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高爐爐殼加工
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高爐爐殼加工中的焊接技術(shù)

2020-07-23 15:41:55

  對已組裝找正完畢的高爐爐殼帶,進(jìn)行焊縫連接的作業(yè)過(guò)程。高爐爐殼加工承受內壓,具有壓力容器的焊接特點(diǎn)。但由于高爐爐殼承受多種靜力、動(dòng)力荷載及多變的熱應力作用,其應力狀態(tài)遠較一般容器復雜。加之爐容不斷擴大,爐殼板厚已達90mm,爐殼焊難度就更大。

  爐殼常用鋼材 由于各國用于高爐爐殼計算的數學(xué)模型、選用與控制的應力數值以及氣候、焊接條件等不同,選用的鋼種及厚度頗不一致。如前蘇聯(lián)1986年建造的5580m3特大型高爐,其爐殼用鋼為12Γ2АФ(相當于中國的15MnVN),屈服強度為450MPa,大板厚為60mm;日本建造的4063m3特大型高爐其爐殼則用屈服強度為330~350MPa的低合金結構鋼,大板厚為90mm。通常,特大型高爐爐殼均采用有良好焊接性能、屈服強度為330~350MPa的普通低合金結構鋼,常用板厚為32~90mm。90mm特厚板主要用于工作條件惡劣的風(fēng)口帶及爐缸帶。大型高爐的爐殼,也采用屈服強度為330~350MPa的普通低合金結構鋼,常用的板厚為30~85mm,爐殼較多采用普通低合金結構鋼,也有部分采用普通碳素結構鋼的,常用的板厚為20~50mm。中小型高爐爐殼有的部分用普通低合金結構鋼,也有全部用普通碳素結構鋼的,板厚約為16~30mm。

  爐殼組焊工藝 中國目前高爐爐殼組焊,通常采用的工藝有:手工電弧焊,強迫成型自動(dòng)立縫絲極電渣焊,強迫成型管狀焊條絲極電渣焊,自保護藥芯焊絲強迫成型自動(dòng)立焊,二氧化碳保護藥芯焊絲強迫成型自動(dòng)立焊,自保護焊絲機械化橫焊,藥芯焊絲半自動(dòng)立、橫焊,二氧化碳充氬混合氣體保護實(shí)芯焊絲自動(dòng)立、橫焊等。

  手工電弧焊 一種傳統的爐殼施焊工藝,適用于各類(lèi)鋼種與板厚的爐殼的立、橫縫焊接,并可獲得較為理想的接頭性能。熔敷率約為1~1.5kg/h,焊后殘余變形較大,施焊勞動(dòng)強度大,功效低在板材進(jìn)行預熱情況下條件惡劣,一般僅用于中、小型高爐爐殼的厚板焊接。保證手工電弧焊質(zhì)量的關(guān)鍵是施焊者的操作水平、焊材匹配和施焊參數優(yōu)選的程度。當焊接普通低合金結構鋼厚板時(shí),焊前應進(jìn)行預熱、控制層間溫度,焊后應及時(shí)進(jìn)行后熱脫氫處理。

  強迫成型自動(dòng)立縫絲極電渣焊(KES法) 一種廣泛用于大型、特大型高爐爐殼立縫焊接的工藝,熔敷率可達3~6kg/h,適用于各類(lèi)鋼種及板厚的爐殼焊接。有時(shí)為改善接頭性能,可采用低碳超低硫、磷的含鎳焊絲。焊接特厚板時(shí),應重視電源容量的配置,坡口應開(kāi)成X型,施焊分兩次進(jìn)行,后焊的對先焊的有熱處理作用。該法采用的自動(dòng)焊機結晶器冷卻水系統未采用閉式循環(huán),在寒冷地區使用不便。

  強迫成型管狀焊條絲極電渣焊(SES法) 一種比KES法應用范圍更廣的高爐爐殼立縫焊接工藝,它可利用埋弧焊機電源,只需配置送絲機構及控制裝置,可用于傾斜40°位置的施焊,熔敷率約為5~7kg/h,適用于各類(lèi)鋼種與板厚爐殼的焊接,并可獲得較好的接頭性能,特別是爐殼風(fēng)口帶已裝有風(fēng)口法蘭,采用其他焊接工藝難于施焊的爐殼焊接。此SES法的坡口為Ⅰ、Ⅴ、Ⅹ型。

