引言

目前全球火电厂的单台装机容量不断提高，导致锅炉钢结构内的大型梁板尺寸和重量不断增加。然而，这些大型梁板具有超长、超高和超重等特点，所以，在整体制造、安装和运输等方面都会面临各种困难。因此,采取了将上梁与下梁用高强螺栓连接的叠合式大板梁结构。在安装时，应用高强螺栓将叠合式大板梁的中间法兰面连接起来，形成综合受力构件。本研究以1000兆瓦电厂的塔式锅炉大板梁作为探讨对象，并对叠合式大板梁的制作技术进行了详细分析，提供了类似构件制造的参考。塔式锅炉叠合式大板梁由上下焊接的两根实心H型梁组成。制作的过程极为复杂，涉及多个问题，如错位面螺栓孔的对接、大板焊接技术以及超大尺寸梁的拱起等。为了保障连接螺栓的穿孔率达到规定要求，必须进行精确计算,叠合式大板梁必须确保上下梁能够完整连接,以满足设计规定的几何尺寸和使用性能,进而保障锅炉设备的顺利运行。

一、厚板焊接及热处理技术

厚板焊接需要考虑到板材和焊缝的多个方面，所以必须结合相关工艺进行合适的焊接。为了防止焊接过程中出现脆性断裂和延迟开裂的情况，以及氢腐蚀和应力腐蚀等问题，必须在焊接前后进行适当的热处理。根据《钢结构焊接规范》，在开始材料拼接之前，需要进行焊接工艺评估，选择合适的焊接工艺和热处理参数。为保障焊接质量不受干扰，须清除焊缝两侧50mm内的杂质，如氧化物、泥灰、油污、水、毛刺和熔渣等,同时解决表面裂纹和轧制夹渣等难题,需要进行磁粉探伤(MT),并确保坡口表面质量。预热操作达标,焊接参数符合相关规范。在钢板焊接时,需始终密切观察变形状况,同时应在钢板侧面装置耳部,以便焊接过程中的翻转,从而减少拼接角的变形。完成焊接和校准后,需进行超声波探伤（UT）检测。此外，还需进行焊后热处理以消除焊缝中的残余应力，热处理温度为620℃。

二、叠合面孔位同心度控制技术

1.法兰叠合面配钻技术

为保障叠合面孔的圆心度,在进行上下固定叠合时，可使用钻孔匹配方式，该方法具备操作简单、钻孔效率高和准确度较高等优势,并且与高穿孔率相适应。在展开配钻工作之前,需要了解焊接后的收缩程度,对于每个劲板的位置,应适当增加一些长度余量。

2.叠合面锁紧装焊技术

叠合面锁紧装焊技术是叠合式大板梁制作的核心技术,主要研究了叠合面螺母固定焊接技术和叠合面销子紧固焊接技术。通过这些方法，在大板梁的组装、焊接、安装焊后刚板以及矫正过程中，可以实现同时收缩、同时产生拱形接触面,保持叠合面孔位同心度和间隙的一致。

3.主体焊接

为了降低主焊缝对拱度的影响，需要及时合理地管理焊接主体的收缩情况。通过多次试验,从而将叠合式大板梁的主焊缝分成多段对称退焊,同时使用翻身焊与组合焊技术。通过这种方式,可以成功减轻焊接变形的影响,并且符合焊接质量标准。

三、上下梁栓接加劲板孔位保证技术

为了提高叠合式大板梁的局部刚度,可以使用额外的加固板来加强结构。为了确保加固板的牢固,应密切安装纵向加固板和叠合面,并使用连接板的螺栓来连接上下梁之间的加固板,以保障螺栓符合标准孔距,满足加劲板的力学要求，当加劲板在叠合面发生拱起时，会导致厚翼缘和叠合面之间的间隙发生变化。为了确保加劲板与叠合面密合,确保纵向加劲板安装质量,需根据焊接后尺寸测量长度,并做出相应的下料处理。在测量长度的基础上,为了确保上下梁的纵向加劲板同时安装,可以考虑增加加劲板长度5mm,并利用铣边机修整两端,同时使用连接板。为了加强加劲板的固定,可以使用0.5mm孔径的销钉进行固定,从而确保穿孔率。

