箱型梁制作安裝 - 副本

1、新型干式煤氣柜環(huán)形箱梁的制作安裝焊接要點云南建工安裝股份公司：華志宇摘 要：環(huán)形箱梁是POC型新型干式煤氣柜活塞體的重要構(gòu)件，我司在環(huán)形箱梁的安裝焊接中，因陶瓷襯墊適應(yīng)性強，使用方便，焊縫外觀成形良好，焊接接頭機械性能能夠滿足規(guī)范要求，并可大大提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本等原因，使用了焊接用陶瓷襯墊，得到了良好的效果。在此介紹采用陶瓷襯墊焊接的環(huán)形箱梁的安裝及焊接工藝特點。一、概述POC型干式煤氣柜是一種新型煤氣柜，近年來在鋼鐵企業(yè)與化工行業(yè)得到了廣泛運用。以30萬m3煤氣柜為例介紹其結(jié)構(gòu)特點：柜體直徑64600mm，側(cè)板高度107200mm，內(nèi)部有一邊緣為環(huán)形箱梁、中央為穹拱結(jié)構(gòu)的巨大活塞上下

2、運行以吞吐煤氣，活塞運行行程91600mm，柜體結(jié)構(gòu)簡圖見圖一。箱型梁是活塞全部受力的匯集構(gòu)件，是整個柜體活塞的關(guān)鍵構(gòu)件。箱型梁斷面尺寸為2600×2600，外徑63400mm，內(nèi)徑58200mm，腹板厚度12mm，下蓋板18mm，上蓋板12mm，內(nèi)設(shè)隔板與型鋼框架支撐，工廠對接制作焊縫全部焊縫要求全熔焊透，現(xiàn)場安裝焊縫要求達(dá)到級焊縫，箱型梁整體安裝焊接完成后，半徑方向尺寸偏差要求小于10mm，與活塞運行支架相關(guān)部位的標(biāo)高偏差小于5mm。箱型梁結(jié)構(gòu)見圖二。鑒于箱型梁的制作安裝要求及施工特點，尤其是箱型梁現(xiàn)場焊接按照常規(guī)焊接存在32條倒焊，采用了以下方案獲得了良好效果，并提高了勞動效率

3、：充分考慮焊接收縮與安裝中使用陶瓷襯墊焊接工藝，在箱型梁構(gòu)件排版時即予以考慮；在工廠分段制作，腹板及上下蓋板的對接焊縫使用自動埋弧焊焊接，組裝焊縫使用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行；現(xiàn)場成段組裝，對接焊縫使用CO2氣體保護(hù)焊陶瓷墊片襯墊焊接。二、制作安裝焊接難點POC型干式煤氣柜活塞箱型梁的制作安裝難點主要有以下幾點：1.POC型干式煤氣柜活塞箱型梁是整個活塞的受力支撐點，整個活塞成穹拱結(jié)構(gòu)，且整個活塞運行重量為3340t，在氣柜運行期間，箱型梁受力較為復(fù)雜，故此對活塞箱型梁的全部焊縫要求極高，可以說全部的箱型梁對接焊縫要求為全熔焊透焊縫。箱型梁焊接中上下蓋板按照常規(guī)焊接有大量的倒焊，難以保證焊接質(zhì)量。

4、2.另箱型梁與側(cè)板之間安裝有活塞密封機構(gòu)，有要求活塞的幾何成型尺寸精度高，焊接收縮變形小等要求。 3.箱型梁制作安裝焊接工程量大，需要在20天內(nèi)制作安裝完成，如一個30萬m3POC型煤氣柜箱型梁重量達(dá)287t。 4.箱型梁組對對焊縫要求高，對制作時箱型梁端部變形度要求高。三、箱型梁制作安裝要點3.1制作要點活塞箱型梁的結(jié)構(gòu)簡圖見圖二。根據(jù)箱型梁的設(shè)計運行要求，箱型梁的制作有以下要點： 1. 側(cè)板及T型鋼的材質(zhì)必須是Q235B，其主要理化指標(biāo)應(yīng)符合國標(biāo)GB700-88的規(guī)定，所有側(cè)板材料應(yīng)按鋼材批號取樣復(fù)檢。 2.箱型梁的下料排版注意焊縫應(yīng)對稱設(shè)置，保證焊接收縮一致； 3.箱型梁腹板、上下蓋板組