  自保護藥芯焊絲強迫成型自動(dòng)立焊(Ransome法) 一種采用自保護焊絲的自動(dòng)焊接工藝,熔敷率約為8~15kg/h,焊機沿板厚方向設有擺動(dòng)裝置,適用于板厚為19~125mm的爐殼焊接。此法熔敷率高,施焊中沿焊縫停留時(shí)間短,焊縫收縮量較小,且晶粒度等級較高、接頭性能好。該工藝的殼體坡口為Ⅰ型,寬度為19~25mm。焊機采用閉式冷卻系統,使用防凍液可用于嚴寒地區。

  二氧化碳保護藥芯焊絲強迫成型自動(dòng)立焊(EG法) 適用于中、厚板爐殼的立縫焊接工藝,接頭性能好,應用廣泛,熔敷率約為3~6kg/h。該工藝的坡口型式通常不留鈍邊(間隙9mm),α=20°,允許錯邊小于2mm。

  自保護焊絲機械化橫焊工藝(Bug-O法) 焊機機頭沿設于爐殼圓周的弧形齒條導軌移動(dòng),手動(dòng)調整,進(jìn)行多道疊焊的工藝。其熔敷率取決于選用的保護焊絲種類(lèi)和施焊參數,波動(dòng)范圍較大,一般為3~8kg/h。該法適用于不同板厚與不同鋼種的爐殼焊接。

  自保護藥芯焊絲半自動(dòng)立、橫焊接工藝 一種利用半自動(dòng)焊進(jìn)行多道疊焊的焊接工藝,其熔敷率取決于焊絲種類(lèi)及施焊參數,一般為3~8kg/h,可用于不同板厚及各類(lèi)鋼種爐殼的橫焊及立焊。

  CO2充氬混合氣體或CO2保護實(shí)芯焊絲半自動(dòng)焊工藝 一種用于板厚為19~36mm的爐殼橫縫和立縫的焊接工藝,接頭性能好,熔敷率約為2~4.5kg/h。使用時(shí)要采取防風(fēng)措施。

  施焊前的技術(shù)準備 高爐爐殼焊接前要做好技術(shù)、物資和現場(chǎng)條件的各種準備工作。技術(shù)準備主要包括:(1)編制爐殼施焊方案、焊接操作規程及焊接質(zhì)量控制與管理方法。(2)做好焊接機具(包括焊機、穩壓裝置、磨削及清渣工具、預熱、后熱以及程控熱處理裝置等)的檢修與整理配套。(3)通過(guò)試驗優(yōu)選匹配的焊接材料。(4)進(jìn)行焊接性能試驗和施工工藝評定,確定施焊工藝參數。(5)通過(guò)試驗,測定各種施焊工藝與不同參數情況下的應變數據(如焊縫收縮量等),并找出其變化規律作為爐殼板組裝預控依據。(6)制訂焊接措施。(7)組織施焊人員培訓。

  組焊關(guān)鍵部位的措施 爐底板、爐缸帶、風(fēng)口帶及爐喉法蘭是高爐爐殼組焊的關(guān)鍵部位,其焊接質(zhì)量直接關(guān)系到下一工序的設備安裝質(zhì)量及以后的高爐生產(chǎn)。這些關(guān)鍵部位的組焊措施為:(1)爐底板組焊前須作好施焊方案,優(yōu)化施焊順序,以確保其變形及嚴密性符合施工規范要求,焊后除用超聲波檢驗外,還需進(jìn)行真空檢漏。(2)爐缸帶的板厚和鋼板高度都較大,焊后應變、應力狀況復雜,組焊時(shí),應做好沿焊縫長(cháng)度方向收縮狀況的預控。(3)風(fēng)口帶的組焊是考核風(fēng)口安裝質(zhì)量的重要項目,其精度直接影響各個(gè)風(fēng)口中心線(xiàn)在爐中心的交匯。施焊時(shí)要認真優(yōu)選施焊參數,嚴格控制焊接應力和應變。(4)爐喉法蘭組焊后的平整度,直接影響爐頂裝料設備的安裝精度,必須采取防變形措施,使組焊后的精度符合安裝要求。

爐殼焊接

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