水泥廠球磨機結構設計和焊接工藝改善

PAGEPAGE7水泥廠球磨機結構設計和焊接工藝改進水泥廠用球磨機由于其運行環(huán)境惡劣，受疲勞載荷高，經常發(fā)生筒體焊縫開裂現象。本文根據作者從事球磨機生產經驗，對其結構設計和焊接工藝進行改進，有效解決了焊縫開裂現象。0．前言過去水泥廠球磨機端蓋與筒體焊縫多采用T形接頭焊接形式，焊接工作量大且易產生焊接裂紋。給產品運行服役帶來不可靠因素，并增加檢修成本，給企業(yè)帶來停機、停產引起的巨大經濟損失。為此應對其焊接結構及焊接工藝進行改進。1．球磨機焊縫開裂原因分析某廠2000年生產Ф3.0×13m高細球磨機（結構形式見圖1），第一臺試生產時，在端蓋與第一節(jié)筒體的環(huán)縫焊接后發(fā)現大面積開裂。切開焊縫橫截面觀察，裂紋在整條環(huán)縫上有42條，呈縱向分布。個別裂紋貫穿整個焊縫厚度方向。且部分焊縫表面有氧化的色彩，說明這些裂紋是在高溫下產生的，屬于結晶裂紋。按照結晶裂紋的形成機理，在焊逢結晶過程中，在固相線附近，由于凝固金屬的收縮，殘余液體金屬不足而不能及時填充，在應力作用下發(fā)生沿晶開裂。產生結晶裂紋的條件是焊縫在脆性溫度區(qū)內所承受的拉伸應力大于焊縫金屬所具有的塑性。液態(tài)薄膜是產生結晶裂紋的內因，而拉伸應力是產生結晶裂紋的必要條件。對母材和焊材進行化學分析時發(fā)現焊條含磷量偏高，焊接時形成低熔點共晶，而低熔點共晶形成的液態(tài)薄膜是產生結晶裂紋的內因。端蓋厚度為110mm，直徑3m，材質為Q235-B，筒節(jié)厚度為45mm，材質為Q235-B，坡口形式及焊接順序如圖2，焊接時先焊內側，焊條電弧焊，焊滿后外側碳弧氣刨清根后埋弧焊焊接。分析原因認為，一方面由于母材較厚，焊接冷卻速度較快。在內側焊接時由于有角焊縫的存在，端蓋受到X、Y、Z三向拉伸應力作用，向內側產生較大的變形，同時在外側埋弧焊焊接時由于輸入較大的線能量，向內變形的端蓋在焊接應力的作用下迅速向外側位移，產生較大的拉伸應變，使焊縫形變超出了本身的塑性儲備量，是產生結晶裂紋的外因。兩方面綜合作用的結果導致開裂。因此，為了防止裂紋的再發(fā)生，除冶金因素控制焊縫中雜質含量防止形成低熔共晶外，主要從工藝因素方面改善焊接時的應力狀態(tài)，減少拘束應力。2．結構設計和焊接工藝改進2．1結構改進原焊接結構為T形接頭，本身在焊接時具有較大的拘束應力，參照GB150《鋼制壓力容器》附錄J焊接結構，為了減少焊接應力的作用，在端蓋上沿焊縫周邊開設緩和槽。這樣焊接時產生的應力沿緩和槽釋放到端蓋上，不至于在內側角焊縫的焊趾產生大量的應力聚集。同時這樣的結構形式由于內坡口不再添加角焊縫，因此減少了焊接工作量。并對坡口尺寸進行了試驗驗證，目的是盡量減小焊接時產生的端蓋向內、外方向的變形量?？刂坪附禹樞?，采用模擬試驗的方法（試驗數據、坡口尺寸見表1），最終制定坡口形式如圖3。表1驗證數據轎試件編尸號鏟內坡口摩高度驕內坡口躬角度敞鈍邊鏡焊接順聰序悄變形量扇（花m獲m殲）縫1奇22派45冠2露內頑滿叔-掠外滿氧向煙外無6違2侮25獄45午2緒內悄滿患-功外滿朱向法外攔4盲3帳30施45島2攜內一化半貸-怨外五滿精-聰內滿毛向蓄外叔2容4虜35活45鉆2予內一怕半汁-規(guī)外捏滿弓-捧內滿縫向截內序22。2．焊接工藝改進2．2．1原工藝方案坡口形式及焊接順序見圖2，焊接工藝參數見表2。表2原焊接工藝參數牽層蜻-煉道或焊接帳方法撒填充材謊料夫焊接電棄流勉電弧電餐壓膠（券V波）魔焊接速浙度吸（旺m/撈h網）沫牌號易直徑擴極性晉電流魚（瓶A朱）嶼內電1找SMA必W云J42課7糾4.0戴反接彎160撿~18都0穴22~犯24舍內他2~8執(zhí)SMA苦W勿J42巡7化5.0雙反接隊200染~22偽0胳22~境24俊外摘9創(chuàng)SAW楚H08夢A/H驢J43跌1負5.0榆反接階650摔~67在0賄34~癢36叛24~搞26蹦外挨10愉SAW云H08辟A/H襖J43勻1太5.0干反接輪660致~68播0遭36~瘡38氏22~秩262．2．