鍋爐制造焊接

一、鍋爐及其用鋼概述：

①、鍋爐分類及其用鋼：

鍋爐是火力發(fā)電站的重要組成部分，它的作用是使燃料燃燒放熱，并將熱量傳給工質(zhì)，以產(chǎn)生一定溫度和壓力的蒸汽提供給用戶。

鍋爐種類很多，其分類方法也很多，如按用途分類、按結(jié)構(gòu)分類、按循環(huán)方式分類、按鍋爐出口工質(zhì)壓力分類、按燃燒方式分類、按所用燃料或能源分類、按排渣方式分類、按爐膛煙氣壓力分類、按鍋筒布置分類、按爐型分類、按鍋爐房形式分類、按鍋爐出廠型式分類等。

這里介紹與焊接密切相關(guān)的按鍋爐出口工質(zhì)壓力分類的方式。

低壓鍋爐：一般壓力小于1.275MPa。

中壓鍋爐：一般壓力為3.825MPa。

高壓鍋爐：一般壓力為9.8MPa。

超高壓鍋爐：一般壓力為13.73MPa。

亞臨界壓力鍋爐：一般壓力為16.67MPa。

超臨界壓力鍋爐：一般壓力為22.13MPa。

超超臨界壓力鍋爐：一般壓力為27MPa以上。

其中，低壓鍋爐和中壓鍋爐一般是民用鍋爐和工業(yè)鍋爐，高壓鍋爐主要為火力發(fā)電用鍋爐?；鹆Πl(fā)電用鍋爐也稱為電站鍋爐，較有代表性，本文主要從電站鍋爐的制造給以介紹。

電站鍋爐包含的設(shè)備有：鍋爐鋼架、鍋爐汽包（超臨界和超超臨界鍋爐沒有）、水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、連通管等主要設(shè)備。與它配套的有空氣預(yù)熱器、鍋爐輔機(jī)、輸煤、制粉、煙道、燃油、除塵、除灰等輔助系統(tǒng)。所有設(shè)備安裝均由廠家制作和現(xiàn)場(chǎng)安裝組焊兩部分組成。

鍋爐用鋼，通常是指制造鍋爐本體所用的各類鋼材。鍋爐本體主要包括鍋爐汽包鍋筒、集箱、水冷壁、鍋爐管束、過熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、鍋爐范圍內(nèi)管道、鍋爐構(gòu)架及閥門等零部件。

根據(jù)鍋爐各零部件的工作條件及其結(jié)構(gòu)特性，鍋爐用鋼的主要特點(diǎn)如下。

（1）用鋼量大　鍋爐種類很多，即使是同一容量的鍋爐，因結(jié)構(gòu)不同，其耗鋼量也就不同。一般按每小時(shí)產(chǎn)生1t蒸汽計(jì)算，其耗鋼量為2.5～10t。

（2）所用鋼材的種類、品種、規(guī)格多　鍋爐所用鋼材的種類很多，包括碳素鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、低合金熱強(qiáng)鋼、中合金鋼、高合金鋼、不銹鋼等，約有50多個(gè)鋼種。鍋爐用鋼的品種有板材、管材、棒材以及各類型鋼等。以600MW鍋爐為例，所用板材量約占總用鋼量的10％，管材用量約50％，型鋼用量約35％。此外，鍋爐用鋼的規(guī)格很多，例如所用板材中有薄板、中板、厚板、特厚板等。所用管材中有薄壁管、厚壁管，小口徑管、大口徑管、鰭片管、螺紋管等。

（3）質(zhì)量要求高　鍋爐主要部件均為承壓件，有的還要承受高溫，如果鋼材質(zhì)量不好，會(huì)造成嚴(yán)重后果，將給人民生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn)帶來(lái)重大損害。因此，鍋爐主要承壓部件用鋼均為專用鋼，對(duì)其質(zhì)量和檢驗(yàn)均有嚴(yán)格的要求，以確保鍋爐用鋼使用安全。

②、電站鍋爐用鋼及焊接的新發(fā)展：

電站鍋爐中高壓鍋爐、超高壓鍋爐和亞臨界鍋爐出口溫度一般為540℃，超臨界鍋爐的再熱蒸汽部分可以到565℃，而現(xiàn)在的超超臨界壓力鍋爐出口溫度則提高到610℃。眾所周知，鍋爐壓力和溫度的提高，可以大大減少煤耗，減少排放，這是當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中追求的一項(xiàng)重要指標(biāo)。因此，目前我國(guó)在建的電站鍋爐一般都是超臨界、超超臨界壓力鍋爐。

