鎂電解槽槽殼制作焊接變型質(zhì)量控制

段元慶

（七冶安裝工程有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550001）

一、概述

2010年2月七冶安裝工程有限責(zé)任公司承攬了攀枝花鈦業(yè)有限公司的15臺鎂電解槽的制作安裝任務(wù)，此電解槽由中鋁國際貴陽院引進烏克蘭鎂電解的技術(shù)，在國內(nèi)應(yīng)該屬于首創(chuàng)，設(shè)計的電解槽槽殼技術(shù)要求高，對槽殼壁板的長側(cè)和短側(cè)以及底板的平面度每米不得超過0.5mm，整個表面的平整度不得超過6mm；焊接變型極其不好控制。由于槽底板長度6620mm，寬度為4580mm，而板厚僅為12mm，平面度每米不超過0.5mm，為保證槽底板的平整度，本方案槽底板的拼接考慮將槽底板按設(shè)計尺寸分成2塊進行組裝拼接。槽底板是由鋼板拼焊而成，它采用2塊鋼板拼接，如（圖1）。對于鎂電解槽槽殼的長側(cè)和短側(cè)的寬度3058mm，長度分別為4264mm、5380mm，由多塊鋼板和型鋼焊接而成的構(gòu)件，對于大量的焊接變型將是難避免的。從整個工程的開始我們預(yù)見性的根據(jù)焊接變型的特點，以及我們長期從事類似工程的經(jīng)驗，制定了防范措施，確保鎂電解槽的制作質(zhì)量，保證本工程質(zhì)量合格。

二、施工中存在的問題

1造成焊接變型的原因及其解決方法

1.1 制定焊接順序

（1）采用分中對稱焊接法

（2）對稱位置采用相同的電流電壓

（3）焊接速度保持一致

1.2 在焊接前對焊工進行培訓(xùn)

（1）焊接過程中掌握焊接順序

（2）焊接前，要按焊接工藝文件的有關(guān)規(guī)定，調(diào)整好焊接參數(shù)。

1.3 制定下料方案

（1）采用雙火焰下料法

（2）采用數(shù)控下料切割

1.4 合理使用胎具

（1）在胎具上制作好反變形措施

（2）在胎具上的夾具和夾具合理使用控制變形

（3)胎具上使用千斤頂控制焊接變形

1.5 優(yōu)化圖紙節(jié)點

因圖紙設(shè)計節(jié)點處于對接處與外延筋板處于同一個平面，可根據(jù)節(jié)點優(yōu)化提高槽殼的平面度。

三、實施過程控制

1電解槽槽殼制作工藝

1.1 底板加工

（1）由于槽底板長度6.620mm，寬度為4580mm，而板厚僅為12mm，平面度每米不超過0.5mm，為保證槽底板的平整度，本方案槽底板的拼接考慮將槽底板按設(shè)計尺寸分成2塊進行組裝拼接。槽底板是由鋼板拼焊而成，它采用2塊鋼板拼接。在拼接底板前，用30×3000mm三輥床對鋼板進行預(yù)先較平，不平度不大于0.5/1000mm，最終不得大于1mm。底板下料的焊接收縮預(yù)留余量為（1/1000～1.5/1000）L，其中L為底板的長度。采用埋弧自動焊時，收縮預(yù)留余量取1.5/1000L；采用CO2氣體保護焊時，收縮余量取1/1000L。校平圖見（圖 2）

（圖 2）

（2）將組裝好的底板用翻轉(zhuǎn)胎放平，如不平可用墊板調(diào)正找平。

（3）底板預(yù)組裝及焊接引弧板：首先將底板按圖紙要求在底板翻轉(zhuǎn)胎上預(yù)組裝，并且在背面焊縫處加裝防止焊接反變形裝置，對預(yù)組裝好的鋼板，焊縫間隙不得超過2mm，可先用點焊固定，然后將100×150×12的引（滅）弧板，焊于對縫的兩端。待全部對焊工作結(jié)束后再除去。

（4）正面焊接：采用埋弧自動焊，焊機MZ-1-1000。

（5）板背部焊接：底板背部的焊接順序與正面相同。焊接表面盡量與底板面平（便于內(nèi)襯砌筑），底板焊完后檢查底板變形情況，如有變形，用火焰進行校正。要求不平度≤0.5/1000L（L為底板長度）。

