高爐爐底板焊接工法剖析

1、高爐爐底板焊接工法山東萊鋼建設(shè)有限公司 于瑞華 堇建文 韓 勇 劉瑞章 趙興河1 前言在萊鋼大型1880M3高爐和銀前1080 高爐熱風爐工程施工過程中，曾多 次從事爐底板的現(xiàn)場安裝和焊接，2007年施工了萊鋼2#900短高爐爐底板 的安裝與焊接。這些高爐爐底板屬中厚板結(jié)構(gòu)，焊縫形式多樣，引起焊接變 形的因素很多，因此在施工過程中，必須制定合理的焊接順序和焊接工藝， 并跟蹤測量觀察和采取臨時工藝措施，使其焊接變形得到有效控制。2工法特點高爐爐底板屬中厚板結(jié)構(gòu)，焊縫形式多樣，引起焊接變形的因素很多， 其一是中等厚板在背面懸空和填充量大的條件下，其單面v形坡口焊縫產(chǎn)生 的局部變形會導致整體上拱；其

2、二，邊環(huán)板焊縫及其與爐殼相連的焊縫均為 大量收縮焊縫，其角變形不但會導致自身尺寸誤差，還會引起中心板部位產(chǎn) 生新的變形，因此在施工過程中，必須制定合理的焊接順序和焊接工藝，并 跟蹤測量觀察和采取臨時工藝措施，使其焊接變形得到有效控制。1.1 產(chǎn)生變形的原因及質(zhì)量要求1.1.1 中等厚板在背面懸空和填充量大的條件下，其單面v形坡口焊縫產(chǎn)生 的局部變形會導致整體上拱。1.1.2 邊環(huán)板焊縫及其與爐殼相連的焊縫均為大量收縮焊縫，其角變形不但 會導致自身尺寸誤差，還會引起中心板部位產(chǎn)生新的變形。1.1.3 要求I級、II級焊縫焊接質(zhì)量較好，超聲波探傷驗收合格，平整度土 8 mm以內(nèi)。1.2 其特點是:

3、截面較大，由多塊鋼板和零件組合而成，焊接工作量大，焊 縫形式多，變形較難控制，尺寸精度要求高，質(zhì)量要求嚴，制作難度大。3適用范圍本工法適用于高爐爐底板及類似工程焊接。4工藝原理高爐爐底板結(jié)構(gòu)包括中心板和邊環(huán)板兩大部分，如圖4. 1-1所示。 /15 G.Ji |, = 5。.第滸/,IIl圖4-1爐底組成邊環(huán)板由6塊50mm厚的鋼板徑向拼接而成，中心板由5塊25mm厚鋼板拼接 而成。3圖4-2爐底封板布局在中心板上有大量的塞焊孔和不同直徑的灌漿孔、通氣孔等。整個爐底 板施焊過程中涉及到各種開孔的焊接、中心板拼接縫的焊接，邊環(huán)板徑向縫 的焊接，邊環(huán)板與爐殼和中心板的焊接等。5工藝流程及操作要點5

4、.1 安裝和焊接工藝流程5.1.1 爐底板及其相關(guān)結(jié)構(gòu)的安裝程序為：爐底工字鋼的鋪設(shè)一中心板鋪設(shè) f邊環(huán)板放置一第一帶爐殼放置一肋板置放和點固一焊前測量一焊接及測量 控制一焊后測量。5.1.2 從減少焊接變形的角度考慮，采取下列焊接程序：塞焊孔焊接一中心 板縱長連接焊縫焊接f通氣孔等開孔焊接一邊環(huán)板徑向縫焊接一肋板與爐殼 立縫焊接一中心板與邊環(huán)板接縫焊接一邊環(huán)板與第一帶爐殼焊接f肋板與爐 殼平角縫焊接。5.2 塞焊孔的焊接塞焊孔的焊接是為了保證爐底板與爐底工字鋼良好接觸，充分利用這唯 -約束條件達到減少爐底焊接變形量的目的，因此塞焊縫的關(guān)鍵在于焊實并 且牢固可靠。清理好塞焊部位的雜質(zhì)后，由4名

