试论炼钢宝钢二炼钢裙罩修复工艺改善

论文导读：
摘 要：压力容器的运行安全可靠性是特别重要的，对压力容器的焊接接头规定了很高的技术要求。这些要求基本上反映在两个方面：一方面焊缝金属和热影响区应具有足够好的力学性能（包括强度、塑性和韧性）；另一方面焊接接头中不存在不允许的裂纹等缺陷。
关键词：工艺改进 本体变形 天窗 漏水 管内清洁
1007-3973（2013）010-059-02
宝钢二炼钢转炉自从1998年4月投产以来，经过十几年修复，积累了一些二炼钢裙罩修复的经验和技术能力。进行一些工艺改进例如：本体锅炉管弯弧工艺改进；针对裙罩漏水现象工艺改进；本体变形修复工艺改进；锅炉管内清除焊渣、铁屑工艺改进；进出水管取消开天窗工艺改进等。经过实际施工，取得了良好的效果。下面将介绍二炼钢裙罩修复工艺在技术的改进。
1 工程概况
宝钢二炼钢裙罩是属于循环冷却水装置，是转炉锅炉的主要受压部件，也是炼钢工艺必不可少的关键设备。二炼钢裙罩的主要技术规格：
结构形式：横管隔膜式排管，共20圈，受热面积25m2。
主要材料：受热面水管20g 60€？mm、 60€？mm；鳍片 12的Q235B圆钢。
裙罩规格尺寸：上口中径4635mm，下口中径5235mm；高度1238mm。
工作压力：0.8MPa，工作介质：工业水。
二炼钢裙罩具体结构如下图所示，因其工作环境及结构本身的特点，其修复使用中可能出现管子漏水，焊接应力集、焊接变形等现象，为了提高维修质量，在积累经验的基础上，针对上述问题在修复工艺进行改进。
2 针对裙罩漏水现象工艺改进
以前二炼钢裙罩修复合格后，送到现场生产不久经常发生漏水现象，其最大原因是现场环境温度很高，把裙罩内部应力完全释放出来，造成焊缝产生冷裂纹，导致出现漏水现象。

2.1 焊接应力的危害性

（1）焊接应力是形成各种焊接裂纹的因素之一。
（2）在焊接结构中的残余应力与工作应力相叠加时，增加了构件所承受的应力水平，因而降低了结构的强度安全裕量，实际上降低了结构的承载能力。
（3）具有焊接应力的焊接构件，如果经过焊后机械加工则会破坏内应力的平衡，引起焊接构件的变形，影响加工尺寸的稳定性。

2.2 二炼钢裙罩经常漏水点

（1）8块大筋板处容易产生裂纹。
（2）裙罩外侧点固处容易产生裂纹。
（3）进出水管与本体水管对接焊缝容易产生裂纹。

2.3 工艺改进后，所采取措施

（1）保证焊缝质量。进出水管与本体管对接口原采用开天窗 焊接现改为直接对接焊接，减少了二条丁字焊缝。
（2）本体管弯弧，原采用氧气、乙炔火焰弯管，现改为利用 弯管机进行弯管。机械弯管大大降低内应力、拘束力，也大大提高 弯弧的质量，提高了工作效率。
（3）减少焊接应力。1）焊接采用GMAW。减少了焊接线能量。2）焊接鳍片时采用上下交替分段焊法。3）拼焊进出水管与本体管子的对接焊缝，要控制好焊缝间隙。
（4）裙罩整体进行高温回火。实践表明，整体高温回火消除焊接残余应力的效果最好，它可将80﹪～90﹪以上的残余应力消除。
3 针对裙罩本体变形工艺改进
我们对裙罩产生大变形进行分析，产生的原因大概有以下几点：
（1）宝钢现场使用周期较长。
（2）操作使用不当：1）四个升降裙罩整体的油缸，升降不同步，使裙罩形成扭曲变形，使裙罩平面度较差。2）裙罩升降位置不到位，在转炉转动的时候产生碰撞裙罩形成压扁现象，使裙罩圆度较差。
（3）裙罩的耐材做得不紧密，在高温，震动中逐步脱落或松动。使裙罩隔热效果大大减弱，形成严重变形。

