高爐爐底板焊接工法

1、高爐爐底板焊接工法山東萊鋼建設(shè)有限公司 于瑞華 董建文 韓 勇 劉瑞章 趙興河1 前言在萊鋼大型1880M3高爐和銀前1080 M3高爐熱風(fēng)爐工程施工過(guò)程中,曾多次從事?tīng)t底板的現(xiàn)場(chǎng)安裝和焊接，2007年施工了萊鋼2900 M3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(guò)程中，必須制定合理的焊接順序和焊接工藝，并跟蹤測(cè)量觀察和采取臨時(shí)工藝措施，使其焊接變形得到有效控制。2 工法特點(diǎn)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(huì)導(dǎo)致整體上拱；其二，

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(huì)導(dǎo)致自身尺寸誤差，還會(huì)引起中心板部位產(chǎn)生新的變形，因此在施工過(guò)程中，必須制定合理的焊接順序和焊接工藝，并跟蹤測(cè)量觀察和采取臨時(shí)工藝措施，使其焊接變形得到有效控制。2.1 產(chǎn)生變形的原因及質(zhì)量要求2.1.1 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(huì)導(dǎo)致整體上拱。2.1.2 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(huì)導(dǎo)致自身尺寸誤差，還會(huì)引起中心板部位產(chǎn)生新的變形。2.1.3 要求級(jí)、級(jí)焊縫焊接質(zhì)量較好，超聲波探傷驗(yàn)收合格，平整度 ±8mm以內(nèi)。2.2 其特點(diǎn)是:截面較大，由

3、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(yán)，制作難度大。3 適用范圍本工法適用于高爐爐底板及類(lèi)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。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。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(gè)爐底板施焊過(guò)程中涉及到各種開(kāi)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(diǎn)5.1 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

4、為：爐底工字鋼的鋪設(shè)中心板鋪設(shè)邊環(huán)板放置第一帶爐殼放置肋板置放和點(diǎn)固焊前測(cè)量焊接及測(cè)量控制焊后測(cè)量。5.1.2從減少焊接變形的角度考慮，采取下列焊接程序：塞焊孔焊接中心板縱長(zhǎng)連接焊縫焊接通氣孔等開(kāi)孔焊接邊環(huán)板徑向縫焊接肋板與爐殼立縫焊接中心板與邊環(huán)板接縫焊接邊環(huán)板與第一帶爐殼焊接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，充分利用這唯一約束條件達(dá)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(shí)并且牢固可靠。清理好塞焊部位的雜質(zhì)后，由4名焊工從爐底板中心部位開(kāi)始向四周擴(kuò)散著焊接。每個(gè)塞焊孔的焊道布置如圖5.2-1所示。 圖5.2-1 塞焊焊縫沿

5、塞焊孔圓周形成周向角焊縫，共施焊5層，焊腳高度約12mm。焊接過(guò)程中通過(guò)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(shí)，對(duì)未焊實(shí)或開(kāi)裂的塞焊縫，用氧乙炔火焰吹去焊肉重新焊實(shí)，超標(biāo)部位，需對(duì)其附近焊縫進(jìn)行處理。塞焊孔孔徑的大小對(duì)焊接質(zhì)量影響較大。實(shí)踐表明塞焊孔過(guò)小時(shí)，易形成虛焊或焊縫易被撕裂，因此工程焊接時(shí)有必要將其塞焊孔適當(dāng)擴(kuò)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，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(dòng)焊接，考慮到現(xiàn)場(chǎng)狹小等原因，選用CO2氣體保護(hù)焊施焊，兩邊鋼板焊縫

6、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50mm，其單面焊后角變形較大，施工條件許可時(shí)，可通過(guò)放置第一帶爐殼來(lái)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(wèn)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5.4-1所示方式，進(jìn)行強(qiáng)制固定防止變形措施，即在徑向縫的兩側(cè)，間隔300mm進(jìn)行強(qiáng)行固定。 圖 5.4-1 邊環(huán)板固定點(diǎn)的設(shè)置焊接過(guò)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(guò)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

