回轉(zhuǎn)窯筒體開裂質(zhì)量事故分析與修復(fù)

魏建永 杜曉紅

（中材建設(shè)，北京 100176）

回轉(zhuǎn)窯筒體開裂質(zhì)量事故分析與修復(fù)

魏建永 杜曉紅

（中材建設(shè)，北京 100176）

我公司在非洲承建的一條4000t/d水泥熟料生產(chǎn)線，該項(xiàng)目回轉(zhuǎn)窯在安裝過程中發(fā)生了筒體開裂的質(zhì)量事故；其規(guī)格為Φ4.6 × 68m，斜度3.5%，轉(zhuǎn)速0.45～4.47rpm ，三擋支撐。 回轉(zhuǎn)窯筒體采用了兩種材質(zhì)，一種材質(zhì)為Q235-B，長(zhǎng)度為40.8m；另一種材質(zhì)為12CrMoV,長(zhǎng)度為26.7m；

一、事故經(jīng)過：

在1月31日，在質(zhì)檢查人員對(duì)回轉(zhuǎn)窯筒體焊接情況例行的查時(shí)，發(fā)現(xiàn)靠近2#輪帶出料端一側(cè)特殊材質(zhì)（12Cr1MoVg）的一段筒體從搭接板焊縫處沿窯軸向出現(xiàn)了一條縱向的裂紋，長(zhǎng)度約為2000mm，基本裂到了下一條環(huán)焊縫，裂縫寬度最大處約2mm,深度為30mm左右（此段節(jié)筒體厚度為40mm）；詳見附圖照片所示。

二、質(zhì)量事故分分析：

筒體出現(xiàn)軸向裂紋后，立即對(duì)事故的經(jīng)過和原因進(jìn)行了解和分析；通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和分析制作工藝過程，筆者認(rèn)為出現(xiàn)此事事故的主要原因是現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)施工單位沒有嚴(yán)格按照工藝評(píng)定施工工序進(jìn)行施工。具體原因是：

制造問題

該段節(jié)筒體鋼板比較厚（40mm），材質(zhì)為12CrMoV，屬于珠光體耐熱鋼，由于含碳量及合金元素較多，因此材質(zhì)的材料比較脆，在筒體卷制過程中通常需要在卷板機(jī)上調(diào)整縱向焊縫部位的圓度，因此需要往復(fù)卷制幾次，可能造成此部位的鋼板彎曲應(yīng)力過于集中。

施工問題

1、排口的方法不正確：

在回轉(zhuǎn)窯窯筒體組對(duì)排口過程中，沒注意將相鄰兩節(jié)筒體的周長(zhǎng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡确趾?，再進(jìn)行排口，而是隨意的從一個(gè)位置開始進(jìn)行了組對(duì)排口，造成最后排口位置處筒體的錯(cuò)邊最太大，不滿足圖紙的偏差要求：錯(cuò)邊量小于2mm；但為了使錯(cuò)邊量盡量的小，只好用絲桿強(qiáng)力的頂筒體，而造成筒體局部應(yīng)力集中；

兩節(jié)筒體組對(duì)用的搭接板不符合設(shè)計(jì)要求：正確的搭接板應(yīng)用應(yīng)力釋放孔（圓弧狀），而施工單位丟失設(shè)備廠家自帶的搭接板后，自己加工了一塊進(jìn)行了替代，但沒有開釋放孔，詳見附圖照片；這樣結(jié)果造成焊接時(shí)焊接應(yīng)力無法釋放，筒體內(nèi)部應(yīng)力集中，給筒體開裂埋下了隱患；2、搭接板的焊接質(zhì)量不合格：

