电站锅炉钢结构常见缺陷及原因

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　　摘  要：燃煤电站锅炉设备在运行中大多要承受高温、高压等高负荷的作用，锅炉钢结构作为支撑整个电站锅炉设备的受力结构，在锅炉机组运行过程中一方面承载着锅炉受热面、四大管道、内部汽水介质、预热器等设备的荷载;另一方面还承担了地震及风荷载等自然条件给予的水平力作用;以及锅炉机组运行过程中产生的疲劳荷载。这些都对电站锅炉钢结构的稳定性和安全性造成很大的影响，如果不能保证锅炉钢结构的安全性，极有可能导致严重的生产事故，因此必须对电站锅炉钢结构生产安装过程中的缺陷进行研究，并找到相应的应对措施，以保证我国电站安全运行。基于此，文章对电站锅炉钢结构常见的缺陷进行了分析，以了解产生此类缺陷的原因，最后结合实际情况提出了相应的解决措施，希望通过文章的研究能够给相关技术及操作人员一定的借鉴。
　　关键词：电站锅炉;钢结构;缺陷;原因;措施
　　中图分类号：TK226         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）24-0136-02
　　Abstract： Most of the coal-fired power station boiler equipment has to bear the action of high temperature， high pressure and other high load in operation， and the boiler steel structure is used as the force structure to support the whole power station boiler equipment. In the process of boiler unit operation， on the one hand， it carries the load of boiler heating surface， four pipes， internal steam and water medium， preheater and so on. On the other hand， it also bears the horizontal force given by natural conditions such as earthquake and wind load， as well as the fatigue load produced during the operation of boiler units. All these have a great impact on the stability and safety of the steel structure of the utility boiler. If the safety of the steel structure of the boiler cannot be guaranteed， it is very likely to lead to serious production accidents. Therefore， it is necessary to study the defects in the production and installation of the steel structure of the power station boiler， and find the corresponding measures to ensure the safe operation of the power station in our country. Based on this， this paper analyzes the common defects in the steel structure of power station boiler in order to understand the causes of such defects， and finally puts forward the corresponding solutions according to the actual situation. It is hoped that the research of this article can give some reference to the relevant technology and operators.
