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任公司，貴州 貴陽 550001）

一、概述

2010年2月七冶安裝工程有限責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，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)應該屬于首創(chuàng)，設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

（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)胎上預組裝，并且在背面焊縫處加裝防止焊接反變形裝置，對預組裝好的鋼板，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致底板的平面度達不到設計圖紙要求。采取的控制方法為：a焊接反變形（預留拱度）控制，預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：下料時應考慮焊接收縮量，焊接收縮量按設計圖紙展開長度的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，在胎具上定出基準中心線將短側(cè)板吊上胎具，對好基準中心線，兩側(cè)板上用楔子楔緊，分別將預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。

[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，機械部標準[S].