縱觀鍋爐發(fā)展的歷史，20世紀(jì)50年代世界各國(guó)都在研究如何提高鍋爐的壓力和溫度，但是，都由于金屬材料的原因而停滯不前。我國(guó)在50年代后期也曾經(jīng)有運(yùn)行溫度585℃的電站鍋爐，最終也因?yàn)檫\(yùn)行的不穩(wěn)定而降至540℃的高壓鍋爐參數(shù)運(yùn)行。20世紀(jì)80年代，隨著9％～12％Cr鋼的應(yīng)用，如德國(guó)的X20CrMoWV121、瑞典的HT7（9Cr-1Mo）等，大大提高了540℃下鋼材的持久強(qiáng)度，使得超高壓鍋爐和亞臨界鍋爐得以發(fā)展，并向超臨界鍋爐發(fā)展。我國(guó)鍋爐參數(shù)提高的轉(zhuǎn)機(jī)是20世紀(jì)90年代，起源在美國(guó)橡樹嶺試驗(yàn)室為核電站研究成功的一款9Cr-1Mo鋼，在采用精煉、控軋、多元素強(qiáng)化、多手段強(qiáng)化等一系列先進(jìn)手段后，獲得了可以穩(wěn)定運(yùn)行在600℃左右的高強(qiáng)度熱強(qiáng)鋼，命名為ASME A213 T91鋼和ASME A335P91鋼。我國(guó)應(yīng)用P91鋼是在20世紀(jì)90年代中期。T/P91鋼的產(chǎn)生是高溫材料生產(chǎn)的一場(chǎng)革命，開創(chuàng)了一個(gè)時(shí)代，其原理帶動(dòng)了一系列新型的9％～12％Cr鋼高溫?zé)釓?qiáng)鋼、改良的2.25Cr-1Mo鋼、改良的18-8系和25-20系耐熱不銹鋼的產(chǎn)生，支持了鍋爐參數(shù)的一次較大幅度的提高，產(chǎn)生了超超臨界（SUC）鍋爐。由此可知，鍋爐參數(shù)的提高是依賴材料的發(fā)展而發(fā)展的，而材料的成功應(yīng)用要依賴焊接能否成功。

目前，我國(guó)超超臨界鍋爐使用的新型耐熱鋼由于采用了一系列先進(jìn)的科技手段，使鋼材性能得到很大提高，但是給焊接工作者帶來(lái)了難題。熔化焊接是一個(gè)極不平衡的過程，具有局部溫度高、溫度梯度大、高溫停留時(shí)間短等致命弱點(diǎn)，使焊接接頭成為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。即使是過去的常規(guī)耐熱鋼，這一薄弱環(huán)節(jié)的問題都不容易克服，對(duì)于今天的新型耐熱鋼，其影響更為突出。

二、鍋爐各部件用鋼特點(diǎn)：

①、鍋筒用鋼及其應(yīng)用范圍：

根據(jù)鍋筒的制造和工作特點(diǎn)，選用筒體材料時(shí)在技術(shù)上應(yīng)著重考慮如下特性。

1、鍋筒筒體用鋼材應(yīng)具有足夠的中溫強(qiáng)度。按我國(guó)火電鍋爐參數(shù)系列，中壓鍋爐鍋筒筒體用鋼材要有足夠的250℃RP0.2，高壓鍋爐鍋筒筒體用鋼材要有足夠的320℃Rp0.2，超高壓鍋爐鍋筒筒體用鋼材要有足夠的350℃Rp0.2，亞臨界壓力鍋爐鍋筒筒體用鋼材要有足夠的365℃Rp0.2，但屈強(qiáng)比都不能過高。

鍋筒可能在溫度較低的氣候吊裝，要求筒體用鋼材有足夠的低溫沖擊韌性。為了確保鍋筒水壓試驗(yàn)安全，鋼板和焊接接頭的無(wú)塑性轉(zhuǎn)變溫度應(yīng)低于水壓試驗(yàn)用水溫度，鋼板及其焊接接頭應(yīng)有足夠的斷裂韌性、抗裂紋擴(kuò)展能力和抗低周應(yīng)變疲勞損傷能力。

