低合金耐热钢钢结构工程施工技术

陈 琳

钢结构框架体系在工业建筑中广泛应用，普通材质的钢材已越来越难以满足工程结构安全、性能指标、经济适用等的要求。低合金耐热钢(12CrMoV)是目前钢框架，尤其是承重构件多采用的一种钢材。

1 工程概况

宁夏灵武1号，2号2×1 000 MW发电机组锅炉厂房，工程结构体系全部采用钢结构框架。

在主框架中，承重、阻热、连接关键构件——刚性梁及附属配件的钢材材质均为低合金耐热钢(12CrMoV)。

其中包括刚性梁486件，垂直搭接件572件，张力板572件，角部连接件324件，拉杆及其他构件785件，总加工数量2 739件，加工总量达3 300 t。

低合金耐热钢(12CrMoV)属于空淬钢，钢的力学性能在很大程度上取决于钢的热处理状态，应严格控制它的装配、焊接工艺。

2 工程难点分析及对策

结合工程特点，本着节约成本、控制工期、保证质量的原则，制定针对性的可操作工艺文件，落实装配、焊接实施过程，对钢材和焊缝的性能与原始热处理状态性能进行控制。

1)本工程大部分为异型构件且节点板较多，只有通过计算机分析，现场制作胎具，确定合理的装配顺序，严格控制几何尺寸，来保证构件的拼装精度要求;

2)低合金耐热钢(12CrMoV)由于其自身材质要求，对焊接前、后热处理技术指标要求极为严格，过程中配备专业机具、材料，保证构件焊接质量;

3)构件放样、组装前，计算加工、焊接预留量，满足构件加工过程中的变形需求。

3 工艺流程

低合金耐热钢结构施工工艺流程见图1。

4 操作要点

1)生产前技术准备。a.领取图纸及相关资料，仔细消化图纸技术要求，做出针对性的焊接、装配工艺卡片;b.生产前准备过程中，要做到读图准确，技术要求理解清晰，生产操作符合标准要求。

2)材料进场。a.依据图纸做出工程详细的备料计划，落实厂家进行采购。材料进场后，严格按规范进行理化复试;b.对所用低合金耐热钢(12CrMoV)的原材料，进行光谱定性分析，并出具检测报告;c.结合工程特点，零部件的角焊缝采用混合气体［Ar(85%)+CO2(15%)］保护焊，焊丝为 ER55B2V，直径 1.2 mm，允许采用手工电弧焊，焊条为R317，直径2.5 mm，4 mm。

3)根据图纸，对构件利用计算机做出分析表及小样分析图，详化图纸，明确加工制作精度要求。

4)按照工艺文件中各项技术参数要求，加工制作焊接试件，测定技术参数，指导过程施工。

5)操作钢平台的搭设。a.在制作加工现场，搭设满足工程要求的操作钢平台。钢平台的基层处理、整体刚度、平整度等符合工程构件加工制作的需要;b.根据工程特点，对钢平台进行调平。在5 m×20 m的范围内，平面度不大于3 mm，局部不大于0.8 mm/m2，确保构件的加工精度及组拼质量。

6)根据小样分析图表，施工班组进行下料加工。操作时，结合材料特点预留加工余量，一般控制在20 mm～50 mm，保证装配完成后的整体尺寸要求。

7)制作零部件加工胎具。a.在操作钢平台上根据工程技术数据，放设1∶1制作胎具，并随不同零部件尺寸的变化而调整;b.结合低合金耐热钢构件，尤其是垂直搭接板、角部连接件等在加工制作过程中易发生扭曲、变形的情况，现场制作异型卡具，合理布置、分配它的具体位置，确保构件质量。

8)根据图纸及分析小样，加工、制作零部件，并由专人编号，对材质为低合金耐热钢(12CrMoV)的钢材进行热处理。

9)零部件装配定位。a.零部件加工完成后，将对应的零件在胎具内进行摆放、点焊，完成构件的装配定位;b.零部件点焊固定时要牢固、可靠，以防在出胎、吊运过程中焊点开裂，造成事故;c.在装配过程中，对于部件干涉处允许修锉，但应保证构件的整体尺寸要求;d.构件组装完成并检查无误后，在其适当位置处加设工艺支撑杆，或将两件背靠背点焊在一起，以防止焊接及热处理时变形;e.部件装配完成出胎前，由专人编号，出胎后进行成品保护。

10)构件焊接。a.根据材料在热处理方面的特殊要求，严格按照焊接工艺评定的参数、技术措施，进行机具、材料的配置，部分主要机具表见表1;b.对于低合金耐热钢(12CrMoV)的特殊焊接要求，在焊前应对待焊处预热200℃～250℃(包括装配定位焊前预热);c.焊接过程中，应注意构件的对称施焊，焊接过程不得中断，焊接时层间温度控制在250℃～300℃;d.焊接完成后，对构件角焊缝部位应采取覆盖石棉毡或石棉粉等保温措施，进行保温1 h～2 h;e.焊接开始前，仔细处理钢材表面待焊区域的铁锈、油污等，保证焊缝的干燥、清洁;f.构件焊接完成后，对所有焊缝区域进行打磨处理，清理飞溅、焊渣，符合探伤要求;g.根据工艺要求，对要求退火的构件、部位，整体进炉进行退火处理，热处理温度控制在720℃～740℃;h.按照图纸及工艺文件要求，按比例对焊缝进行光谱分析及磁粉探伤检查，保证焊缝质量;i.构件焊接完成后，拆分工艺支撑杆，打磨点焊部位，使之与原母材平齐，光滑过渡;j.根据图纸设计要求，对构件进行火焰配合机械校形，校形温度不得大于720℃;k.加强板安装。在未装加强板前，应先将［型内侧焊接加强板处焊缝，焊接长度约100 mm，以防止装配加强板后角焊缝无法焊到，加强板之间每500 mm留0.5 mm焊接收缩量(对于安装件，可试装后拆下)。

表1 部分主要机具表

11)构件的除锈、防腐。a.钢结构防腐涂装是整个工程的重要组成部分，在开始操作前应做好各项准备工作，进行严格的技术交底。b.根据图纸及工艺文件的要求，对构件进行喷砂除锈，除锈等级达到Sa2.5。c.涂装完成后，构件的标志、标记和编号应清晰完整。

12)复核和检查。a.在构件出厂前，由专人按照国家规范GB 50205-2001钢结构工程施工质量验收规范及相关技术标准，对构件进行复核和检查。b.做好零件加工、组拼、焊接、热处理、矫正、喷砂除锈、刷漆、运输、堆放、安装就位等工序的检验、验收工作。

5 结语

宁夏灵武1号、2号锅炉刚性梁及附属构件，加工制作历时约两个月，我们利用本文的方法对材料进行装配焊接，在充分利用现有资源的基础上完成了构件的加工任务。

施工过程中，产品质量容易控制，焊缝在热处理完成后，无损检测一次合格率达95%，构件的各项技术指标符合规范要求，有效保证了工程质量要求。

［1］ GB 50205-2001，钢结构工程施工质量验收规范［S］.

［2］ GB 50017-2003，钢结构设计规范［S］.

［3］ JGJ 81-2002，建筑钢结构焊接技术规程［S］.

［4］ 中国钢结协会.建筑钢结构施工手册［M］.北京:中国计划出版社，2002.

［5］ 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册［M］.北京:机械工业出版社，2000.