5、焊工從爐底板中心部位開始向四周擴 散著焊接。每個塞焊孔的焊道布置如圖5.2-1所示。圖5. 2-1 塞焊焊縫沿塞焊孔圓周形成周向角焊縫，共施焊5層，焊腳高度約12mll1。焊接過 程中通過控制焊條角度，使底板和工字鋼被焊部位都具有一定的熔深。所有塞焊孔焊完以后，用手錘逐一敲擊塞焊縫及其附近部位，檢查焊縫 是否焊實，對未焊實或開裂的塞焊縫，用氧乙烘火焰吹去焊肉重新焊實，超 標部位，需對其附近焊縫進行處理。塞焊孔孔徑的大小對焊接質(zhì)量影響較大。實踐表明塞焊孔過小時，易形 成虛焊或焊縫易被撕裂，因此工程焊接時有必要將其塞焊孔適當擴大。5.3 中心板連接縫的焊接由圖4. 1-2所示的中心板焊縫分布可知，

6、該四條連接縫均位于爐底工字 鋼上，其結(jié)構(gòu)形式利于采用埋弧自動焊接，考慮到現(xiàn)場狹小等原因，選用CO? 氣體保護焊施焊，兩邊鋼板焊縫均于底部工字鋼被焊部位都具有一定的熔深。每條焊縫由一名焊工采用分段退焊法焊接，在每段中分成三小段，按順 序施焊。5.4 邊環(huán)板徑向縫的焊接邊環(huán)板的厚度為50nlm，其單面焊后角變形較大，施工條件許可時，可通 過放置第一帶爐殼來控制徑向縫的焊接變形，但往往需要考慮爐底填料的防 雨問題，需在放置爐殼之前焊好環(huán)板徑向焊縫，在這種情況下，采用圖5. 4T 所示方式，進行強制固定防止變形措施，即在徑向縫的兩側(cè)，間隔300mm進 行強行固定。圖5. 4-1邊環(huán)板固定點的設(shè)置焊接過

7、程中，每施焊23層，需停留片刻后再焊，使層間溫度降低，避 免過高的焊接線能量。5.5 中心板與邊環(huán)板環(huán)縫的焊接由于，中心板和邊環(huán)板焊完后存在少量的角變形，使該焊縫的局部存在 錯邊，為此焊前仔細檢查坡口情況，對錯邊較大的部位利用壓機壓實，使其 于爐底工字鋼或墊板接觸良好。該條焊縫焊接時，先對處于工字鋼上方的焊縫進行大段定位焊，然后由8人沿圓周均勻采用分段退焊法焊接。5.6 邊環(huán)板與第一帶爐殼的焊接這條焊縫的填充量大，焊接工藝和焊接程序的安排，不但要能有效的控 制變形，還要能保證焊縫內(nèi)部質(zhì)量。實際施焊時，先從內(nèi)側(cè)施焊，焊至1/2 處停焊，用碳弧氣刨對外側(cè)清根，外側(cè)焊完后，在將內(nèi)側(cè)未焊完部分焊完。焊

8、接過程中，一方面盡量降低層間溫度來減小變形，另一方面兩相鄰焊 工的接頭部位要采用梯形搭接方式保證該部位的質(zhì)量，如圖5. 6-1所示，第 一層焊接時，第一名焊工從距離分界線200mm左右的A點引弧，以后每層一 次減少5070mm,第二名焊工與第一名焊工的焊道相接時，逐層搭接，負責 搭接長度內(nèi)的焊道清理和焊縫質(zhì)量。圖5. 6-1相鄰焊工的接頭方法5.7 控制焊接變形的結(jié)果在此次高爐爐底板焊接過程中，我們在中心板上均勻選取50個測量點， 在邊環(huán)板上對稱選擇24個測量點作為焊接變形的控制點。分別與焊前焊后以 及整個底板焊接結(jié)束等過程中進行了多次測量，依據(jù)測量數(shù)據(jù)，不斷調(diào)整局 部焊接順序，并對誤差點采取