7、在少量的角變形，使該焊縫的局部存在錯(cuò)邊，為此焊前仔細(xì)檢查坡口情況，對(duì)錯(cuò)邊較大的部位利用壓機(jī)壓實(shí)，使其于爐底工字鋼或墊板接觸良好。該條焊縫焊接時(shí)，先對(duì)處于工字鋼上方的焊縫進(jìn)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(shí)際施焊時(shí)，先從內(nèi)側(cè)施焊，焊至1/2處停焊，用碳弧氣刨對(duì)外側(cè)清根，外側(cè)焊完后，在將內(nèi)側(cè)未焊完部分焊完。焊接過(guò)程中，一方面盡量降低層間溫度來(lái)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(shí)，第一

8、名焊工從距離分界線200mm左右的A點(diǎn)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(shí)，逐層搭接，負(fù)責(zé)搭接長(zhǎng)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(guò)程中，我們?cè)谥行陌迳暇鶆蜻x取50個(gè)測(cè)量點(diǎn)，在邊環(huán)板上對(duì)稱選擇24個(gè)測(cè)量點(diǎn)作為焊接變形的控制點(diǎn)。分別與焊前焊后以及整個(gè)底板焊接結(jié)束等過(guò)程中進(jìn)行了多次測(cè)量，依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，不斷調(diào)整局部焊接順序，并對(duì)誤差點(diǎn)采取措施消除。其焊前和最終的測(cè)量結(jié)果如下表所示。 爐底板標(biāo)高測(cè)量情況表（5.7-1）測(cè)量階段中心板標(biāo)高（m）邊環(huán)板標(biāo)高（m）設(shè)計(jì)最低點(diǎn)最高點(diǎn)設(shè)計(jì)最低點(diǎn)最高點(diǎn)焊前4.4

9、334.4334.4414.4834.4834.489最終4.4334.4334.4424.4834.4824.487從最終測(cè)量結(jié)果分析可知：一方面，中心板和邊環(huán)板的標(biāo)高誤差控制在設(shè)計(jì)要求的15mm范圍內(nèi)，另一方面，通過(guò)對(duì)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 =50mm，=25mm6.2 主要施工機(jī)械和設(shè)備CO2焊機(jī) 4臺(tái)空壓機(jī) 2臺(tái)砂輪機(jī) 4臺(tái)7 質(zhì)量控制7.1 本工法執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：YBJ20183冶金機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（通用規(guī)定）GB50205-2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范JGJ 81-2002建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程7.2

10、 關(guān)鍵點(diǎn)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(qiáng)行的固定方式，用約束的方法控制橫向、縱向變形。4 嚴(yán)格執(zhí)行焊接規(guī)范，按工序步驟進(jìn)行焊接。8 勞動(dòng)組織與安全8.1 勞動(dòng)組織鉚 工 3人氣割工 1人電焊工 4人電 工 1人8.2 安全措施1 施工前，針對(duì)高爐施工特點(diǎn)對(duì)施工人員進(jìn)行安全教育。2 危險(xiǎn)源辯識(shí)，制定安全防范措施。3 施工中嚴(yán)格執(zhí)行工作票制度；每道工序開(kāi)工前，必須經(jīng)有關(guān)部門(mén)安全、確認(rèn)；簽字后，方可施工。4 進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)要穿戴好勞保用品。5 吊裝設(shè)備在起吊前，要進(jìn)行試驗(yàn)以

11、確保安全。吊裝時(shí)，要指揮統(tǒng)一，信號(hào)明確，吊裝物下嚴(yán)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(jìn)行操作。9 環(huán)保措施9.1 工程施工現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)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(jì)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(fèi)用如下：本工程按27個(gè)工作日計(jì)算，其費(fèi)用清單如下：電焊機(jī)： 8*27*48.2210415.52元空壓機(jī)： 4*27*93.7910129.32元砂輪機(jī)： 8*27*3.93225.3元焊條保溫筒： 8*27*1.2259.2元焊條烘干箱： 1*27*8.12219.24元鉚工: 3*18*10.63=574.02元?dú)飧罟ぃ?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(jì)： 27533.16元10.2 按本工法焊接，質(zhì)量提高，工期縮短4個(gè)工日，其費(fèi)用清單如下: CO2焊機(jī)： 4*23*32.312972.52元空壓機(jī)： 2*23*93.794314.34元砂輪機(jī)： 4*23*3.9358.8元鉚工: 3*18*10.63=574.02元?dú)飧罟ぃ?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元小計(jì)： 9569