2、鍋筒筒體用板很厚，筒體制造工藝也較復(fù)雜。要求鋼板冶金質(zhì)量好、致密度高、性能均勻，冷熱成形、焊接、熱處理等工藝性好。

3、采用新研制的鋼號(hào)用以制造鍋筒筒體，應(yīng)按TSG G0001《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定執(zhí)行，試制國(guó)外成熟材料不受此限，但必須是鍋爐受壓元件專用鋼。

4、針對(duì)上述要求，鍋筒筒體用鋼的碳當(dāng)量不能高，特別是碳含量不能高，以保證焊接性良好。鋼中含適量的Mn、Ni等擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素，有利于正火狀態(tài)特厚鋼板的力學(xué)性能均勻，含一定數(shù)量的Mo元素有利于提高中溫強(qiáng)度，V、Nb元素含量過多會(huì)增大屈強(qiáng)比，對(duì)焊接性也不利，鋼板原始奧氏體晶粒細(xì)而均勻，對(duì)提高強(qiáng)韌性很有好處，并能明顯降低鋼材的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。

選用鍋筒筒體用鋼板或鍛件應(yīng)在保證一定強(qiáng)度的前提下，盡量選用化學(xué)成分簡(jiǎn)單、工藝性好、性能對(duì)熱加工工藝參數(shù)的波動(dòng)不敏感的鋼，確保元件制造質(zhì)量穩(wěn)定。

三、鍋爐主要部件工廠制造：

①、鍋筒制造工藝過程概述：

鍋筒是鍋爐的主要受壓部件，它由筒體、封頭、下降管管接頭和內(nèi)部設(shè)備等零部件組裝焊接而成。大型鍋爐機(jī)組的鍋筒，其筒體壁厚、長(zhǎng)度長(zhǎng)、重量大。其制造過程的主要工藝過程有板材備料、成形、組裝、焊接、熱處理、水壓試驗(yàn)、探傷等，但焊接過程是極為重要的工藝過程。

②、鍋筒焊接：

（1）厚壁筒節(jié)縱、環(huán)縫焊接特點(diǎn)

焊接工作量大，宜采用高效機(jī)械化的焊接方法。

工件厚，拘束度大，易產(chǎn)生各種焊接裂紋。焊層多，容易產(chǎn)生夾渣、未熔合等焊接缺陷。

由于焊接時(shí)合金元素的燒損或堆積，焊縫整個(gè)斷面上，從底部至頂部的化學(xué)成分及力學(xué)性能不易保持均勻，個(gè)別部位容易出現(xiàn)低值。

厚板焊接變形相對(duì)較小，但一旦產(chǎn)生了變形就不易校正。

厚板采用電弧焊時(shí)，焊前必須預(yù)熱，若預(yù)熱溫度不均勻，易造成附加熱應(yīng)力，會(huì)使根部封底焊道開裂。

接頭力學(xué)性能受焊接方法、焊材及焊后熱處理工藝的影響較大，方法如選擇考慮不當(dāng)，會(huì)造成接頭某些力學(xué)性能的下降或不穩(wěn)定。

（2）焊接方法選擇　厚壁鍋筒對(duì)接接頭焊接方法有：坡口埋弧自動(dòng)焊和窄間隙埋弧焊。

常規(guī)坡口埋弧自動(dòng)焊。埋弧自動(dòng)焊是較可靠的厚壁鍋筒縱環(huán)縫焊接方法。它采用多層多道焊，每層的熱輸入量不大，后層焊道對(duì)前層焊道有回火作用，焊后不需正火處理。焊接變形相對(duì)較小，生產(chǎn)效率也較高，但當(dāng)工件厚度很大時(shí)，其坡口加工及焊接工作量很大，由于焊層多，容易產(chǎn)生層間未熔合及夾渣等缺陷，為防止接頭冷裂紋的產(chǎn)生，要求采取焊前預(yù)熱及焊后消氫等措施。目前國(guó)內(nèi)制造廠采用的均為單絲常規(guī)坡口埋弧自動(dòng)焊。

