加熱爐爐門(mén)冷卻水管裂紋帶壓補(bǔ)焊

李力

【摘 要】在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，壓力容器和管道在有壓力的情況下一般不宜進(jìn)行補(bǔ)焊，原因有兩個(gè)：其一，是熔融的金屬在沒(méi)有徹底凝固，強(qiáng)度未達(dá)到時(shí)，有可能被噴出的泄漏的介質(zhì)噴跑，其二，是泄漏的介質(zhì)本身也有可能威脅到施工人員的人身安全，尤其是易燃易爆的泄漏介質(zhì)，更難在帶壓態(tài)下補(bǔ)焊，但是在實(shí)際生產(chǎn)中，壓力管道泄漏總是難免的由于各種原因難免會(huì)產(chǎn)生泄漏，如果采用常規(guī)方法進(jìn)行處理需先中斷生產(chǎn)再作業(yè)，如果停產(chǎn)會(huì)造成很大損失及浪費(fèi)，為減小對(duì)生產(chǎn)過(guò)程影響，本文介紹了在生產(chǎn)過(guò)程不間斷情況下對(duì)壓力管道設(shè)備進(jìn)行焊接的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】壓力管道；軸向裂紋；補(bǔ)焊

0 前言

在軋鋼生產(chǎn)廠(chǎng)中，鋼坯的原料加熱爐是常見(jiàn)的設(shè)備，加熱爐爐門(mén)由冷卻水管與鋼板組合焊接而成，內(nèi)壁鑲有耐火磚，冷卻水管在爐門(mén)邊緣穿過(guò)，有進(jìn)出兩條通道，冷卻水進(jìn)入冷卻水管進(jìn)行循環(huán)降溫，形成一套降溫系統(tǒng)，防止?fàn)t門(mén)因高溫而損壞。由于生產(chǎn)過(guò)程中爐門(mén)頻繁起落，有時(shí)會(huì)因爐門(mén)提升速度與取鋼機(jī)取臂不同步而發(fā)生碰撞，極易損壞爐門(mén)水管發(fā)生開(kāi)裂，造成冷卻水泄漏冷卻效果不好，爐門(mén)長(zhǎng)時(shí)間溫度過(guò)高而燒廢。正常情況下需要關(guān)停爐火，關(guān)閉水閥門(mén)后進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)，這樣會(huì)影響生產(chǎn)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。因爐門(mén)被取鋼機(jī)取臂撞壞，被迫停爐，待修復(fù)，重新開(kāi)爐，耗時(shí)通常會(huì)達(dá)到十幾個(gè)小時(shí)，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，這就要求維護(hù)人員盡可能的在不影響正常生產(chǎn)，不關(guān)閉加熱爐的帶著一定壓力情況下及時(shí)快速的將其修復(fù)進(jìn)行。

1 焊接性分析

1.1 焊接性分析

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐了解加熱爐爐門(mén)冷卻水水管為一般都為20g鋼，20g屬于優(yōu)質(zhì)碳素鋼，根據(jù)碳當(dāng)量可知，其焊接性較好，采用通常焊接方法為焊條電弧焊焊接，焊后不易產(chǎn)生淬硬組織或裂紋，可選用普通E4303型焊條即可，焊條直徑選擇2.5mm和3.2mm。

1.2 補(bǔ)焊的難點(diǎn)

爐門(mén)水管損壞，多為撞擊產(chǎn)生裂紋，冷卻水會(huì)在內(nèi)部壓力作用下從裂紋處噴出，在這種情況下進(jìn)行補(bǔ)焊的難點(diǎn)是焊接電弧的吹力小于水的壓力，補(bǔ)焊時(shí)焊接電弧一接觸高壓噴出的水流，熔化的熔滴就會(huì)被迅速吹跑，使電弧不能穩(wěn)定燃燒，無(wú)法進(jìn)行焊接，還有可能使漏點(diǎn)擴(kuò)大，因此先把水壓盡量調(diào)小至水是慢慢滲流的狀態(tài)，但不能關(guān)停，如果徹底關(guān)閉，會(huì)使?fàn)t門(mén)內(nèi)部殘余水，在高溫作用下迅速生成蒸汽，蒸汽迅速膨脹，沿裂紋處噴出極容易傷人，嚴(yán)重時(shí)可產(chǎn)生爆炸，造成人身傷亡事故。

1.3 補(bǔ)焊原理

在正常情況下，兩塊平板在自由狀態(tài)下兩端固定對(duì)接焊時(shí)，兩板之間的間隙會(huì)隨著焊接的進(jìn)行逐漸縮小，這一現(xiàn)象主要在焊接熱源作用下，焊件發(fā)生收縮變形，在焊縫不長(zhǎng)的情況下，焊縫的橫向縮短是主要的，并且焊縫的橫向收縮量隨焊縫的寬度增加有所增加。實(shí)際生產(chǎn)中，延管道軸向方向裂紋的形狀，從任意一端到中間最寬部分，與對(duì)焊平板時(shí)的對(duì)焊間隙張開(kāi)的角度非常近似。我們根據(jù)焊縫收縮的規(guī)律，合理地應(yīng)用到壓力管道裂縫的補(bǔ)焊工作中，掌握焊接速度，利用焊縫收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，使裂縫局部收縮無(wú)泄漏，補(bǔ)焊時(shí)只焊已收縮不漏的部分。