5、對焊接應(yīng)使用自動埋弧焊機焊接，焊后作超聲波無損檢查； 4.制作對接焊縫均為60°“V”型單坡口，焊縫間隙23mm；4. 箱型梁腹板在組對焊接后應(yīng)于卷板機上軋制成型，并消除焊接應(yīng)力；5.箱型梁焊接時上部的倒角焊必須構(gòu)件翻身后焊接，使用CO2氣體保護(hù)焊平焊；6.每段箱型梁排版下料時應(yīng)預(yù)留20mm的焊接余量；7.箱型梁焊接時應(yīng)將構(gòu)件固定于加工廠內(nèi)的鋼制平臺上，防止焊接變形；8.箱型梁組裝后應(yīng)注意檢查腹板的圓弧度，應(yīng)使用L=3000mm的樣板進(jìn)行；9.箱型梁兩端預(yù)留400500mm焊縫不焊，便于箱型梁組對。照片4為箱型梁制作時的照片 圖4、組裝中的箱型梁3.2、箱型梁安裝箱型梁的安裝應(yīng)注意以

6、下要點： 1.箱型梁就位于活塞支座時，必須放設(shè)出箱型梁的安裝線；根據(jù)最大運輸尺寸，箱型梁分為16段制作安裝；考慮16條箱型梁的組裝焊縫的焊接收縮余量，安裝線應(yīng)比設(shè)計半徑尺寸大10mm，即63420mm； 2.活塞支座上部使用斜墊鐵將安裝面調(diào)整至同一標(biāo)高，偏差±2mm； 3.箱型梁焊縫調(diào)整至37mm，要求均勻一致； 4.安裝過程中只能點焊，在箱型梁未成環(huán)前，不得焊接。 照片5、6為箱型梁安裝過程。照片7為安裝完成的活塞環(huán)形箱梁。圖5、準(zhǔn)備吊裝的箱型梁四、箱型梁焊接箱型梁的安裝焊接是箱型梁制作安裝過程中最大的難點，我司以往POC型煤氣柜安裝過程中基本使用普通焊接方法，但均未獲得較好的效果

7、。陶瓷襯墊由于具有優(yōu)良的成型性能和工藝適應(yīng)性，可用于CO2氣保護(hù)焊、手工電弧焊、埋弧自動焊等方法的焊接生產(chǎn)中，陶瓷襯墊強制成型單面焊，施焊方便，背面成型良好，焊接質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，在一些領(lǐng)域的焊接生產(chǎn)中已逐步取代鋼制襯墊，在雙面焊中采用陶瓷襯墊，由于可使用較大的根部間隙和較強的焊接規(guī)范，背面無須清根，不僅大大提高了生產(chǎn)效率，而且焊縫根部質(zhì)量也容易得到保證。由于陶瓷襯墊具有以上優(yōu)點，故此在南京梅鋼項目箱型梁安裝焊接中開始使用，并獲得較好的效果。 4.1陶瓷襯墊的結(jié)構(gòu)襯墊塊Ceramic backing 透氣孔Air hole防粘紙Detachable paper鋁箔膠帶AdhesiveAlumin

8、um taper 陶瓷墊片主要由襯墊塊、鋁箔膠帶組成，鋁箔膠帶設(shè)置由多個透氣孔。陶瓷襯墊的結(jié)構(gòu)見圖7。焊接示意見圖8圖7、陶瓷墊片結(jié)構(gòu)簡圖 4.2陶瓷墊片焊接工藝要點 a.焊接電流 焊接電流是焊接中最重要的焊接規(guī)范參數(shù)，要針對不同的焊接方法、坡口形式以及襯墊種類，合理地選擇焊接電流。箱型梁的焊接均為單面焊接。在單面焊中，要保證焊縫背面熔透，焊接電流應(yīng)大于最低熔透電流，這也是單面焊雙面成形的前提條件，根據(jù)試驗，隨著 圖8、陶瓷襯墊單面焊接示意電流的增大，背面焊縫的熔寬和余高均增加，但如果焊接電流過大，坡口根部熔化過寬，襯墊熔化過多，會造成背面焊縫寬度過大，余高過高，使焊縫成形惡化，嚴(yán)重時燒穿襯墊