窄間隙埋弧焊。這是一種適用于厚板的、焊前不開或只開小角度坡口，采用埋弧多層焊完成整條焊縫的高效焊接方法，目前國(guó)外已廣泛用于中厚壁容器的焊接。由于坡口窄而小，可使焊縫截面積大大縮小，從而節(jié)約焊材和提高生產(chǎn)效率。窄間隙焊的熱輸入量小，接頭韌性好，焊接變形相對(duì)小，焊接殘余應(yīng)力小。焊縫抗氫致裂紋性能好，對(duì)要求進(jìn)行焊后消氫處理的厚壁低合金鋼鍋筒，可大幅度地降低后熱溫度和時(shí)間。如焊接100mm厚的13MnNiMoR鋼，采用常規(guī)坡口埋弧焊需做300～400℃、2～3h的消氫處理，而采用窄間隙理弧焊，只需150～200℃、1h的后熱。但窄間隙焊對(duì)坡口尺寸要求較嚴(yán)，焊接厚板縱縫時(shí)，往往由于焊接應(yīng)力引起坡口尺寸變化而影響焊接質(zhì)量。故用窄間隙方法焊接縱縫，必須采取防止坡口尺寸變化的有效措施。窄間隙埋弧焊是厚壁容器制造應(yīng)予重視和推廣的先進(jìn)焊接工藝。

（3）焊接坡口形式選擇　選擇鍋筒縱、環(huán)縫坡口形式時(shí)，除了考慮接頭不易產(chǎn)生焊接缺陷和使焊接操作方便等因素外，還應(yīng)盡量減少焊縫截面積和減少焊接變形。

（4）焊接材料的選擇　選擇焊材時(shí)，應(yīng)根據(jù)母材材質(zhì)、焊接方法以及制造工藝，使厚板縱環(huán)縫焊接接頭性能滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)保證不產(chǎn)生由焊材引起的焊接缺陷。選材時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)。

按與母材等強(qiáng)原則選材，使焊縫金屬的強(qiáng)度不低于母材，但又不宜超過母材過多，以免降低接頭塑性。

應(yīng)選擇韌性和塑性好的焊材，以減少接頭產(chǎn)生焊接裂紋的傾向。

厚板縱縫焊接接頭的性能，還決定于焊后的熱處理工藝。在選擇焊材時(shí)，應(yīng)將二者綜合考慮，保證經(jīng)熱處理后的厚板接頭各項(xiàng)性能穩(wěn)定可靠。

（5）焊前預(yù)熱及焊后及時(shí)消氫　焊前預(yù)熱及焊后及時(shí)消氫，是避免厚板低合金鋼焊接接頭開裂的重要措施。它能減緩焊接接頭的冷卻速度，降低接頭焊接殘余應(yīng)力及熱影響區(qū)形成淬硬組織的可能性，并有利于焊縫中擴(kuò)散氫的逸出。預(yù)熱及消氫的要求如下。

焊件是否需要預(yù)熱或消氫，應(yīng)根據(jù)各種焊接方法熱循環(huán)的特點(diǎn)而定。

厚壁低合金鋼鍋筒，由于材料淬硬傾向大及工件剛度大，為防止打底層縱焊縫開裂，要求預(yù)熱的范圍大且溫度場(chǎng)均勻，盡量降低焊接區(qū)域溫差引起的附加熱應(yīng)力。

焊接過程中應(yīng)始終保持焊接區(qū)的溫度不低于規(guī)定的預(yù)熱溫度，如需中斷焊接或焊后不能立即進(jìn)行熱處理時(shí)，必須及時(shí)進(jìn)行消氫處理，以避免延遲裂紋的產(chǎn)生。

預(yù)熱溫度的選擇應(yīng)和后熱、消氫處理綜合考慮。選擇過高的預(yù)熱溫度不僅惡化勞動(dòng)條件，還會(huì)造成附加熱應(yīng)力，使焊縫金屬因承受過大的塑性應(yīng)變而開裂，較低的預(yù)熱溫度輔以適當(dāng)?shù)暮鬅嵯麣涮幚恚瑒t可達(dá)到防止接頭開裂的效果。

預(yù)熱和消氫的加熱方式有兩種：局部加熱法和整體加熱法。

a.局部加熱一般采用電加熱器或各種明火加熱器等，其優(yōu)點(diǎn)是，在焊縫區(qū)域的一定范圍內(nèi)加熱，加熱速度快，耗能較少，勞動(dòng)條件較好。缺點(diǎn)是加熱不易均勻，易造成附加熱應(yīng)力。因此如何控制加熱溫度、加熱速度和加熱范圍，以及合理選擇加熱設(shè)備是局部預(yù)熱方法必須注意的問題，目前國(guó)內(nèi)采用電加熱溫度自控裝置是一種較好的方法。

b.整體加熱一般是將工件置于爐內(nèi)逐漸加熱，加熱透徹并且均勻。出爐后散熱也較慢，有利于保持預(yù)熱溫度和消氫溫度。但此法通常是用大爐加熱，時(shí)間長(zhǎng)，耗能多，勞動(dòng)條件較差。