四、上下梁同步起拱控制技术

1.起拱措施

鉴于自重及外界荷载的影响，大型梁板可能会出现向下弯曲。因此，在制作时必须思考如何处理其上拱问题。对于刚度较小的钢梁,可以使用火焰矫正起拱法来事先调整拱度。然而,对于刚度较高的钢梁而言,火焰矫正方法存在一些问题。由于该方法的加热范围较小，热量稳定性不佳，且起拱效果不均衡，无法满足上下梁同步起拱的要求。经过研究和实践经验发现，采用预制腹板拱度法更为合适。叠合面位置需保持水平以方便紧密装配和检查,而且无需设置拱度。在下料时,可以采取数控火焰切割机直接切割出弧度,能够获得起拱后的钢梁。

2.设计余量和材料采购

大板梁的长度和质量会对其所承受的作用产生影响。为了降低加工成本,应该采购固定长度、固定宽度的材料。另外,鉴于大型零部件的制造过程可能存在焊接收缩等问题，因此在加工制造时需要适度增加适当的余量，以确保零部件的加工尺寸能够满足设计标准。此外,在选择材料时,还应保证其符合设计中的物理化学性能标准,并予以钢材质量保证书。最后,对于材料的经济性方面，需考虑减少拼接数目原则确定采购尺寸。拼缝间隔应为200mm，为使螺栓孔和加强板拼缝错开，中心位置偏移120mm，拼缝还要错开100mm。在应用大板梁设计图之前，必须由设计单位进行审核，并获得设计部门的确认。施工必须严格按照会签图的要求进行，防止拼接焊缝与连接吊点梁上的重复部分矛盾,保障大板梁的受力合理且符合科学设计标准。

3.下料

为了切割叠合式大板梁的板材，可采用适当设备进行下料。在下料前，需细致检查气割机的火焰垂直度，保证切割边缘垂直度小于2mm。另外,合理地预先加热材料能够合理降低切割过程中产生起弧位置缺陷的概率，将叠合式大板梁腹板的预热时间设定为30秒,为确保翼缘预热时间达到最低150秒,可以尝试在进行翼缘下料过程中使用多功能直条火焰切割设备，同时对于腹板下料，可以考虑利用数控异形切割机进行实现。为了获得更好的切割效果,可以使用断续切割的方式,即每隔3米设置一个气割断点,断点长度可设定为20毫米。

五、叠合面平面度和叠合面穿孔率

焊接变形会对叠合面平直度造成妨碍，主要表现为叠合面翼缘板发生角度变形，以及腹板在纵向焊接收缩时引起的弯曲变形。叠合面翼缘板的角度变形可以使用型钢翼缘矫正机进行调整，而腹板纵向收缩导致的弯曲变形是由于腹板与中间翼缘板、腹板与翼缘板金属熔敷质量差和焊缝的热膨胀不匹配造成的塑性变形。因此，可以尝试焊后火焰矫正。但是，需要注意的是,板梁自重可能致使叠合面翼缘板呈现波浪状变形。在进行T型结构安装腹板和叠合面翼缘板之前，可以对纵向焊接收缩变形进行定量评估,并采用预加热的方法来抵消焊接收缩的不同。这种方法能够使腹板发生相反的变形,为了确保叠合面达到设计规定的平整度，需要评估穿孔率，这是衡量叠合式大板梁制造质量的一个重要指标。可以参考之前类似项目的制造经验，使用复合梁成品制孔的工艺。在通过"三检制"合格检查后，才能进行划线制孔的工序。在划线过程中，应以腹板中心作为标准，利用钢盘尺和0.5kg拉力计来进行综合划线。首先，需要确定制孔的基准线,并于腹板上标示检查线。为满足每个制孔区间内钻模移动一次的要求,需将经过淬火处理的钢套嵌入制孔模板。完成孔洞后，需对每个孔洞区间进行尺寸检查，记录检测结果。如尺寸有差异，应调整相应梁的孔洞区间，确保上下梁的孔洞尺寸偏差一致，保证叠合面孔洞穿孔率。

结语

综上所述，在叠合式大板梁的制造过程中，为了减少焊接变形，控制火焰矫正量，可以通过对关键工序的技术控制，应用厚板焊接及热处理技术、叠合面孔位同心度控制技术、上下梁栓接加劲板的孔位保证技术以及上下梁同步起拱控制技术，使各项技术指标符合设计标准，从而保障锅炉设备的顺利运行。

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