9、造成背面焊瘤或燒穿等缺陷；電流過小時，容易出現(xiàn)未焊透和熔合不良等缺陷。 b焊接電壓在采用CO2焊接方法中，電弧電壓是焊接參數(shù)中關(guān)鍵的一個，它的大小決定了電弧的長短和熔滴的過渡方式，它對焊縫成形、飛濺、焊接缺陷以及焊縫的力學(xué)性能都有很大的影響，電弧電壓過低或過高均會造成電弧的不穩(wěn)，正反兩面焊縫成形惡化，焊接質(zhì)量下降。 c焊接速度陶瓷襯墊是不導(dǎo)電的，因此焊接速度不宜過快，否則熔池不連續(xù)，易出現(xiàn)熄弧，造成焊接過程的不穩(wěn)定。隨著焊接速度的增加，背面焊縫熔寬減小，而余高變化不大。因為焊速、焊接電流和電弧電壓三者是相互聯(lián)系的，只有在實際焊接中綜合考慮，才能保證得到良好的焊縫成形。 d坡口尺寸坡口根部間隙的

10、大小直接影響到背面焊縫的熔寬和余高，是保證焊縫根部熔透及得到理想的背面焊縫成形的重要因素，在正常焊接規(guī)范條件下，最佳間隙為37mm。開坡口的目的是保證焊縫熔透，坡口角度增加，利于焊縫熔透，但坡口角度增加，焊接材料的消耗也隨之增加，降低了焊接生產(chǎn)率，且增加了焊接結(jié)構(gòu)的變形。如果坡口角度過小，焊縫根部難于熔透，還容易產(chǎn)生背面焊縫熔合不良等缺陷。一般情況下，坡口角度在5060°范圍內(nèi)較為合適。我司中試室根據(jù)現(xiàn)場項目部提出的要求，對鋼材材質(zhì)為Q235B、18mm的板材焊接進(jìn)行了焊接工藝實驗，并給出了焊接規(guī)范參數(shù)（表一），同時提供了焊接接頭的力學(xué)性能、焊接接頭維氏硬度等試驗數(shù)據(jù)，通過試驗數(shù)據(jù)可

11、以看出，使用陶瓷襯墊焊接是可以滿足常規(guī)機械性能的要求。表1 焊接規(guī)范參數(shù)焊道焊接電流（A）電弧電壓（V）焊速（cm/min）氣體流量（L/min）焊絲伸出長度（mm）打底焊道230240281216221015中間焊道220240301626221015蓋面焊道220230302839221015表2 焊接接頭力學(xué)性能序號抗拉強度（MPa）冷彎（側(cè)彎）Akv(-20)d40mm、120°焊縫熱影響區(qū)1550完好1452642582完好139227注：在沖擊試驗中，根據(jù)BS EN 2883標(biāo)準(zhǔn)，熱影響區(qū)試件開槽位置在熔合線外12mm，本次試驗取2mm，由于焊縫熱影響區(qū)較小，故沖擊值較高

12、，接近于母材的沖擊值。表3 焊接接頭維氏硬度序號壓痕位置維氏硬度HV10母材（左）熱影響區(qū)（左）焊縫熱影響區(qū)（右）母材（右）11-11862622262421792-218020821421617721-11882682192381892-2190201199209179按照制定好的陶瓷襯墊工藝參數(shù)焊接的箱型梁立焊縫見圖9；平焊縫見圖10。圖11為安裝中的30萬m3POC型煤氣柜。 4.3焊接順序因活塞環(huán)形箱梁幾何尺寸巨大，一旦發(fā)生焊接整體變形，則無法滿足活塞拱頂、運行支架的安裝要求，故必須確認(rèn)準(zhǔn)確的焊接順序及技術(shù)要求： 1.箱型梁在全部就位并組裝完成后焊接；2.箱型梁焊接全部由項目中技術(shù)優(yōu)秀

13、的8名焊工十字方向同時焊接；3.箱型梁焊接使用的焊機由專人統(tǒng)一調(diào)整至相同電流；4.焊接中，先行焊接立焊縫，再焊接平焊縫；5.焊接前，焊縫使用磨光機打磨焊縫，并清理干凈后粘貼陶瓷襯墊，并于當(dāng)天焊接完成。五、結(jié)束語梅鋼15萬m3、30萬m3POC型煤氣柜的活塞活塞環(huán)形箱梁是我司第一個成功使用陶瓷襯墊焊接工藝的氣柜項目。我們在箱型梁制作中即考慮了使用陶瓷襯墊焊接的要求，所有箱型梁接口的焊縫均按“V”型60°單坡口進(jìn)行制作，在安裝中嚴(yán)格按照工藝紀(jì)律進(jìn)行組對焊接，獲得了較好的效果：圖11、完工后的箱型梁5.1 采用陶瓷襯墊可實現(xiàn)單面焊雙面成形，將傳統(tǒng)的雙面焊接工藝轉(zhuǎn)化為僅從單面施焊的工藝過程?？捎行岣呱a(chǎn)率