高炉炉壳制造及预装配监理实践.pdf

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.0525监理要点S u p e r v i s i o n P o i n t s高炉炉壳制造及预装配监理实践郭世顺（上海宝钢工程咨询有限公司设备监理事业部 上海 201900）摘 要：高炉炉壳是高炉的主体设备，高炉炉壳质量控制是高炉监理项目的重中之重。本文说明了高炉炉壳设备的制造特点，并对其质量控制内容和监理要求进行了介绍，着重阐述某项目高炉炉壳制造工序及预装配检查要点，总结了监理过程中质量问题及整改措施，为确保高炉炉壳设备质量符合技术要求、提升出厂合格率提供了借鉴和参考。关键词：高炉炉壳 制造 预装配 监制 整改措施 Supervision Practice of Blast Furnace Shell Manufacturing and Pre-assemblyGuo Shishun(Equipment Supervision Division of Shanghai Baosteel Engineering Consulting Co.,Ltd.Shanghai 201900)Abstract The blast furnace shell is the main equipment of the blast furnace,and the quality control of the blast furnace shell is the top priority of the blast furnace supervision project.This paper explains the manufacturing characteristics of blast furnace shell equipment,introduces its quality control content and supervision scheme,focuses on the manufacturing process and pre-assembly inspection points of a blast furnace shell,summarizes the quality problems and rectification measures in the supervision process,and provides reference and reference for ensuring that the quality of blast furnace shell equipment meets the technical requirements and improves the factory qualification rate.Keywords Blast furnace shell Manufacturing Pre installation Supervision Rectification measures中图分类号：TB497 文献标志码：B文章编号：2095-2465(2023)10-0025-04 DOI:10.19919/j.issn.2095-2465.2023.10.007作者简介：郭世顺（1981 )，男，本科，工程师，从事设备监理工作。通讯作者：郭世顺，E-mail:。（收稿日期：2023-08-23）高炉炉壳在高炉中发挥着至关重要的作用，一般由钢板制作，坐落在高炉基础之上，是不等截面圆筒体。它起着固定冷却壁、保证高炉砌体牢固的作用。同时还承受炉顶设备和管道的载荷以及高温高压。在高炉运行时，有时还要抵抗崩料、坐料甚至可能发生煤气爆炸的突然冲击。因此，高炉炉壳设计、制造、安装质量对高炉安全经济运行起着至关重要的作用。1 某项目高炉综述1.1 设备参数名称介绍某项目高炉设置 22 个风口，2 个铁口。每个风口设有 1 套风口大套及压紧装置，每个铁口设有 1 个铁口框。高炉炉底封板下铺设梁及冷却水管。1.2 材料高炉炉壳采用 Q355C 钢，焊接垫板、灌浆短管、灌浆孔密封板采用 Q235C 钢，厚度不小于 40 mm 的钢板采用 Z15 级钢。Q355C 钢的力学性能及化学成分应符合 GB/T 15912018低合金高强度结构钢的有关规定，Q235C钢的材质应符合GB/T 7002006 碳素结构钢的有关规定。炉壳钢板应按正火热处理后交货，并逐张进行超声波探伤达到 NB/T 47013.32015/XGI2018承压设备无损检测 第 3 部分：超声检测第 1 号修改单的 级标准要求。其中出铁口、风口部位钢板质量等级不应低于 级。2023.05 设备监理26 监理要点S u p e r v i s i o n P o i n t s1.3 焊接焊接材料、焊接方法原则上应符合 GB 506612011钢结构焊接规范1和 GB/T 505672022炼铁工艺炉壳体结构技术标准2的要求。