（6）去除焊接用引（滅）弧板，然后用砂輪修整端部。

（7）底板涂漆：底板先刷一遍耐高溫瀝青漆，應(yīng)涂在底板的下面。

（8）底板的施工工藝難點分析及控制方法：對于底板的施工難點在于底板的焊接變形導(dǎo)致底板的平面度達不到設(shè)計圖紙要求。采取的控制方法為：a焊接反變形（預(yù)留拱度）控制，預(yù)留反變形余量可根據(jù)我們長期以來的經(jīng)驗值來控制反變形，或者根據(jù)該施焊工藝進行試驗，找出反變形控制值；b強制性控制焊接變形，采用胎具模板把底板強制控制在上面，利用16個千斤頂壓制，焊接完畢后拆除。

1.2 短側(cè)板加工

（1）下料：下料時應(yīng)考慮焊接收縮量，焊接收縮量按設(shè)計圖紙展開長度的1.5%考慮，給予予留。卷制時R300的圓弧回彈量按R的1.5%考慮。

（2）切邊：焊接坡口用刨邊機開制，亦可用火焰切割。短側(cè)板的過渡邊用SAC-B碰輪氣割機切割。其最小長度可按下式計算取得：

L——過渡邊的最小長度（mm）

а1——短側(cè)板的厚度(mm)

а2——長側(cè)板的厚度(mm)

（3）組裝焊接：短側(cè)板是由多塊鋼板和型鋼焊接而成的構(gòu)件，它的組裝焊接應(yīng)在組裝胎具上進行。焊前將短側(cè)板緊固在焊接胎具上。焊后1～24小時內(nèi)短側(cè)板處于夾緊狀態(tài)，冷卻后拆卸。在短側(cè)板上標(biāo)出組裝中心線。

a.短側(cè)制作的組裝專用胎具如下圖所示：

組裝時，在胎具上定出基準(zhǔn)中心線將短側(cè)板吊上胎具，對好基準(zhǔn)中心線，兩側(cè)板上用楔子楔緊，分別將預(yù)先在平臺上組裝好的筋板、圍板吊至短側(cè)板上，用楔鐵調(diào)整尺寸然后點焊固定，零部件電焊完畢、確認所有的構(gòu)件都安裝完畢后，進行焊接。

1.3 長側(cè)加工

（1）電解槽長側(cè)板主要由①側(cè)面壁板、②角鋼型材支撐、③鋼板立筋板和橫板組成。單片側(cè)面壁板由2塊鋼板拼接而成，拼接焊縫應(yīng)錯開窗口處,由板1980*5380和620*5380兩塊鋼板拼接而成；所用材料定尺訂貨（鋼板的定尺尺寸為2000*5400mm）。

（2）側(cè)面壁板采用自動切割下料，刨邊機開坡口（坡口在側(cè)面壁板兩端與端頭壁板焊接）為防止吊裝時產(chǎn)生變形，采用專用吊具在進行側(cè)面壁板吊裝時，不允許用鋼絲繩直接捆綁起吊，為了防止因吊裝造成變形，在進行側(cè)面壁板吊裝時采用專用吊裝工具與豎吊夾配合進行吊裝，這樣才能保證側(cè)面壁板在吊裝中不會產(chǎn)生變形。

（3）斜側(cè)壁板平板采用30×3000三輥滾床滾平。經(jīng)平整后板面凹凸不平度不得大于0.5mm/m。

（4）焊接：長側(cè)板中側(cè)面壁板的拼接采用半自動保護焊焊接，內(nèi)壁采用碳弧氣刨清根然后焊接，并打磨平整光滑，長側(cè)板與槽外部的鋼板筋板角鋼型材焊接采用氣體保護焊焊接。

（5）半成品檢查：長側(cè)板組裝焊接后要自檢，自檢合格后用專用吊具將兩長側(cè)板吊至堆場堆放，在堆放的過程中要防止變形，自檢不合格者需修整合格后才能使用。

（6）長側(cè)板焊完后，用洋沖打出組裝中心線。

效果檢查

實施后，小組在施工的每個階段按照對策要求，分析每個要因效果進行核查落實，對焊接變形進行了統(tǒng)計，驗證對策的正確性及可行性將最終結(jié)果進行記錄。 通過小組活動使用本次制作質(zhì)量達到目標(biāo)要求，變形控制在圖紙要求的范圍之內(nèi)，實現(xiàn)了本次活動的質(zhì)量目標(biāo)。

[1]杜逸玲.鋼結(jié)構(gòu)制作安裝工程手冊[M].山西技術(shù)出版社出版，2005.

[2]JB4708-2000，機械部標(biāo)準(zhǔn)[S].