2 焊接工藝操作

補(bǔ)焊前先在裂縫的一端未損壞的工件金屬上焊一段30-50mm長(zhǎng)的焊縫。這段焊縫冷卻后所產(chǎn)生的橫向收縮應(yīng)力就能使裂縫自這一端開(kāi)始有2-15mm的一小段完全收縮，達(dá)到無(wú)泄漏，待焊縫冷卻，藥皮顏色由紅變暗，就可以補(bǔ)焊該段收嚴(yán)的裂縫，不要圖快，補(bǔ)焊時(shí)只焊已收嚴(yán)，不泄漏的部分，焊接方向是從裂紋處向裂紋起始端部焊接，并采取補(bǔ)焊一段，收縮一段，收縮一段，再補(bǔ)焊一段，這樣反復(fù)進(jìn)行，，直到最后形成一個(gè)漏點(diǎn)，漏水壓力也會(huì)增高過(guò)高，難度加大，可先用鐵錘敲擊漏點(diǎn)使其密實(shí)再進(jìn)行補(bǔ)焊，焊接時(shí)可在漏點(diǎn)處周?chē)群赋森h(huán)形焊肉，之后再把環(huán)形內(nèi)部逐步填滿(mǎn)，切記，不要貪快，直接把電弧直接對(duì)著漏點(diǎn)，這樣會(huì)引起劇烈反應(yīng)飛濺傷人，也可造成燒穿使漏點(diǎn)加大。此時(shí)引弧和收弧速度要加快，快速均勻點(diǎn)焊，使熔滴快速凝固，等徹底凝固冷卻后在進(jìn)行二次，三次的加焊。這種方法是利用了金屬焊接時(shí)產(chǎn)生物理變形的一種補(bǔ)焊方法，它一般適合于裂紋缺陷，但不適合夾渣氣孔等點(diǎn)狀泄漏的補(bǔ)焊。

2.1 操作要領(lǐng)

引弧，對(duì)已收縮的一段補(bǔ)焊時(shí)，宜采用接觸式引弧并引弧點(diǎn)一定要落在以收縮的那一小段裂紋上補(bǔ)焊時(shí)，可先在待焊部位與裂紋中心間立一塊100mm×100mm的擋板如圖所示，擋板與水管接觸的部位用氣割切按水管的弧度大小割成弧狀，這樣可以使擋板與水管更嚴(yán)密結(jié)合，可以起到阻礙漏水向待焊部位涌動(dòng)影響焊接，由于裂紋的收縮量有限，每次補(bǔ)焊的長(zhǎng)度要很短，在2-15mm之間甚至接近點(diǎn)焊，因此要求運(yùn)條動(dòng)作要簡(jiǎn)便，迅速，焊條沿裂紋直線(xiàn)移動(dòng)稍有前后擺動(dòng)，動(dòng)作要快電弧要壓低在2-4mm為宜，防止形成過(guò)多的液態(tài)金屬，形成焊瘤造成未熔合，給下一道工序造成不便，同時(shí)要注意控制熔深，一般為被焊工件40%左右工件薄時(shí)，注意不要燒穿，焊縫表面外觀不一定要美觀，主要是補(bǔ)住漏點(diǎn)為目的，因此在補(bǔ)焊收縮的那一小段時(shí)，應(yīng)認(rèn)真觀察裂紋的收縮情況，確認(rèn)下一步補(bǔ)焊的長(zhǎng)度，不要圖快，繼續(xù)補(bǔ)焊時(shí)，要嚴(yán)格控制焊接的長(zhǎng)度，確保電弧處在收縮范圍內(nèi)。

熄弧，每次補(bǔ)焊一小段，熄弧點(diǎn)都應(yīng)落在已冷卻的焊縫金屬上并填滿(mǎn)弧坑。

2.2 焊條角度

當(dāng)泄漏水壓力小于0.1MPa時(shí)焊條角度為垂直焊縫表面，與焊縫間夾角接近于90°，當(dāng)泄漏水壓力在0.1-0.2MPa焊條與裂紋角度為70°-80°。焊條應(yīng)正對(duì)裂紋表面，防止焊偏。

2.3 焊接電流

第一層焊接時(shí)焊接電流應(yīng)比正常焊接電流略大30-50A，以增加電弧的吹力和鐵水熔滴附著力，提高融合性，提高熔池及母材的溫度。加焊第二層時(shí)焊接電流應(yīng)比第一層略小，焊接蓋面層時(shí)，電流應(yīng)調(diào)至小于補(bǔ)焊時(shí)但比正常大一些。

2.4 焊接層次

一般情況下，第一遍焊后焊縫表面不夠美觀平整，難免會(huì)有一些缺陷，可再加焊兩遍，把之前的焊瘤燒掉，未熔合，焊肉過(guò)高等缺陷消除，必要是可用角向磨光機(jī)打磨，再進(jìn)行加焊，一般需焊不低于三遍。最后一遍運(yùn)條范圍可略大一些，達(dá)到焊縫更平整牢固。必要時(shí)可在焊縫處加焊一道加強(qiáng)筋橫跨焊縫，防止焊縫二次裂開(kāi)。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文闡述了當(dāng)管道產(chǎn)生裂紋泄漏時(shí)，不需要停產(chǎn)，在帶壓狀態(tài)下，通過(guò)分段收縮，分段焊接的方法進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)，一般用工時(shí)間在1.5小時(shí)左右，大大節(jié)約了工作周期時(shí)間，不影響正常生產(chǎn)，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]