百万机组钢结构安装质量控制
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摘 要:近年来,随着电站机组单机容量的不断增大,这对于用来支撑锅炉区域所有承压部件及设备的锅炉钢结构的设计和安装质量提出更高的要求,为了保证锅炉承压钢结构的稳定性,对现场钢结构安装质量进行严格控制十分重要,笔者根据自己工作实践,对新型百万机组钢结构的安装质量控制进行了分析和总结。
关键词:钢结构; 稳定性; 锅炉; 质量控制;
前 言
目前,随着国内电站建设从600MW 燃煤机组到1000MW 机组,机组发电容量不断增大,相应的设备不管在重量、体积还是在数量上也都翻倍的增加,作为承重部件的钢结构的体积和重量也相应的增加,对于钢结构的安装质量控制也更加严格,要求也更高。国内已完成或在建1000WM机组中,以塔式炉和Π型炉居多,在此我们以东方电气集团1036MW容量、26.15MPa/605/603℃参数的单轴一次中间再热超超临界的机组Π型锅炉钢结构的安装为例,来阐述如何在钢结构安装过程中控制安装质量。
一、概述
Π型锅炉钢架采用全钢结构,扭剪型高强度螺栓连接,沿锅炉宽度方向主柱和副柱,共7列钢柱,依次为G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7。从炉前往炉后依次为K0、K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7,总深度为74800mm,总宽度为70000 mm;炉膛宽度33973.4 mm,炉膛深度15558.4 mm。一般设计为六层立柱结构,各层钢结构之间布置有平台、楼梯连接,K1、K2、K3、K4、K5柱顶安装大板梁,整个锅炉钢架由立柱、横梁、垂直支撑、水平支撑及炉顶支吊平面、各层平台楼梯及所需要的支承件组成,炉顶大板梁采用双层叠梁,单重最重160T。为了使钢结构安装工艺、质量达到现行国家标准,我们需对钢结构从进场到安装前的检查、到安装中的现场质量控制、到安装后的验收及设备维护进行全方位的严格控制。
二、安装前的质量控制
钢构件的进场质量验收非常重要,构件进场我们除了按明细表核查数量,并进行外观感观、几何尺寸、合格证检查外,需认真检查厂家焊缝,看是否存在裂纹、气孔、咬边等现象,以往我们做过的各种类型机组的锅炉钢结构中都出现过或多或少的焊缝裂纹、气孔或者到货设备尺寸不符合图纸等现象,一些在现场检查出来并及时处理缺陷,现场无法处理的则运回厂里返修,而有些缺陷较为隐蔽,特别是梁、柱腹板内测焊缝检查容易被忽略,如果这些缺陷等安装完成了才被发现,就会引起现场不必要的拆装消缺工作,另外,进场的钢结构存放尽量垫上枕木,避免与放在沙土上造成锈蚀,安装前需进行结构连接板的除锈和对钢结构的清洗以保证钢结构油漆后不会返锈,另外还需检查以下资料:①钢材材质的复试单(原件);②钢材的材质证明(复印件须盖生产单位公章,还需说明原件的存放地);③无损检测报告(原件)。
三、安装中的质量控制。
锅炉钢结构安装过程中的质量控制是保证整体安装质量最为关键的环节,我们主要从以下几个方面控制:
1)对安装中使用的计量器具的检定进行控制。所有用于进行钢结构尺寸定位的计量器具均应有国家认可检定机关颁发的检定合格证书,并在器具上贴上检定合格标签,使用时必须按照检定时的条件和方法进行量距,温度、拉力、所处状态均应与检定时相同,对于钢卷尺的使用,一般30米钢卷尺测量时用10N拉力,50米钢卷尺用25N拉力。
2)对安装尺寸、定位测量进行控制。安装立柱前,每根立柱最少有相邻的两个面划有垂直中心线,对第一层钢架立柱要预先画好锅炉一米标高线。钢架安装,为了保证结构稳定,应先吊装一个四方格,即当四根柱及横梁、支撑等连接件形成整体后,再扩大拼装。原则上应对每层钢架进行找正验收,找正项目有:主柱的垂直度、间距、大小对角线等。高强螺栓紧固完毕后,方可进行上一层钢架的吊装。第一层钢架安装找正时,可根据锅炉基础的基准标高点,测定各立柱的1米标高点,按图纸、规范要求,设置锅炉基础沉降观测点,作出明确标识,并分别在大板梁安装后、水压试验前、水压试验后、锅炉点火过程中进行观测,做好记录。由于烈日照射带来的温差会引起钢架的变形及测量卷尺的测量误差,将会影响到钢架的找正值。故找正和验收工作宜安排在阴天或日出前、日落后进行。为了保证大板梁安装标高的准确性,应注意控制立柱的累积误差,因此,在钢架各层立柱吊装之前复查各主立柱设计长度,在吊装完一层钢架后测量立柱标高并作好记录,保证六层立柱顶部标高偏差总和不会超过±5mm,如发现问题,应及时反映处理。第六层柱顶划线、柱顶标高调整完后,进行大板梁吊装,在受热面安装前、水压前、后及点火过程中,进行大板梁挠度测量,以作分析比较