3.1 施工前的准备

（1）先测裙罩的管厚，接着测量裙罩原始数据。最后给裙罩进行水压试验，根据以上三种数据，决定更换13圈管子。裙罩一共有20圈，更换量占了总量的65%。
（2）切割十三圈旧管，并且打磨干净，剩余的七圈管测量裙罩的圆度和平面度，测得裙罩圆度相差40mm，平面度相差65mm。对裙罩打上8个点米字型内支撑，使裙罩圆度控制在15mm。
（3）在平台上制作一个水平工作平台。
（4）把已经撑好支撑的裙罩吊入工作平台上待施工。
（5）由于割剩的裙罩的平面度还有不平，我们就从裙罩底部最后一圈管子中心测到水平工作台距离，一共测了16个数据，取16个数据的平均数为基准给裙罩找到水平。裙罩与论文导读：一圈裙罩的平面度和圆度基本解决。通过这种新的施工方法，解决了裙罩的扭曲变形和不圆度的问题，保证裙罩正常使用。4针对进出水管与本体管子焊接开天窗工艺改进裙罩本体管子之间间隙仅有1mm，进出水管与本体管子对接焊缝，下部焊缝无法焊接，故原来采用开天窗焊接。这种方法就产生了二条横缝与对接焊缝形成了T形接头
水平工作台有间隙，在下面垫上小钢板并且与工作台焊接。
（6）在裙罩外侧画一圈水平基准线，便于以后组装管子时控制裙罩的水平度。
（7）找出裙罩的圆心，并且在平台上焊一根2m长直径为30mm的圆钢当圆心点，而且要求垂直于水平工作台，便于以后组对时控制裙罩的圆度。

3.2 施工过程

（1）管子组对时，水平度以裙罩外侧的水平线为基准。以最高处开始组对，测出本圈管子中心到水平基准线的距离。以后一直以这个距离为基准，每一圈水平度借5mm左右，因为裙罩总的水平度差65mm，更换十三圈，所得一圈借5mm。
（2）每圈的圆度靠半径来控制，每一圈圆度半径借

1.5mm左右。

（3）裙罩内侧用直径为12的圆钢作鳍片，外侧管子与管子，直接焊接，间距控制在400mm左右。
（4）就这样一圈圈组对，直到最后一圈裙罩的平面度和圆度基本解决。
通过这种新的施工方法，解决了裙罩的扭曲变形和不圆度的问题，保证裙罩正常使用。
4 针对进出水管与本体管子焊接开天窗工艺改进
裙罩本体管子之间间隙仅有1mm，进出水管与本体管子对接焊缝，下部焊缝无法焊接，故原来采用开天窗焊接。这种方法就产生了二条横缝与对接焊缝形成了T形接头。T形接头焊缝向母材金属过渡较急剧，造成应力分布极不均匀，在过渡处易产生很大的应力集中。
针对以上问题，提高焊接接头疲劳强度我们采取以下措施：
（1）降低应力集中。焊接接头是造成应力集中是的主要原因。对焊接接头采取的措施主要有两点：1）尽量采用应力集中系数小的接头我们采用了对接接头，并且余高不宜过大，并使母材与焊缝之间平滑过渡。2）可用钨极氩弧焊在焊缝的两焊趾处重熔一次，既能使焊缝与母材金属之间平滑过渡，又能缓和热影响的组织硬化。
（2）进行焊后消除应力热处理。消除焊接接头应力集中处的残余应力，可提高接头的疲劳强度，尤其是在应力集中较高时，能取得较好的效果。
（3）改善材料的力学性能。表面强化处理，用小锤轻打焊缝及过渡区，都可以提高接头的疲劳强度。
5 裙罩管内清除焊渣、铁屑工艺改进
裙罩管内如果没有彻底清除焊渣、铁屑等杂物。在生产过程中会使裙罩系统减少循环水的流量，使水温逐步升温致使水循环不良，造成水管过热烧化泄漏，严重时造成停炉、停产现象。针对这种严重情况，我们对裙罩管内清除焊渣、铁屑进行了工艺改进，采取措施如下：
（1）在拼装之前必须清除管内的杂物。（2）在焊接进出水管之前必须清除管内的杂物。（3）焊完进出水管后，必须清除二组集箱管管内的杂物接着焊接集箱管的底板，最后焊接特制的集箱管试压堵板。
6 结束语
以上就是我们对宝钢二炼钢裙罩的工艺改进，实际操作效果非常好，但是还一些工艺不完善，在今后需要加以改进。
参考文献：
王继军，等.锅炉压力容器的事故案例及其对策[M].北京：北京科学技术出版社，1991.
上海市焊接协会.现代焊接生产手册[M].上海：上海科学技术出版社，2007.
[3] 胡宝良.焊工-问答450例[M].上海：上海科学技术出版社，200

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