焊接材料的选用要与母材性能相匹配，并经焊接工艺评定通过后确定。炉壳焊接时，采用 CO 气体保护焊时，焊丝为ER50-6，CO 纯度为 99.9%，含水率 0.005%；采用手工焊时，采用 E5015 焊条；采用自动埋弧焊时，采用 S49AOUCB-SU34。高炉壳体对接焊缝应焊透，焊缝质量等级为一级。焊缝质量检查要求及检验标准应符合 GB/T 505672022 中的有关要求。工厂或工地焊接均应有焊前工艺确认试验，且所有参加焊接的焊工均应持有上岗合格证。特种焊接焊工、点固焊及碳弧气刨工均应通过培训及考核，特种焊接焊工还应持有关部门颁发的特种焊接焊工合格证。根据钢材的性能、厚度、焊接工艺、施焊时气温以及结构的性能要求等综合因素，确定采用焊前预热和后热等措施，防止产生焊接残余应力和焊接裂缝。炉壳横缝坡口，在每块板的端部各留出 100 mm现场开坡口。1.4 除锈及表面涂装炉壳在除锈前应进行表面处理，清除毛刺、焊渣、飞溅物、积尘、疏松的氧化皮以及涂层物等。钢铁表面采用喷射或抛射除锈，钢材表面须达GB/T 8923.12011涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第 1 部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级中的 Sa2.5 级以上，受钢铁构件形状影响无法进行喷丸除锈部位，须采用手工或动力工具除锈，钢材表面须达 GB/T 8923.12011 中的 Sa3 级。炉壳外表面采用有机硅耐热油漆（200400），底漆为有机硅耐热底漆，涂覆 3 遍，漆膜厚度为 75 m；面漆为有机硅耐热面漆，涂覆 2 遍，漆膜厚度为 50 m,总漆膜厚度为 125 m。2 高炉炉壳制造与预装配监理要点高炉炉壳制造主要工序为开孔及坡口、卷圆、预组装、除锈、涂装、包装、发运工序，炉壳开孔及坡口完成后进行卷圆，卷圆完成后开始预装配，预装配完成后需对炉壳开孔尺寸、坡口间隙、预装配各部位外壳钢板圈半径 R 与设计值的偏差、错边量、上口高低差、炉壳高度、炉壳钢板圈中心对炉底中心的位移、炉壳上、下段公差等进行检测记录，各部位检测数据与标准进行对比判断是否符合要求。具体监理要点如下：2.1 开孔及坡口1)开孔要求自动或机械切割，孔周边应磨光，不得留有刻槽或毛刺等缺陷，冷却壁水管孔内外周边均应倒角 2 mm。2)在对高炉炉壳焊接时，炉壳的竖向焊缝施工方均采用气电立焊机进行自动焊接，因此炉壳竖向焊缝坡口需要满足自动焊接设备焊接工艺要求间隙 7 mm。3)冷却壁孔同组孔间距偏差为 2 mm，相邻组孔中心距偏差为 3 mm。2.2 预装配炉壳开孔及坡口加工完后进入卷圆工序，卷圆完毕之后进行预装配，预装配应按 3 段及以上在安装台架上进行预装配，同时需要在炉壳竖向焊缝两侧位置设置组装定位卡板和销钉，并有预装配编号图，用0、90、180、270做出识别标志3。炉壳预装配的测点数量不少于 16 点，各部位允许偏差如下：1)外壳钢板圈半径 R 与设计值的偏差：单圈时为8 mm，多圈时为-2 10 mm。2)预装配对口错边量和坡口端部间隙的技术要求应符合自动焊的要求：横缝 1/10t，且 t 40 mm，错 边 量 3 mm，t 40 mm，错 边 量 5 mm，竖缝 3 mm，坡口端部间隙极限偏差为 0 3 mm。（t炉壳钢板厚度）3)炉壳壳体上口应水平，高低差 4 mm。4)炉壳钢板圈中心对装配平台上检查中心的偏差值 1/1 000H，且 10 mm。（H炉壳测点处距底板的总高度）5)炉壳每段高度误差 5 mm。6)炉壳上、下段公差要求|R1-R2|7 mm。7)风口带法兰中心标高5 mm，全部法兰中心高低差5 mm，相邻法兰中心高低差 3 mm，相对法兰中心水平连线与炉体中心偏移10 mm，法兰水平中心线水平度 2 mm，法兰炉壳表面距离0 5 mm。PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.0527监理要点S u p e r v i s i o n P o i n t s3 监理过程中发现的问题及整改措施在对某项目高炉炉壳实际监理过程中，按开孔及坡口监理要点与预装配监理要点进行检验，发现开孔及坡口问题与风口带法兰焊接问题，具体问题如下：3.1 问题 1高炉炉壳第10带4M-10-1漏开1个50 mm孔。漏开孔原因：技术人员在开孔排版时遗漏。整改措施：根据图纸尺寸重新开孔。3.2 问题 2高炉炉壳第5带风口段预装后，炉壳的竖向焊缝实际间隙，5-1与5-2间隙56 mm，5-1与5-5间隙3 4 mm，5-2与5-3间隙23 mm，5-3与5-4间隙4 5 mm，5-4 与 5-5 间隙 3 4 mm，小于施工方要求的单炉壳竖向焊缝坡口工艺要求间隙 7 mm。原因：炉壳现场安装施工方采用电立焊机进行自动焊接，因此炉壳竖向焊缝坡口需要满足自动焊接设备焊接工艺要求。