　　Keywords： utility boiler; steel structure; defect; reason; measure
　　1 概述
　　電站锅炉钢结构的主要作用是保证锅炉整体稳定性，确保电站锅炉安全、可靠的运行。钢结构在运行中承担了大部分的荷载力和压力，例如在机组运行过程中承受了汽水系统以及保温系统等零部件的静载荷，还负担着机组运行过程中振动产生的疲劳负载，因此对电站锅炉钢结构进行合理的布置设计，保证其质量和安全性显得至关重要。近年来，随着社会经济的发展和科学的进步，电站锅炉钢结构设计、生产及安装已达到国际先进水平，显现出了一流的中国制造业水平，产品已从国内市场逐步走向世界。但同时，我们也必须承认，现阶段我国电站锅炉钢结构也存在着一些不可忽视的缺陷，在设计、生产及安装过程都要引起重视。因此，我们对电站锅炉钢结构常见的缺陷及原因进行研究分析和探索。
　　2 电站锅炉钢结构常见缺陷
　　2.1 钢结构立柱翼板母材夹层
　　电站锅炉钢结构中一个常见的缺陷是钢结构立柱翼板母材存在夹层。对于板厚比较大的翼板，技术人员在对立柱翼板母材进行厚度检测时，发现立柱翼板的真实厚度要远大于用超声波测厚仪检测出的厚度。为了保证检测的准确性，技术人员使用标准试块对超声波测厚仪进行了校准后发现其指示正常。为了检测是否存在夹层，检测技术人员采用纵波直探头对翼板进行了超声波检测，得到肯定结果。钢结构立柱翼板母材存在夹层会严重降低杆件的强度，影响钢结构的稳定性及安全性，因此为了不影响电站锅炉机组的正常运行，需要对厚度较大应该对翼板进行超声等检查，对此类现象加以严格控制。 　　2.2 钢结构腹板拼接时，对接焊缝未焊透
　　钢结构腹板拼接时，对接焊缝未焊透也是一个较为常见的钢结构缺陷。在对钢结构进行焊接时，如果接头的根部没有完全熔透就极易产生未焊透现象。未焊透是一种较为严重的缺陷，极易使锅炉钢结构出现间断或者突变，在一定程度上降低了焊缝的强度，甚至严重时可以导致钢结构出现裂缝。因此，在实际制造生产中，严禁出现未焊透情况。从产生原因上进行分析，导致这一现象的主要原因可能是：（1）焊件装配间隙或者坡口的角度不够、钝边过厚、焊条直径过大，焊接电流不足以及电焊电弧过长等。（2）进行管子对接安装时，由于间隙过窄导致焊接操作出现障碍，产生未焊透情况。（3）组对间隙不一致，或者进行多个焊口同时焊接，当一个焊口焊接完成后导致其它尚未完成焊接的焊口间隙减小，导致它们在焊接过程中出现未焊透缺陷。
　　为了防止以上情况产生，技术操作人员在进行钢结构焊接时应该选择适当的坡口尺寸、焊接电流以及焊接速度，另外操作人员应该从焊接最困难的部位开始起弧，并选择在受到最小障碍的地方收弧，防止由于焊接障碍影响操作人员视线，降低焊接质量;第三，应该保证焊接时的温度，为了保证焊头的温度，最好采用两人对焊的方式进行焊接。焊接对接焊缝未焊透通常会造成较为严重的影响，因此一旦发现钢结构存在此类问题，电站应该要求锅炉制造厂商进行全规模复检，确保锅炉钢结构不存在未熔透焊接缺陷。
　　2.3 母材坡口或焊缝金属未熔合
　　母材坡口或者焊缝金属如果没有完全熔合，也会对钢结构焊接质量产生影响。如果在进行焊接时，焊接电流不足或者焊接速度过快，就会降低焊接处的热量，导致母材坡口先进行焊接的焊接材料不能够被充分的熔化;其次，如果焊接时使用的焊接电流过大，会使后半根焊条温度过高而快速熔化，甚至在母材的边缘还没有熔化时，已经熔化的焊条金属就覆盖在了钢结构表面，也会影响焊接金属的熔合度;第三，焊件散热速度过快，或者焊接起始处温度不足，导致钢结构母材的开始端没有发生熔化现象;第四，钢结构母材的坡口发生了氧化反应，或者坡口处存在没有清理的污迹，在焊接时，氧化物或者污迹没有被熔化就被熔化的焊条覆盖住，也会造成钢结构表面或者边缘存在未熔合情况;最后在锅炉安装过程中，如果同一条焊缝焊接时出现了停弧，就会出现“冷接头”，这种“冷接头”也是导致焊接金属未熔合的主要原因。