四、鍋爐構(gòu)架的焊接：

鍋爐構(gòu)架中的梁和柱是構(gòu)架結(jié)構(gòu)中的基本元件，面廣而量大。焊接的梁和柱的制造方法基本相同，它們有各種各樣的斷面形狀，但都可以歸納成開式斷面和閉式斷面兩大類。有些在梁或柱上設(shè)置有肋板；有些沿其長(zhǎng)度上制成變斷面的，即等強(qiáng)度梁或柱。

用于制造鍋爐焊接梁和柱的金屬材料，一般都是選擇焊接性能良好的碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金高強(qiáng)度鋼，如Q235-A、Q345等。正式制造這些梁或柱之前，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際做焊接性試驗(yàn)，其結(jié)果可作為制訂焊接工藝的依據(jù)。除此之外，制造梁和柱的主要技術(shù)問題就是如何保證達(dá)到技術(shù)條件中提出的形狀和尺寸精度要求。準(zhǔn)確的裝配和嚴(yán)格的控制焊接變形常成為梁和柱生產(chǎn)中的關(guān)鍵。目前已有許多制造焊接梁和柱的經(jīng)驗(yàn)，不同結(jié)構(gòu)的梁和柱，有可能用相同的焊接方法制造，相同結(jié)構(gòu)的梁和柱也有可能用不同的焊接方法來(lái)制造，因此，當(dāng)產(chǎn)品圖樣沒有明確規(guī)定焊接方法時(shí)，制造者應(yīng)綜合考慮下列因素來(lái)確定焊接方法。

①產(chǎn)品的批量大小。

②產(chǎn)品的重要性。

③產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

④工廠和現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)條件和能力。

⑤經(jīng)濟(jì)成本等。

對(duì)于單品種大量生產(chǎn)的梁和柱，應(yīng)采用流水線作業(yè)，所有工序都可以采用專機(jī)自動(dòng)化或全面自動(dòng)化生產(chǎn)，應(yīng)使用效率更高的先進(jìn)焊接技術(shù)。焊接變形的控制和矯正要依靠機(jī)器設(shè)備解決。

對(duì)于單件或小批量生產(chǎn)的一般梁和柱，應(yīng)考慮到制造成本。通常是使用投資不多的通用性的設(shè)備和工夾具。在控制焊接變形方面，往往采用較為復(fù)雜的工藝，如依靠反復(fù)調(diào)整裝配-焊接順序、不斷改變焊接工藝參數(shù)等措施。產(chǎn)品的質(zhì)量，較多地依靠生產(chǎn)人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平。

生產(chǎn)焊接梁和柱的主要環(huán)節(jié)是：備料→裝配→焊接→矯正，裝配和焊接經(jīng)常是交叉進(jìn)行。無(wú)論是單件或大批量生產(chǎn)，對(duì)備料的要求都是一樣的，它必須在裝配之前準(zhǔn)備好幾何形狀和尺寸合乎要求的零件，這些零件的待焊部位要經(jīng)過坡口加工和清理等。

4.1、工字梁組裝及焊接:

鍋爐構(gòu)件的工字梁有各種工字形斷面的梁，其基本形都是腹板和上下翼板互相垂直構(gòu)成，僅僅在相互位置、厚與薄、寬與窄、有無(wú)肋板等方面有區(qū)別。應(yīng)用最多的是腹板居中，左右和上下對(duì)稱的工字?jǐn)嗝媪夯蛑?，一般由四條縱向焊縫連接。制造這種對(duì)稱的工字梁，需要控制的主要變形是翼板的角變形和撓曲變形，撓曲變形中有上拱或下?lián)弦约白螅ɑ蛴遥┡詮?，腹板的凸凹度，處理不?dāng)還可能產(chǎn)生難以矯正的扭曲變形。

4.2、箱型梁、柱組裝及焊接：

箱形斷面的梁和柱概述，箱形梁的斷面形狀多為長(zhǎng)方形，箱形柱則多為正方形。兩者的基本特征均是由四塊平板用四個(gè)角接頭連成整體或兩件槽鋼和兩塊平板用四個(gè)角接頭連成整體。與斷面輪廓尺寸相比，梁的壁厚顯得較薄，而柱顯得較厚，為了提高梁或柱的整體和局部剛性以及穩(wěn)定性，在其內(nèi)部常使用肋板（又叫隔板）。梁中的肋板形狀和布置比較復(fù)雜，因而制造困難較多。