2改進后工藝評定方案（1）焊接前進行焊接工藝評定試驗，增加預熱和控制層間溫度的措施。同時進行焊后消除應力的熱處理。（2）焊接工藝評定采用對接焊縫，目的為驗證焊接接頭的使用性能是否滿足要求。試驗標準參照JB4708-2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》，坡口形式及焊接順序見圖4，預熱、層間溫度、熱處理溫度時間見表3，焊接工藝參數見表4，熱處理工藝見圖5，力學性能試驗結果見表5。表3預熱、層間溫度、熱處理溫度時間表筑預熱溫秩度民（?！嫖玻┳　萜?0吵層間溫芳度敲（更℃循）盼不低鍬于定80燈焊后熱擋處理劣620思±2口0央℃獻墳突保校溫洲4h弟表唯4近陡瘡工藝評勿定焊接刺工藝參拆數外層販-喊道急焊接浴方法庭填充材撒料煤焊接電賴流喉電弧電銅壓吳（竿V檢）欺焊接速絹度秩（傲m/飛h獵）乘牌號卡直徑星極性范電流懶（偽A朱）闊正術1震SMA封W頁J42頭7談4.0膨反接偏160銜~18煤0閑22~畝24眉正豬2~6聯(lián)SMA不W嫩J42撐7脾5.0椅反接從200羽~22等0其22~省24澆反匙7偏SAW展H08到A/H縮J43愈1秧5.0揮反接清650柱~67內0訓34~狐36脾24~仍26初反焰8令SAW隊H08兇A/H享J43析1氏5.0爽反接優(yōu)660坊~68壽0兵36~退38飽22~途26泡屆測仍扒拆集偶擱朋遞恭表樸5嘉思力學性蛋能試驗技結果哈序號私抗拉強死度組/MP斯a撈側彎將，辛180談°賊（供d=4葛a千）葵AK渴V怒（室溫止）糖缺口類墨型槽缺口位障置屑沖擊吸眨收功漲（竭J而）講1旋480末4貿件均合芝格瀉V字型伸焊縫中打心銜9亮5腔，頑9福7預，筍99獵2悉475客V替型扇熱影響咽區(qū)赴7偶3凍，翅7質6朋，濤75示2娘．襲2披．漸3仇改進后幻工藝方習案及質絹量控制助（烤1噸）改進愚后坡口司形式及航焊接順鋒序見應圖菠3棄，預熱錄、層間腹溫度、鋤熱句處理溫歡度時間沾見王表哪3否，焊接栗工藝參插數見識表詞7目，梅熱處理耕工藝見爆圖沒5鍬。末表兩6蔥艱焊接工殃藝參數握層富-斬道讀焊接橋方法長填充材牌料瓜焊接電里流攪電弧電侵壓它（儀V峰）周焊接速傳度備（跨m/乓h漏）芳牌號爐直徑運極性叛電流軍（膜A腿）粗內生1映SMA頁W黃J42境7徒4.0嘉反接步160粱~18欺0巾22~懶24蝦內界2~4動SMA準W型J42陶7雕5.0騰反接泉200克~22崖0寺22~收24找外取5騾SAW飼H08盜A/H錘J43膠1宏5.0飄反接再650囑~67盾0宗34~亦36楚24~蜂26告外偽6高SAW懼H08截A/H嶼J43瀉1趨5.0代反接拒660怎~68搶0依36~戀38留22~狹26輝內凍7呼~8毅SMA泥W王J42嚇7律5.0配反接蹄200姜~22籠0辮22~繡24品（羞2委）應對飼材料進畝行入廠珍復驗（漂包括母撕材和焊幕材），秤以避免浸由于材鍬料不合燈格而帶騾來的焊狂接質量揪不合格扎。焊前旋所用焊云條，焊遠劑嚴格忽按規(guī)定岸溫度烘浮干。樓（山3嗽）操作私工應在推焊前進碰行操作慮技能培眼訓，并竄嚴格按慣焊接工踏藝卡施困焊，以柱避免由優(yōu)于操作阿不當而六帶來的煙焊接缺濕陷影響番產品的蕩使用性和能。隊（母4毒）坡口龜均采用堤金加工俱形式開訪設，定篇位焊縫怨即采用懸預熱措柴施，并鑰與他正式焊近縫同工例藝。焊圍前及層啦間清理嫌焊接區(qū)弦雜質要興徹底。尺外側碳堤弧氣刨握清根要哀徹底以脈保證焊犁透，埋且弧焊時升盡量采級用小的錘熱輸入敬，同時扇嚴格控窗制層間推溫度。鎮(zhèn)焊條牌獸號住J42淺7蹤（型似號斯E43禍1禁5奸），以峰提高抗坐裂性，膜埋弧焊筍焊絲鋼脊號挪H08灰A顧，焊捕劑畫HJ4步3習1蓬。焊后襲進預行領100棉%U潛T做檢測。憑焊后如謹不能及戲時進行逮消除應開力的熱鑼處理，勺應進行營焊褲后泉38警0煉℃詞保硬溫戀2赤小時的汗消氫處撓理。強（盯5刮）經以石上的工甘藝改進賢后，焊夏后測量械焊接變稈形量衛(wèi)為爽2m風m粒，同時樣又提高副了焊接斥生產效孟率，焊禾后隆經址100濃%U監(jiān)T里檢測合釘格，未筋發(fā)現裂慎