3)高强螺栓安装质量控制。立柱吊装前,临时螺栓不得少于1/3总数,横梁、斜撑吊装脱钩前螺栓的安装数不得少于1/3总数,且不少于2只。立柱对接时,高强螺栓均起固定位置的作用,柱与柱必须顶紧,局部间隙不得超过规程的规定值,并保证有75%以上接触面积,当柱与柱之间的接触面积小于75%且边缘间隙大于0.8mm时需用0.5mm或1mm的调整钢板将间隙塞满。找正合格后,对高强螺栓进行初紧。待整层钢架吊装完毕,各区域找正完后,再整体复查、调整,高强螺栓进行终紧后进行四级验收。在第二层钢架吊装前,第一层钢架的高强螺栓必须终紧完。对缓装部位应使用普通螺栓代替高强螺栓,以防止高强螺栓生锈。杆件连接的螺栓孔如有问题,杜绝随意用火焰切割扩孔,应采取机械扩孔,但最大扩孔不得超出1/3孔径。锅炉钢架高强螺栓和摩擦板按要求取样送检,合格后方可使用高强螺栓长度按图纸标识进行安装,没有标识处按如下选择螺栓长度=两连接板厚度相加尺寸+35mm(或连接板厚度+立柱板厚度+35mm)。
4)高强螺栓紧固质量控制。为了保证扭矩力矩的准确性,班前和班后应对预拧和终拧扳手进行标定。方法如下:
分别用初拧扳手和终拧扳手对每种公称直径各三个高强螺栓连接副进行拧紧,拧紧力矩用手动扭矩扳手进行检查,当拧紧力矩与与表1不符时,必须调整电动扭矩扳手。
初拧力矩扭矩扳手的扭矩值见表1
表1
螺栓直径 M16 M22 M24 M27
初拧力矩(N.m) 130 340 440 670
终拧力矩按下式计算:
M=(P+ΔP)*K*d
其中:M------终拧力矩(N.m)
P-------设计预拉力值(参见表2)
ΔP-------预拉力损失值(约5~10%P)
K-------螺栓合格证标明的力矩系数的平均值,k=0.11~0.15
d--------螺栓公称直径
表2
螺栓公称直径(mm) M16 M22 M24 M27
预拉力(KN) 100 190 225 290
例如M24高强螺栓的终紧力矩值计算如下:
ΔP取中间值0.08P;K取中间值0.13,则
M=(P+ΔP)*K*d=(225+0.08*225)*0.13*24=758.16N.m (现场安装按760N.m力矩终紧)
高强螺栓群应同方向杆入螺栓孔内,高强螺栓群的拧紧顺序应由中心按辐射方向逐层向外扩展,初拧和终拧都得按预先设定的鲜明色彩在螺帽头上加以表示。初紧完毕,对钢架进行复测及偏差纠正,整体找正工作结束后进行终紧,终紧后对每个节点的螺栓扭矩值利用手动力矩扳手进行抽查。当天安装的应终拧完毕,终拧完毕应逐个检查,对欠拧、超拧的应进行补拧或更换。终紧后的高强螺栓要立即涂上防锈油漆,即能防锈又便于区别,用电动扳手终紧,未能打断梅花头的部分螺栓,严禁使用火焊切割梅花头,应终紧后涂上红色标记,部分因位置关系而无法用终紧电动扳手终紧的螺栓,应使用手动力矩扳手终紧后涂上红色标记。
5) 钢结构焊接质量的控制。
①钢结构施焊前.对焊条的合格证进行检查,按说明书要求使用,焊缝表面不得有裂纹、焊瘤,一、二级焊缝不得有气孔、夹渣、弧坑裂纹,一级焊缝不得有咬边、未满焊等缺陷,一、二级焊缝按要求进行无损检测,在规定的焊缝及部位要检查焊工的钢印。不合格的焊缝不得擅自处理,定出修改工艺后再处理.同一部位的焊缝返修次数不宜超过2次。
②焊接时,必须避免气候的影响。如果气温很低影响焊接质量,则不能进行焊接工作。当环境温度低于零摄氏度时,施焊前必须进行预热。预热温度应根据工艺试验确定。
③所有焊接后产生的残余焊剂、熔渣、飞溅物必须清理干净。
④为了防止结构主体损坏,割除焊于构架上的临时物时,需残留5mm左右,然后用砂轮磨去残留部分且不得伤及母材,严禁在钢结构构件上打火引弧,严禁在高强螺栓接头的连接板和顶板大板梁的翼缘上焊接其他任何工件。
⑤未经设计同意,不得在板厚大于36mm以上构件上焊接任何工件。
结 语
影响钢结构安装质量的主要因素有:安装前的检查及构件防腐保护、安装中的定位尺寸测量控制、高强螺栓的紧固、本文笔者通过目前国内百万机组钢结构安装中对质量控制进行解析,并对安装质量控制应达到的质量要求进行了说明。可供火力发电厂主钢结构安装施工人员参考。
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