制造箱形梁、柱的主要技術(shù)問題是焊接變形的控制。從梁斷面結(jié)構(gòu)形狀和焊縫分布看，對(duì)斷面重心軸線左右基本對(duì)稱，焊后產(chǎn)生旁彎的可能性較小，而且比較容易控制；對(duì)斷面水平軸線上下是不對(duì)稱的，因小肋板都在上方，于是焊縫大部分分布在軸線上部，焊后要發(fā)生下?lián)系淖冃危@和技術(shù)要求上拱是相反的。

4.3、箱形梁焊接變形控制：

箱形梁腹板與上下翼板連接的四條角焊縫焊接后，將在腹板中部和上、下翼板處產(chǎn)生大面積焊接殘余壓應(yīng)力。如果腹板和上、下翼板較薄時(shí)，很容易受壓失穩(wěn)產(chǎn)生波浪變形；肋板與腹板，肋板與上、下翼板角焊縫所產(chǎn)生的角變形，也將引起腹板和上、下翼板的波浪變形；肋板角焊縫的縱向收縮，在腹板和上、下翼板上引起的殘余壓應(yīng)力與四條角焊縫在腹板和上、下翼板上引起的殘余壓應(yīng)力相疊加時(shí)，將會(huì)加大已經(jīng)產(chǎn)生的波浪變形；腹板拼接焊縫，尤其超大型箱形梁腹板，腹板拼接縱縫和橫縫均將引起腹板的波浪變形。因此，制造主梁需要解決的主要問題是防止下?lián)喜⒈ＷC獲得技術(shù)要求的上拱度，其次是減少波浪變形。

（1）箱形梁上拱度的預(yù)防控制方法　在主梁制造過程中要獲得上拱度的方法很多，根據(jù)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和使用的經(jīng)驗(yàn)，合理而又可行的方法是在腹板上預(yù)制上拱度，即在備料時(shí)，預(yù)先在腹板上作出上拱度，然后投入主梁的裝配和焊接。

（2）箱形梁上拱度的焊后統(tǒng)一矯正控制方法　采用焊后火焰加熱箱形梁的下部（工作時(shí)箱形梁承受拉應(yīng)力部位）獲取上拱度的技術(shù)措施不合理。制造過程中產(chǎn)品驗(yàn)收時(shí)，采用該法可以使產(chǎn)品達(dá)標(biāo)，但會(huì)對(duì)箱形梁的安全使用帶來(lái)致命的隱患。此法所獲取的上拱度，會(huì)因載荷拉應(yīng)力與梁下部火焰加熱產(chǎn)生的高值殘余拉應(yīng)力相疊加而使加熱部位所產(chǎn)生的拉伸塑性變形而抵消，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成箱形梁的時(shí)效破壞。所以在制造過程中，要嚴(yán)格禁止在箱形梁工作時(shí)承受拉應(yīng)力的部位進(jìn)行火焰矯形。

（3）箱形梁腹板波浪變形，減少腹板焊接殘余壓應(yīng)力控制方法　減少腹板焊接殘余壓應(yīng)力不利影響的措施有以下幾個(gè)。

①保證焊縫連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求條件下，最大限度地減小焊縫截面尺寸。②選用能量密度大的焊接方法并采用適當(dāng)焊接工藝參數(shù)，盡可能減少焊接熱輸入量。③適當(dāng)增大腹板厚度。④腹板拼焊時(shí)，應(yīng)使用防變形工藝裝置。⑤各種主梁尤其大型、超大型主梁腹板的波浪變形，可用一條或多條縱向全長(zhǎng)肋板減少其波浪變形。⑥裝配蓋板時(shí)，預(yù)制腹板產(chǎn)生拉應(yīng)力，用以抵消腹板上產(chǎn)生的焊接殘余壓應(yīng)力。

（4）箱形梁腹板波浪變形，減少腹板上肋板焊縫的角變形控制方法　減少肋板焊縫角變形不利影響的措施如下。

①嚴(yán)格控制角焊縫截面尺寸及形狀。②開坡口焊接角焊縫。③選用能量密度大的焊接方法，如CO2氣體保護(hù)焊。

五、鍋爐部件熱處理：

鍋爐的鍋筒、集箱、管子等主要元件都是焊接結(jié)構(gòu)，并在高溫高壓下工作。根據(jù)工作條件的不同，可以采用各種材料和具有各種不同的結(jié)構(gòu)形式，它們對(duì)焊接過程的適應(yīng)性也是不同的，在實(shí)際生產(chǎn)中，廣泛采用各種熱處理以保證焊接接頭質(zhì)量。