9、措施消除。其焊前和最終的測量結(jié)果如下表所 Zj O爐底板標高測量情況表（5.7-1）測量階段中心板標高（m）邊環(huán)板標高（m）設(shè)計最低點最高點設(shè)計最低點最高點焊前4.4334. 4334. 4414.4834. 4834.489最終4.4334. 4334. 4424.4834. 4824.487從最終測量結(jié)果分析可知：一方面，中心板和邊環(huán)板的標高誤差控制在 設(shè)計要求的15ram范圍內(nèi)，另一方面，通過對焊接變形的控制，降低了爐底板 焊前自身存在的變形量。6材料與設(shè)備6. 1主要材料鋼板 6 =50mm, 5 =25min6.2主要施工機械和設(shè)備CO?焊機4臺空壓機2臺砂輪機4臺7質(zhì)量控制7.1

10、本工法執(zhí)行的技術(shù)標準：YBJ201-83冶金機械設(shè)備安裝工程施工及驗收規(guī)范（通用規(guī)定）GB50205-2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范JGJ 81-2002建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程7.2 關(guān)鍵點控制1合理安排焊接順序，避免或減少焊接變形。2充分利用爐底工字鋼這一自身約束變形的條件，保證與爐底工字鋼連接的所有焊縫牢固可靠。3變形量較大的焊縫必須采取強行的固定方式，用約束的方法控制橫向、縱向變形。4嚴格執(zhí)行焊接規(guī)范，按工序步驟進行焊接。8勞動組織與安全 8.1勞動組織氣割工電焊工8. 2安全措施施工前,針對高爐施工特點對施工人員進行安全教育。3危險源辯識，制定安全防范措施。施工中嚴格執(zhí)行工作票制度

11、；每道工序開工前，必須經(jīng)有關(guān)部門安全、確認;簽字后，方可施工。進入施工現(xiàn)場要穿戴好勞保用品。吊裝設(shè)備在起吊前，要進行試驗以確保安全。吊裝時，要指揮統(tǒng)一,信號明確，吊裝物下嚴禁站人。6交叉作業(yè)雙方要相互協(xié)調(diào)、聯(lián)系，確保安全。7各工種按其相應(yīng)安全技術(shù)操作規(guī)程進行操作。9環(huán)保措施9.1 工程施工現(xiàn)場通風應(yīng)良好。9.2 焊接完的電焊條頭不能隨地亂扔，放回到鐵盒子內(nèi)，統(tǒng)一回收。10經(jīng)濟效益分析 10.1按傳統(tǒng)方法焊接,要使用手工電弧焊，主要費用如下:本工程按27個工作日計算，其費用清單如下:電焊機:空壓機:8*27*48. 22 = 10415. 52 元砂輪機:8*27*3. 9 = 3225. 3

12、元焊條保溫筒:8*27*1. 2 = 259. 2 元焊條烘干箱:1*27*8. 12=219. 24 元鉀工:3*18*10. 63=574. 02 元氣割工:1*12*10. 63=127. 56 元電焊工:8*27*10. 63=2296 元電工:1*27*10. 63=287 元小計:27533.16 元10.2按木工法焊接,質(zhì)量提高，工期縮短4個工日，其費用清單如下:C0二焊機:4*23*32. 31 = 2972. 52 元空壓機:2*23*93. 79=4314. 34 元砂輪機:4*23*3. 9 = 358. 8 元佛工:3*18*10. 63=574. 02 元氣割工:1*12*10. 63=127. 56 元電焊工:4*23*10. 63=977. 96 元電工:1*23*10. 63=244. 49 元4*27*93. 79 = 10129. 32 元小計:9569. 6