高炉炉底板焊接工法

1、高炉炉底板焊接工法山东莱钢建设有限公司 于瑞华 董建文 韩 勇 刘瑞章 赵兴河1 前言在莱钢大型1880M3高炉和银前1080 M3高炉热风炉工程施工过程中,曾多次从事炉底板的现场安装和焊接，2007年施工了莱钢2900 M3高炉炉底板的安装与焊接。这些高炉炉底板属中厚板结构，焊缝形式多样，引起焊接变形的因素很多，因此在施工过程中，必须制定合理的焊接顺序和焊接工艺，并跟踪测量观察和采取临时工艺措施，使其焊接变形得到有效控制。2 工法特点高炉炉底板属中厚板结构，焊缝形式多样，引起焊接变形的因素很多，其一是中等厚板在背面悬空和填充量大的条件下，其单面v形坡口焊缝产生的局部变形会导致整体上拱；其二，

2、边环板焊缝及其与炉壳相连的焊缝均为大量收缩焊缝，其角变形不但会导致自身尺寸误差，还会引起中心板部位产生新的变形，因此在施工过程中，必须制定合理的焊接顺序和焊接工艺，并跟踪测量观察和采取临时工艺措施，使其焊接变形得到有效控制。2.1 产生变形的原因及质量要求2.1.1 中等厚板在背面悬空和填充量大的条件下，其单面v形坡口焊缝产生的局部变形会导致整体上拱。2.1.2 边环板焊缝及其与炉壳相连的焊缝均为大量收缩焊缝，其角变形不但会导致自身尺寸误差，还会引起中心板部位产生新的变形。2.1.3 要求级、级焊缝焊接质量较好，超声波探伤验收合格，平整度 ±8mm以内。2.2 其特点是:截面较大，由

3、多块钢板和零件组合而成，焊接工作量大，焊缝形式多，变形较难控制，尺寸精度要求高，质量要求严，制作难度大。3 适用范围本工法适用于高炉炉底板及类似工程焊接。4 工艺原理高炉炉底板结构包括中心板和边环板两大部分，如图4.1-1所示。图4-1 炉底组成边环板由6块50mm厚的钢板径向拼接而成，中心板由5块25mm厚钢板拼接而成。图4-2 炉底封板布局在中心板上有大量的塞焊孔和不同直径的灌浆孔、通气孔等。整个炉底板施焊过程中涉及到各种开孔的焊接、中心板拼接缝的焊接，边环板径向缝的焊接，边环板与炉壳和中心板的焊接等。5 工艺流程及操作要点5.1 安装和焊接工艺流程5.1.1 炉底板及其相关结构的安装程序

4、为：炉底工字钢的铺设中心板铺设边环板放置第一带炉壳放置肋板置放和点固焊前测量焊接及测量控制焊后测量。5.1.2从减少焊接变形的角度考虑，采取下列焊接程序：塞焊孔焊接中心板纵长连接焊缝焊接通气孔等开孔焊接边环板径向缝焊接肋板与炉壳立缝焊接中心板与边环板接缝焊接边环板与第一带炉壳焊接肋板与炉壳平角缝焊接。5.2 塞焊孔的焊接塞焊孔的焊接是为了保证炉底板与炉底工字钢良好接触，充分利用这唯一约束条件达到减少炉底焊接变形量的目的，因此塞焊缝的关键在于焊实并且牢固可靠。清理好塞焊部位的杂质后，由4名焊工从炉底板中心部位开始向四周扩散着焊接。每个塞焊孔的焊道布置如图5.2-1所示。 图5.2-1 塞焊焊缝沿

5、塞焊孔圆周形成周向角焊缝，共施焊5层，焊脚高度约12mm。焊接过程中通过控制焊条角度，使底板和工字钢被焊部位都具有一定的熔深。所有塞焊孔焊完以后，用手锤逐一敲击塞焊缝及其附近部位，检查焊缝是否焊实，对未焊实或开裂的塞焊缝，用氧乙炔火焰吹去焊肉重新焊实，超标部位，需对其附近焊缝进行处理。塞焊孔孔径的大小对焊接质量影响较大。实践表明塞焊孔过小时，易形成虚焊或焊缝易被撕裂，因此工程焊接时有必要将其塞焊孔适当扩大。5.3 中心板连接缝的焊接由图4.1-2所示的中心板焊缝分布可知，该四条连接缝均位于炉底工字钢上，其结构形式利于采用埋弧自动焊接，考虑到现场狭小等原因，选用CO2气体保护焊施焊，两边钢板焊缝