? 起焊點(diǎn)太靠近筒體邊緣，使焊接的應(yīng)力有了釋放的薄弱點(diǎn)；

? 焊接咬肉嚴(yán)重，給筒體內(nèi)部造成了應(yīng)力集中；詳見下圖照片。

搭接板焊接情況

3、搭接板焊接過程中沒有按工藝評(píng)定的施工工序進(jìn)行：

雖然焊接過程中按要求進(jìn)行了預(yù)熱，但焊后的保溫程序卻沒有做，而且焊接后天氣又不太好，兩天休息日天氣又總是下雨，這樣使搭接板焊接處產(chǎn)生了很大的應(yīng)力；在星期一又是晴天，被太陽一曬后，回轉(zhuǎn)窯筒的內(nèi)外應(yīng)力交變作用下，應(yīng)力就在薄弱點(diǎn)（起焊點(diǎn)）進(jìn)行了釋放，造成了筒體開裂的質(zhì)量事故。

三、修復(fù)工作：

發(fā)現(xiàn)筒體開裂的情況后，為了防止裂紋的進(jìn)一步的延伸，立即安排施工人員用磨光機(jī)對(duì)裂縫進(jìn)行打磨止裂處理，進(jìn)而減少裂紋尾端的應(yīng)力集中，詳見附圖照片；接著對(duì)開裂的裂紋尾部和與其相關(guān)的環(huán)向焊縫和搭接板焊接處進(jìn)行了著色滲透檢查和超聲波檢查，均未再發(fā)現(xiàn)任何的微裂紋和缺陷。

修復(fù)工作

第一步：對(duì)筒體的弧度進(jìn)行修復(fù)。

在環(huán)向焊縫處焊接三塊環(huán)向搭接板加固開裂處，以保證裂紋處筒體的強(qiáng)度和回轉(zhuǎn)窯整體的剛度，然后對(duì)筒體的弧度進(jìn)行修改，修復(fù)的工作與回轉(zhuǎn)窯筒體組對(duì)的方式類似，在這就不做重點(diǎn)說明了；

第二步：重新焊接

重新焊接的方法及注意事項(xiàng)：

? 先將開裂的裂紋內(nèi)部用碳棒開坡口，坡口角度為60度；坡口及兩側(cè)缺陷打磨光滑，清理坡口兩側(cè)20mm及焊絲表面的油污氧化皮；

? 按照工藝評(píng)定進(jìn)行焊接；

● 焊材（焊劑、焊條等）要在350℃的烘干箱里烘2小時(shí)；

● 母材內(nèi)外表面預(yù)熱200℃，層間溫度≥150℃～300℃。預(yù)熱區(qū)域必須大于所焊板厚的4倍， 至少不少于150mm；

● 焊接過程中預(yù)熱要基本保持一致（用表面溫度計(jì)在焊縫區(qū)域間距50mm范圍每半小時(shí)測(cè)量并做好記錄）；

● 焊接方法：手工焊條R317打底（不允許使用氣保焊打底），埋弧焊焊接，焊絲+焊劑： H08CrMoVA+小天鵝SJ101；焊接電壓29～31V，焊接電流600～650A；

● 焊縫焊完后注意測(cè)量焊縫處的溫度，待溫度降到300℃時(shí)，進(jìn)行后加熱處理，保持焊縫溫度200-300℃之間3小時(shí)后，再自然冷卻；

? 焊縫焊接順序：首先將普通材質(zhì)的焊縫焊接完成后，再對(duì)此焊縫進(jìn)行修復(fù)，先焊裂紋縫，再焊止裂終縫，詳見下圖。

? 先焊內(nèi)部焊縫，再焊外部焊縫；

? 整體工作完畢24小時(shí)后，100%超聲波探傷。

四、結(jié)束語：

本次事故的主要原因是施工人員沒有按施工方案和工藝評(píng)定方案施工，對(duì)新材料的性能的認(rèn)識(shí)程度不到位造成的；這次事故的教訓(xùn)告訴我們，不管在什么情況下，都要加強(qiáng)質(zhì)量管理，嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)手冊(cè)和施工規(guī)范等管理文件進(jìn)行施工和管理，提高管理和作業(yè)水平保證施工質(zhì)量是所有施工企業(yè)的根本。

TQ172

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1007-6344（2015）12-0002-01