某镀锌线后处理塔十字柱制作技术

胡光林

(安徽马钢工程技术集团有限公司钢结构工程分公司 安徽马鞍山 243000)

以节能低耗、绿色环保、智能制造为目标，新建某热镀锌生产线。该生产线包括清洗段、入口活套、中间活套、出口活套、后处理塔。其中后处理塔承担着热镀锌后期处理的关键角色，该后处理塔长度19.75 m宽度16.75 m高度34.145 m，共计5层，立体图如图1；钢柱全部为十字柱，由于高度为34.145 m故分为三节制作如图1所示。

图1 后处理塔立体模型图

1 十字柱特点

后处理塔钢结构构件属于设备钢结构构件范畴，其钢柱截面如图2所示，是由一支BH600×300×20×30(材质Q235B)和两支BT292×300×20×30(材质Q235B)组成的十字柱，中间十字焊缝为全熔透坡口形式。该结构形式不存在弱轴，具有良好的延性、受弯和抗震承载力。

图2 十字柱截面图

但十字柱存在组装精度难以控制，十字缝焊接收缩应力导致变形且矫正困难的缺点。构件结构形式独特，组立完成后抛丸存在多处死角，严重影响后续的喷涂防腐效果。钢柱分为三节柱，,累计误差将造成安装精度不足且一节柱柱脚底板平面度容许偏差需达到5.0 mm[1]。

2 十字柱制作技术

2.1 板材下料

根据材料预算和排版图领取相应规格、材质、长宽的板材，并将板材吊运至多头火焰数控切割机的工作台架工作位置。切割前，将板材表面的锈、氧化皮、油污、灰尘等清理干净，然后调整割炬和板材的垂直度设置切割参数，板条宽度方向保证精度且长度方向放45 mm加工余量，采用偶数割炬切割避免切割后长条板件变形。BH600×300×20×30腹板下料为PL20×540 mm，翼缘板下料为PL30×300 mm；两支BT292×300×20×30由BH590×300×20×30剖分而成，腹板下料为PL20×530 mm，其中BT294×300×20×30放2 mm腹板焊接收缩余量[2]，翼缘板下料为PL30×300 mm。切割后的长条板需满足：割纹深度≤0.2 mm；局部缺口深度≤1 mm；旁弯≤2 mm[3]，否则需重新处理。

2.2 BH组焊及矫正

检查组立长条板规格尺寸以及变形状况，确认各项符合要求后，将腹板开双边坡口，见图3。将坡口表面的熔渣、氧化皮清除，在上下翼缘板上画定位线，然后将BH按照图4进行组立并在BH两端设置引弧板，仅在③、④位置采用CO2气体保护定位焊，每隔350 mm点焊一处且点焊长度50 mm，焊脚尺寸hf≤6 mm，不可在BH两端进行点焊。其中CO2气保焊采用H08Mn2SiA焊丝。组立结束后，检查BH尺寸以及腹板与翼缘板的垂直度。检查合格后，在BH上设置斜撑以防止焊接变形过大。先在①③处进行CO2气保焊打底，其次在②④处进行CO2气保焊打底；然后在①处埋弧焊一道，②处埋弧焊一道，并使用碳弧气刨对③、④清根；在③处埋弧焊一道和盖面一道，后在④处埋弧焊一道和盖面一道；最后用埋弧焊按照①、②次序盖面[4]。其中埋弧焊选用H08A，焊剂HJ431。BH焊接结束后，将引入板和引出板用气割切除；严禁用锤子击落，否则会造成母材应力集中或内部缺陷。

图3 腹板坡口示意图

BH矫正一般采用机械矫正，对于机械矫正无法实现的个别特殊位置用石笔划三角形定位采用区域火焰矫正，火校温度控制在900℃以内，并实时观察和定位测量，避免矫正过度。矫正后的BH翼缘板表面不得有凹陷，且划痕深度不得超过0.5 mm。将合格BH按加工要求使用带锯锯切，长度放余量8 mm。

图4 BH组立示意图

2.3 BH剖分

将BH590×300×20×30放置在多头火焰切割机并用气压设备顶紧，在切割端头用石笔绘制切割线并用卡具工装将BH两端头固定。剖分后，自然冷却后用日本久保T型钢翼缘矫正机矫正BT294×300×20×30，再用腹板矫正机矫正旁弯。矫正后，满足翼缘变形在1.5 mm内，旁弯控制在T型钢总长的1/1000范围内[5]，否者需重新矫正。

2.4 十字柱组焊及矫正

2.4.1 十字柱组立

将合格的BH590×300×20×30一支和完成坡口制作的BT294×300×20×30两支用抛丸机抛丸，抛丸等级Sa2.5。将BH590×300×20×30平放在用水准仪校正过的平台上，并在腹板上用石笔画出组装定位线，沿长度方向每隔1500 mm取一点共取三点焊定位块，点焊时左右两相邻定位块错开50 mm以上，将一支BT294×300×20×30调运至BH上方对准定位线卡在定位块之间，调整好BT294×300×20×30腹板与BH590×300×20×30腹板的垂直度后，在长度方向每隔1500 mm设置工艺隔板防止焊接变形，然后仅在(3)、(4)位置每隔350 mm点焊一处且点焊长度40 mm，组立示意图见图5。

2.4.2 十字柱焊接

焊接次序与BH焊接次序一致，仍然采用CO2气保焊打底，埋弧焊填充和盖面。为了防止变形，应从构件长度中间位置，由四名焊工分别向构件端位置焊接。焊接工艺参数见表1。焊接完成后，自然冷却24 h后，将工艺隔板拆除。

图5 十字组立示意图

2.4.3 十字柱矫正

十字组立后若角变形超标，加热线必须从十字接头根部开始线型加热，边矫正边观察角变形防止矫正过度；若弯曲变形超标，宜采用三角形加热法对翼缘和腹板分别矫正；若扭曲变形超标，在翼缘板外面采用斜线线状加热且内面用千斤顶配合，加热斜线与扭曲方向呈八字形角度。

2.5 端面铣削及零部件组装

十字柱组立结束对柱底进行端面铣削，然后以此为基准组立牛腿和其他零件。由于该结构分成三节柱，二节柱牛腿组立需以一节柱牛腿为基准组立定位，三节柱牛腿组立也以一节柱为基准定位，但需和二节柱的尺寸进行复核。每一节组立完成后必须经过三级检验合格后才可焊接。焊接结束后，送至抛丸机抛丸后4 h内喷涂。

3 结语

构件组立前必须对变形材料、气割零件和型材进行预处理并达到合格标准，否则强制组立会使构件内部产生应力，导致构件内部存在缺陷。构件组立后，应经过自检、互检、专检三级检验合格后才可焊接，这样可以避免层间尺寸、标高、角度不符合图纸的现象或者误差累计。BH组立和十字组立按合理次序焊接并配合设备和火焰矫正制作出的构件满足安装工艺要求，质量合格。通过BH和BT分别抛丸以及成品抛丸，达到构件无抛丸死角，满足抛丸等级要求。