　　为了有效避免母材坡口或者焊缝金属未熔合的情况发生，首先应该保证在进行焊接时，焊条和焊距的角度符合规定，同时时刻注意观察母材坡口两侧的熔化情况;其次，应该尽量选择稍大一些的焊接电流进行焊接，在焊接过程中注意控制焊接速度，保证焊接速度不会过快或过慢，时热量的增加能够将母材或者前一层的焊接金属充分熔化;第三，如果在焊接过程中发现焊条偏心，应该及时停止操作并进行调整，保证电弧方向恰当正确;第四，在焊接前应该对母材坡口进行仔细观察，观察其是否被氧化或者坡口处是否存在污迹，如果被氧化或者存在污迹则应该采取适当的措施加以清理后再进行焊接;第五，應该根据实际情况选择适当长度的焊丝，尽量避免或者减少在操作过程中更换焊丝。
　　2.4 翼板腹板加劲板连接角焊缝焊接质量不合格
　　翼板腹板加劲板连接角焊缝焊接质量不合格，具体表现为钢结构中存在翼板加强板，腹板与加劲板之间的角焊缝处存在大量的气孔、焊瘤以及夹渣。其中导致角焊缝处出现大量气泡的原因是在焊接过程中，产生的气泡在熔池金属凝固时没有溢出，焊接母材坡口边缘如果存在水迹、污渍或者锈迹，会导致气孔的出现;另外如果焊条或者焊剂没有按照规定进行焙烘，或者焊芯出现锈迹也会导致气孔出现。第三，如果使用的焊弧过长或者焊接的速度过快也有可能导致气泡出现。气泡的出现会占有一定的空间面积，使焊接的有效截面减少，从而降低焊接金属间的稳定程度。预防焊接过程中产生气孔有如下几个方法：第一，进行焊接时应该保证焊接电流大小适当，焊接速度不快不慢;第二，在进行焊接前，对坡口进行仔细的清理，保证坡口表面清洁;第三，应该严格根据相关规定对焊接材料进行焙烘和管理，在焊接过程中严禁使用质量不过关的焊条。
　　“夹渣”指的是掉落在焊缝中的焊渣，如果焊缝中存在熔渣，无疑会降低金属间的有效焊接面积，从而降低焊缝的强度和密闭性。夹渣存在的原因主要包括：（1）坡口角度过小，或者焊接电流大小、焊接速度不当，这些都容易在焊接过程中产生大量的糊渣，残留在焊缝中影响焊接质量。（2）在使用碱性焊条进行焊接时，如果电弧长度过长，或者电弧的正负极错误，也会产生夹渣情况。（3）焊接完成后进行封底时，如果焊丝偏离了焊接中心也可能出现大量的熔渣。防止产生熔渣、夹渣的主要措施有：（1）选择适当的坡口尺寸。（2）对坡口进行认真检查清理。（3）选择适当的焊接电流和焊接速度。
　　（4）对于封底焊渣应该及时予以清除。
　　“焊瘤”指的是在对金属进行焊接时，熔化的焊条金属没有进入焊缝而是流淌到焊缝外部没有熔化的金属母材上形成的金属瘤，如果锅炉钢结构表面出现焊接焊瘤，一方面会严重影响锅炉的外表美观性，另一方面，焊瘤的存在还容易导致焊接过程中存在焊渣。焊接过程中出现焊瘤的主要原因是焊接操作人员操作不熟练导致熔池温度过高，金属发生凝固并缓慢下坠。预防焊接时产生焊瘤的主要方法有：积极培养焊接操作人员操作技术、对熔池的温度进行严格控制并保持均匀焊接。
　　2.5 焊接中局部变形
　　锅炉钢结构在焊接过程中出现局部变形的原因有：（1）钢结构的外形尺寸变大，加工零件的强度不足，在焊接过后可能会发生局部变形。（2）焊接零件的焊缝分布不够均匀，变形程度与焊缝的分布数量成正比，焊缝多的部位其变形程度也会较大。（3）焊接操作人员操作不规范，没有进行对称分层和分段处理。（4）进行焊接操作时，焊件放置位置不平整，焊剂应力释放不均导致产生局部变形。预防焊接过程中局部变形的方法有在进行锅炉结构设计时应该尽量使工件分布对称均匀，在焊接时应该对主要焊缝和收缩量大的焊缝进行优先处理，它们焊接完成后再处理次要焊缝和收缩量较小的焊缝，在焊接工件时应该及时进行翻动，焊件即便出现变形也会大部分加以抵消，最后可以通过增加工件的强度对焊接变形加以控制，如此能够更好地保证钢结构构件的焊接质量。
　　3 结束语
　　总结来说，以上即为作者通过多年工作经验总结出的电站锅炉钢结构常见的缺陷，本文对这些常见缺陷进行了研究，对可能成因进行了试探性的分析，并结合实际情况对于如何有效预防和控制提出了可行的建议，为我国电站锅炉建设提供了一定的经验。
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