm钢板变形的影响。大家知道，当风道制作完毕后，与风道4mm钢板相连的最多的就是图纸上设计的加固筋了，而且一道弯曲的加固筋足以使一块4

9、mm钢板弯曲变形。因此，在加固筋安装前，我们应对所有加固筋型钢进行检查，发现变形的型钢需校直后方能作为加固筋使用。（采取措施后的实际效果，如右图）4 风道制作中4mm钢板发生变形后的校正风道制作中4mm钢板是极易发生变形的，一旦发生变形且超过验收标准，我们就需要对变形的部位进行校正，以下推荐几种较好的校正方法。4.1 当4mm钢板的拼接焊缝焊完，且尚未安装加固筋时，可以在变形的焊缝上覆盖一块较厚的钢板，然后使用大锤大力砸覆盖的厚钢板，使让4mm钢板产生变形的应力得到释放，释放后4mm钢板就可以变得平整。但这种方法存在一种隐患，就是砸完后的焊缝有可能产生裂纹，裂纹的危害是众所周知的。所以，砸完后

10、必须仔细检查焊缝，发现裂纹及时挖除并补焊。4.2 当整件风道组装完成后，仍有4mm钢板变形超标的时候。这时应先检查变形超标钢板周围的加固筋是否存在变形现象，如果加固筋变形，则必须先将变形的加固筋校直。加固筋校直后就可以按照以下两种方法对4mm钢板进行校正。4.2.1 第一种方法是将变形部位的4mm钢板用气割开出一条约为2mm的缝（可根据钢板变形的厉害程度作出适当调整），清除完割缝上的氧化铁后，将割缝对齐后重新焊接。这种方法可以较好的消除变形，但它的缺点是会多出一道校板焊缝，从而影响了风道的整体美观。4.2.2 第二种方法就是用割矩在变形的4mm钢板处烤点来校正钢板。先要在变形钢板的凹面选择要烤

11、的点，选点的原则是点与点的间距约为150mm，选点应比较均匀，选的点应覆盖整个变形区域。然后做一个龙门架（建议采用10槽钢），将龙门架焊接到变形的4mm钢板部位凸起侧的加固筋上，在钢板变形部位的凸面上垫上一块20mm钢板，然后用5T千斤顶顶住20mm钢板，将变形的4mm钢板顶平。这时就可以用割矩烤点了，点烤到略显暗红色即可。等到烤完的所有点都完全冷却后，撤掉千斤顶和龙门架，整个校正工作也就完成了。这种校正的方法不会影响到风道的美观，但却存在着两个难点：一是烤的点不好选择，需要多次操作，反复积累经验才能将点选准；再一个就是割矩烤点的火候不好控制，需要较为熟练的气焊工来操作。整个方法可参考以上示图。5 结论目前，国内大型发电机组风道制作大多采用4mm钢板，4mm钢板在施工过程中极易发生变形，而且这种变形不可避免，但我们可以通过采取以上防变形措施来减少4mm钢板的变形，并且完全可以将风道制作的4mm钢板的平整度控制在5mm以内，达到火电施工质量检验及评定标准（加工配制）要求的优良标准，此方案值得推广应用。