1、鍋筒熱處理：

（1）中間熱處理　鍋筒的零部件如筒節(jié)等在制造過程中，有時(shí)在熱成形后、冷矯形前或焊后等工序視工藝要求進(jìn)行中間熱處理。

（2）最終焊后熱處理　鍋筒產(chǎn)品在制造廠內(nèi)的全部焊接工作完成后按技術(shù)規(guī)范規(guī)定應(yīng)進(jìn)行最終焊后熱處理。

熱處理應(yīng)優(yōu)先選用在密閉加熱爐中整體熱處理的工藝方法，效果好，規(guī)范控制方便，是普遍采用的方法，當(dāng)鍋筒長(zhǎng)度大于加熱爐的有效長(zhǎng)度時(shí)，可分段熱處理，此時(shí)工件的加熱區(qū)域至少要重疊1.5m，同時(shí)在熱處理爐外部的一段鍋筒上要采取措施保溫以滿足溫度梯度的要求。也可采用局部熱處理，此時(shí)，加熱區(qū)域及溫度梯度變化等必須符合有關(guān)技術(shù)要求。

2、集箱熱處理：

（1）受熱面管子加工后的熱處理：

加工后的熱處理作用是消除加工過程產(chǎn)生的應(yīng)力，避免加工后出現(xiàn)裂紋，而且改善金屬和焊接接頭的組織與力學(xué)性能。

（1）受熱面管子加工后的熱處理要求　直徑小于108mm的鍋爐受熱面管子加工后熱處理，制造部門應(yīng)經(jīng)工藝試驗(yàn)或工藝評(píng)定驗(yàn)證熱處理后，受熱面管子與焊接接頭的力學(xué)性能、金屬組織達(dá)到有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）多鋼種管排的整屏熱處理要求　對(duì)碳鋼與多種耐熱合金鋼的管子鋼組合而成的管排，整屏熱處理溫度范圍要兼顧同屏管排中各鋼種管子的熱處理要求，也包括異種鋼焊接及其冷、熱加工的要求，應(yīng)遵循以下熱處理原則。

3、熱處理方法選擇：

（1）局部熱處理：

①小型馬弗爐熱處理。主要用于元件管或蛇形管的焊口和彎頭的單獨(dú)回火或高溫正火，當(dāng)作為主要熱處理手段應(yīng)用時(shí)，需配置較多數(shù)量爐子，占用生產(chǎn)場(chǎng)地多，優(yōu)點(diǎn)是能滿足各種管子焊口、彎制和矯正的不同熱處理要求，熱處理后變形小不需矯正。

②喉口式加熱爐熱處理。用于直管和元件管端冷熱作加工后的中、高溫?zé)崽幚硪约安讳P鋼管排管段的固溶處理。

（2）管排整屏熱處理法：

①臺(tái)車式爐熱處理。設(shè)計(jì)工裝將管排組件分層疊放到一定高度整體加熱的一種熱處理方式。臺(tái)車式熱處理爐生產(chǎn)效率相對(duì)較高，但屏數(shù)較多，層裝較高，爐內(nèi)上下溫差控制要求較高，屏數(shù)較少，爐內(nèi)上下溫差較易控制，但裝爐方式簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率低，燃料消耗增加。

②連續(xù)式輥底爐熱處理。將管屏組件置于載體胎架上，連續(xù)地通過一定長(zhǎng)度的爐膛，節(jié)奏可以控制，輥底爐的管排加熱溫度相對(duì)均勻，生產(chǎn)效率高，但設(shè)備投資大，熱損失較多。

六、鍋爐焊接檢驗(yàn)：

1、焊接檢驗(yàn)的必要性及檢驗(yàn)人員的要求：

焊接接頭的質(zhì)量好壞，將直接影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的使用性和安全性。焊縫中存在缺陷，必然減小有效受力截面積。一處缺陷就相當(dāng)于一個(gè)缺口，將引起應(yīng)力集中，因而工件內(nèi)部缺陷是造成低應(yīng)力脆斷的主要原因之一。如果焊接接頭質(zhì)量低劣，就可能發(fā)生泄漏甚至爆炸事故，為了避免不必要的結(jié)果發(fā)生。一方面，焊接工作者應(yīng)盡力避免焊接缺陷的產(chǎn)生；另一方面，必須在焊接生產(chǎn)過程中，加強(qiáng)焊接檢驗(yàn)工作。檢驗(yàn)人員不僅要嚴(yán)格檢驗(yàn)產(chǎn)品，保證產(chǎn)品出廠質(zhì)量，而且應(yīng)該熟悉焊接缺陷的種類及產(chǎn)生的原因，在檢驗(yàn)過程有針對(duì)性地進(jìn)行檢驗(yàn)，提高檢驗(yàn)質(zhì)量。