整改措施：炉壳拆解后打磨处理，保证坡口间隙达到 7 mm 要求。3.3 问题 3炉壳风口带法兰大套在焊接过程中出现裂纹。原因：炉壳风口带法兰大套技术协议要求材质为ZG270-500，风口带法兰大套供应商所供风口法兰大套实际材质为 ZG20Mn，所供材质与技术协议要求材质不一致，风口带法兰大套厂家未将材质变更告知炉壳制造厂家，炉壳制造厂家按材质 ZG270-500 方案进行焊接。整改措施：针对风口带法兰大套制定专项焊接方案。3.3.1 焊前准备1)焊接方法选择：风口法兰焊缝采用 CO2气体保护焊。2)焊接材料：SWE711 低碳钢 490 MPa 级钛型药芯焊丝。3)焊接设备：采用 NB-500 I 型直流焊机。3.3.2 焊前预热由于风口带法兰与炉壳为 2 种材质焊接，加上焊接量大，容易产生焊接变形；在焊接应力作用下焊缝容易开裂，所以炉壳风口带法兰在焊接前必须进行预热。预热温度为 120 150，采用氧气+乙炔烘烤方式，并采用手持式红外线测温仪进行测温，见图 1，预热范围为坡口两侧各不小于 3 倍的距离，并要求温度均匀，开始预热后升温不宜过快，达到预热要求的时间约为 30 min，开始加热后，每隔 10 min 左右测温1 次，发现升温过快或过慢，应该及时调整火焰大小及距离。图 1 手持式红外线测温仪 3.3.3 焊接顺序高炉共设置 22 个风口，若按从风口带法兰 1#到风口带法兰 22#的顺序依次焊接，则越往后应力集中越严重，越容易导致冷裂纹的产生，给焊接乃至高炉整体施工造成麻烦。合理的焊接顺序可以有效降低由于构件自拘束所造成的应力，使应力更趋均匀、合理，所采取焊接顺序是先焊 1#、12#风口带法兰，再焊7#、18#风口带法兰，按照逆时针方向和对称原理焊接其余的风口带法兰。每道坡口焊接作业时，应优先采用双人对称焊接，尽量减少焊接残余应力和变形。图 2 为风口带法兰焊接布置图。图 2 风口带法兰焊接布置图180902700?1#22#2#21#3#20#4#19#5#18#6#7#16#17#8#15#9#14#10#13#11#12#2023.05 设备监理28 监理要点S u p e r v i s i o n P o i n t s 3.3.4 焊接工艺1)坡口清理：风口带法兰在施焊前必须将坡口周围 20 40 mm 范围内的水、锈、油污清除干净，露出金属光泽，未处理的坡口，焊工不得施焊。2)定位焊：定位焊焊在外侧坡口内，长度为50 100 mm，2 层；间距为 500 600 mm，沿风口带法兰四周均布。3)焊接打底焊：打底焊道是风口带法兰焊接最关键的一道焊缝，打底焊道容易出现焊穿、夹渣、未熔合等缺陷，打底焊道的好坏直接影响了风口带法兰下道焊缝的焊接质量。因此，打底焊道的焊肉要均匀一致、上下熔合良好。焊好打底焊道，是保证风口带法兰焊接质量的前提。4)焊接采用多层多道焊，每一层或每一道焊缝厚度要尽量薄一些，避免热量过于集中。5)焊接顺序：每个风口带法兰均先焊接外侧坡口3 4 层，后对风口带法兰内侧坡口进行气刨清根并打磨光亮，再对风口带法兰内坡口施焊 4 5 层，然后再对风口带法兰外坡口侧进行焊接 2 3 层，最后焊接风口带法兰内侧坡口部分，焊接时安排 2 名焊工对称、同向施焊，每遍焊道确保一次性连续焊完。3.3.5 焊缝返修处理炉壳焊缝经超声波探伤检查后，若发现质量超标问题，要进行返修处理，措施如下：1)返修施焊前，焊道另一侧要进行预热，达到130 150，清除缺陷视焊缝深浅采用气刨或砂轮打磨干净。预热长度大于返修长度 300 mm。2)相邻2点以上，且相距30 mm焊缝内部缺陷，返修工作要 1 次处理完毕。3)焊缝返修完成后，再次严格按照设计、规范等要求仔细检查焊接质量。3.3.6 焊后保温及热处理焊后保温是防止冷裂纹的重要措施，风口带法兰焊接完成后，要及时采用岩棉保温，使之缓慢冷却，防止冷裂纹的产生，待其完全冷却后再交由专业热处理厂家进行热处理，热处理应严格按照设计院及规范规定的退火曲线图进行，图 3 所示为热处理退火曲线图，图 4 为退火后的炉壳，退火后的炉壳呈暗红色。图 3 退火曲线图3.75100?200300400500600700300 600 500 80?h100?h60?h?4.257.2510.35 11?h1?300?80?h?2?300?0.5 h?3?300?600?100?h?4?60020?3 h?5?600?500?60?h?500?图 4 退火后的炉壳4 结束语本文着重探讨了某项目高炉炉壳制造及预装配过程监理实践，设备监理在过程中必须严格按照技术协议、合同、图纸及相关标准要求，只有这样才能更加有力地保证高炉炉壳制造质量，从而大大减少高炉炉壳在安装过程中出现各种质量问题，大幅提高安装效率，缩短高炉建设工期。参考文献1 GB 506612011 钢结构焊接规范 S.2 GB/T 505672022 炼铁工艺炉壳体结构技术标准S.3 GB 503722006 炼铁机械设备工程安装验收规范 S.欢迎订阅欢迎投稿欢迎投放广告