6、均于底部工字钢被焊部位都具有一定的熔深。每条焊缝由一名焊工采用分段退焊法焊接，在每段中分成三小段，按顺序施焊。5.4 边环板径向缝的焊接边环板的厚度为50mm，其单面焊后角变形较大，施工条件许可时，可通过放置第一带炉壳来控制径向缝的焊接变形，但往往需要考虑炉底填料的防雨问题，需在放置炉壳之前焊好环板径向焊缝，在这种情况下，采用图5.4-1所示方式，进行强制固定防止变形措施，即在径向缝的两侧，间隔300mm进行强行固定。 图 5.4-1 边环板固定点的设置焊接过程中，每施焊23层，需停留片刻后再焊，使层间温度降低，避免过高的焊接线能量。5.5 中心板与边环板环缝的焊接由于，中心板和边环板焊完后存

7、在少量的角变形，使该焊缝的局部存在错边，为此焊前仔细检查坡口情况，对错边较大的部位利用压机压实，使其于炉底工字钢或垫板接触良好。该条焊缝焊接时，先对处于工字钢上方的焊缝进行大段定位焊，然后由8人沿圆周均匀采用分段退焊法焊接。5.6 边环板与第一带炉壳的焊接这条焊缝的填充量大，焊接工艺和焊接程序的安排，不但要能有效的控制变形，还要能保证焊缝内部质量。实际施焊时，先从内侧施焊，焊至1/2处停焊，用碳弧气刨对外侧清根，外侧焊完后，在将内侧未焊完部分焊完。焊接过程中，一方面尽量降低层间温度来减小变形，另一方面两相邻焊工的接头部位要采用梯形搭接方式保证该部位的质量，如图5.6-1所示，第一层焊接时，第一

8、名焊工从距离分界线200mm左右的A点引弧，以后每层一次减少5070mm，第二名焊工与第一名焊工的焊道相接时，逐层搭接，负责搭接长度内的焊道清理和焊缝质量。图5.6-1 相邻焊工的接头方法5.7 控制焊接变形的结果在此次高炉炉底板焊接过程中，我们在中心板上均匀选取50个测量点，在边环板上对称选择24个测量点作为焊接变形的控制点。分别与焊前焊后以及整个底板焊接结束等过程中进行了多次测量，依据测量数据，不断调整局部焊接顺序，并对误差点采取措施消除。其焊前和最终的测量结果如下表所示。 炉底板标高测量情况表（5.7-1）测量阶段中心板标高（m）边环板标高（m）设计最低点最高点设计最低点最高点焊前4.4

9、334.4334.4414.4834.4834.489最终4.4334.4334.4424.4834.4824.487从最终测量结果分析可知：一方面，中心板和边环板的标高误差控制在设计要求的15mm范围内，另一方面，通过对焊接变形的控制，降低了炉底板焊前自身存在的变形量。6 材料与设备6.1 主要材料钢板 =50mm，=25mm6.2 主要施工机械和设备CO2焊机 4台空压机 2台砂轮机 4台7 质量控制7.1 本工法执行的技术标准：YBJ20183冶金机械设备安装工程施工及验收规范（通用规定）GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范JGJ 81-2002建筑钢结构焊接技术规程7.2

10、 关键点控制1 合理安排焊接顺序，避免或减少焊接变形。2 充分利用炉底工字钢这一自身约束变形的条件，保证与炉底工字钢连接的所有焊缝牢固可靠。3 变形量较大的焊缝必须采取强行的固定方式，用约束的方法控制横向、纵向变形。4 严格执行焊接规范，按工序步骤进行焊接。8 劳动组织与安全8.1 劳动组织铆 工 3人气割工 1人电焊工 4人电 工 1人8.2 安全措施1 施工前，针对高炉施工特点对施工人员进行安全教育。2 危险源辩识，制定安全防范措施。3 施工中严格执行工作票制度；每道工序开工前，必须经有关部门安全、确认；签字后，方可施工。4 进入施工现场要穿戴好劳保用品。5 吊装设备在起吊前，要进行试验以

11、确保安全。吊装时，要指挥统一，信号明确，吊装物下严禁站人。6 交叉作业双方要相互协调、联系，确保安全。7 各工种按其相应安全技术操作规程进行操作。9 环保措施9.1 工程施工现场通风应良好。9.2 焊接完的电焊条头不能随地乱扔，放回到铁盒子内，统一回收。10 经济效益分析10.1 按传统方法焊接,要使用手工电弧焊，主要费用如下：本工程按27个工作日计算，其费用清单如下：电焊机： 8*27*48.2210415.52元空压机： 4*27*93.7910129.32元砂轮机： 8*27*3.93225.3元焊条保温筒： 8*27*1.2259.2元焊条烘干箱： 1*27*8.12219.24元铆工: 3*18*10.63=574.02元气割工： 1*12*10.63=127.56元电焊工： 8*27*10.63=2296元电工： 1*27*10.63=287元小计： 27533.16元10.2 按本工法焊接，质量提高，工期缩短4个工日，其费用清单如下: CO2焊机： 4*23*32.312972.52元空压机： 2*23*93.794314.34元砂轮机： 4*23*3.9358.8元铆工: 3*18*10.63=574.02元气割工： 1*12*10.63=127.56元电焊工： 4*23*10.63=977.96元电工： 1*23*10.63=244.49元小计： 9569