2、焊接檢驗(yàn)包括焊前檢驗(yàn)、生產(chǎn)中檢驗(yàn)、焊后檢驗(yàn)三個(gè)階段：

①焊前檢驗(yàn)的目的是預(yù)先防止或減少焊接時(shí)產(chǎn)生缺陷的可能性。檢查內(nèi)容包括檢查技術(shù)文件（圖紙、工藝規(guī)程）是否備齊合理，檢驗(yàn)原材料和焊接材料的牌號(hào)是否合乎技術(shù)要求。施焊前，應(yīng)對(duì)焊件準(zhǔn)備及裝配的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)并查看焊接工裝夾具是否合用，焊接設(shè)備及指示儀表是否正確使用，焊工資質(zhì)和能力及作業(yè)環(huán)境是否滿足要求。這一階段的檢驗(yàn)工作對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、防止焊接缺陷與廢品有很大的作用。

②焊接生產(chǎn)中檢驗(yàn)，主要是在焊接時(shí)檢查各種儀表、焊接設(shè)備和工裝夾具是否正確，選用的焊接規(guī)范是否合乎技術(shù)規(guī)定。目的是防止焊接缺陷的形成和及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，這種檢驗(yàn)由檢驗(yàn)人員和焊工自己進(jìn)行，各工序間的檢驗(yàn)一般貫徹自檢制。

③焊后檢驗(yàn)包括零部件的檢驗(yàn)和成品檢驗(yàn)。針對(duì)具體焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)該用哪種方法檢驗(yàn)，要根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的形狀特征與承受載荷情況，由設(shè)計(jì)部門確定，具體要求應(yīng)符合TSG G0001《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3、焊接檢驗(yàn)的方法：

鍋爐制造業(yè)常用的焊接檢驗(yàn)方法有外觀檢驗(yàn)、無(wú)損檢驗(yàn)、機(jī)械性能試驗(yàn)以及整體性能等。

（1）外觀檢驗(yàn)　焊接接頭的外觀檢驗(yàn)是一種簡(jiǎn)便而又廣泛應(yīng)用的檢驗(yàn)方法。外觀檢驗(yàn)貫穿整個(gè)焊接過程的始終，它不僅是對(duì)產(chǎn)品最終焊縫外觀尺寸和表面質(zhì)量的檢驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品焊接過程中的每一道焊縫也應(yīng)進(jìn)行外觀檢驗(yàn)，如厚壁焊件進(jìn)行多層焊時(shí)，為防止前道焊道的缺陷帶到下一焊道，每焊完一道焊道便需進(jìn)行外觀檢驗(yàn)。

（2）焊縫無(wú)損檢測(cè)　焊接結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)是檢驗(yàn)其焊縫質(zhì)量的有效方法。無(wú)損檢測(cè)一般包括射線檢測(cè)（RT）、超聲波檢測(cè)（UT）、磁粉檢測(cè)（MT）、滲透檢測(cè)（PT）和渦流檢測(cè)（ET）等。每一種無(wú)損檢測(cè)方法都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性，可根據(jù)焊縫的材質(zhì)與結(jié)構(gòu)形狀來(lái)選擇檢測(cè)方法。

（3）焊接接頭性能檢驗(yàn)　焊接接頭性能檢驗(yàn)是從焊件或試件上切取試樣，或以產(chǎn)品（或模擬體）的整體破壞做試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其各種力學(xué)性能、化學(xué)成分和金相組織等的試驗(yàn)方法。常用的檢驗(yàn)方法有拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、金相試驗(yàn)等。

（4）產(chǎn)品整體性能和產(chǎn)品接頭的表面性能檢驗(yàn)　耐壓檢驗(yàn)和密封性檢驗(yàn)是兩種對(duì)鍋爐、壓力容器產(chǎn)品部件進(jìn)行整體性能檢驗(yàn)的方法。