爐口段汽化煙道機(jī)械密封工藝分析與實(shí)踐

潘高峰，劉 佳，陳元升

(1.煙臺(tái)國(guó)冶冶金水冷設(shè)備有限公司，山東 煙臺(tái) 265500：2.煙臺(tái)市成曉工貿(mào)有限公司，山東 煙臺(tái) 265500)

分析爐口段氣化煙道在使用過程中出現(xiàn)的問題，發(fā)現(xiàn)與活動(dòng)煙罩配合800 mm行程區(qū)受熱管制造變形占了問題的多數(shù)，如上海某鋼廠下煙罩，振石東方特鋼爐口段煙道，山西太鋼不銹鋼公司的爐口煙道都出現(xiàn)過此類問題。爐口段煙道(轉(zhuǎn)爐煙道)屬于A級(jí)或者B級(jí)余熱鍋爐煙道，密封性很差，會(huì)給客戶和公司造成了重大損失，所以必須對(duì)該問題進(jìn)行深入的分析，通過理論和實(shí)踐相結(jié)合徹底解決出現(xiàn)的問題。

爐口段汽化煙道的使用環(huán)境非常惡劣的，它的主要作用就是配合活動(dòng)煙罩更好的捕集，疏導(dǎo)轉(zhuǎn)爐冶煉過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，同時(shí)防止外部空氣侵入影響煤氣回收質(zhì)量以及煙氣外溢惡化工作環(huán)境。爐口段汽化煙道在整個(gè)汽化冷卻煙道運(yùn)行中是非常重要的一環(huán)，對(duì)煙氣的凈化和收集煤氣質(zhì)量起到?jīng)Q定性的意義。該機(jī)械密封工藝分析主要結(jié)合上海某大型鋼廠300 t爐口段汽化煙道。

結(jié)構(gòu)概括：本項(xiàng)目爐口段汽化煙道主體直徑4 935.5 mm，高度2 279 mm，煙道由290根受熱管組成，爐口段汽化煙道由分配集箱、下集箱、受熱管組、上集箱組成，另外為了防止汽化煙道發(fā)生變形，在汽化煙道上適當(dāng)位置設(shè)置有加固環(huán)，集箱與管組的材質(zhì)采用20優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。圖1為下煙罩本體，圖2為下煙罩和活動(dòng)煙罩整體配合形式。

圖1 下煙罩本體

圖2 下煙罩和活動(dòng)煙罩整體配合形式

制造尺寸允許偏差見表1。

表1 制造盡寸允許偏差

1 重點(diǎn)難點(diǎn)分析及對(duì)策

1.1 彎管旁彎制作精度控制

分析：本項(xiàng)目彎管不允許有對(duì)接焊縫，同時(shí)要保證145對(duì)”兩管組件，即：三通+兩根受熱管+扁鋼+三通”，同時(shí)還需保證受熱區(qū)域管的直線度，如果前期對(duì)旁彎不能很好的控制，將直接影響現(xiàn)場(chǎng)安裝精度。

對(duì)策：由于受熱管不允許焊接產(chǎn)生焊接內(nèi)應(yīng)力，所以使用整根管彎制方式，同時(shí)必須在通水情況下操作，實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下(見圖3、圖4)。

圖3 質(zhì)檢工程師檢測(cè)

圖4 制造班組自檢

1)不通水

(1)單側(cè)焊：一根管凹8 mm，另一根管9 mm，旁彎4 mm；

(2)雙面焊：一根管凸3 mm，一根管1 mm，旁彎2 mm。

2)通水

(1)單側(cè)焊：一根管凹5 mm，另一根管3.5 mm，旁彎2.5 mm；

(2)雙面焊：一根管凸2 mm，一根管1 mm，旁彎2.5 mm。

焊接件的形位公差要求見表2。

表2 焊接件形位公差要求

1.2 如何保證煙道下部行程區(qū)的橢圓度和同心度

(1)本項(xiàng)目采用外側(cè)一道”光胎”和一道“月牙胎”支胎工藝，機(jī)加工光胎板內(nèi)圓尺寸Φ4 975 mm(考慮焊接收縮，鋼管外徑公差，組對(duì)誤差等因素，光胎直徑方向尺寸+1.5 mm)，光胎和月牙胎內(nèi)側(cè)需激光切割，保證上下兩工藝胎水平且同軸。

(2)兩套工藝胎板中間距離為900 mm，確保技術(shù)要求的800 mm行程完全覆蓋，同時(shí)也便于后期密封扁鋼的焊接。

(3)鋼管定位后利用件3點(diǎn)焊于受熱管上，靠胎后焊接在工藝胎板上，后期去除工藝胎具時(shí)將它切割后打磨受熱管上的殘留。

(4)通循環(huán)水焊接密封扁鋼。使用實(shí)心焊絲，且使用倒流水的焊接方式。焊接過程按照技術(shù)部相關(guān)WPS執(zhí)行由焊接工程師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，嚴(yán)禁為了提高焊接速度將焊接電流及電弧電壓調(diào)大，使熱輸入過大，導(dǎo)致產(chǎn)生變形。為保證裙罩與下煙罩之間的運(yùn)動(dòng)，要求焊后下煙罩的圓度、同軸度、平面度均要符合要求(橢圓度5 mm，平面度2 mm)；下煙罩行程配合處(外徑4 973.5 mm公差-5～0 mm)。密封扁鋼焊接后，對(duì)焊接高點(diǎn)等在保證不傷及受熱管的前提下進(jìn)行打磨，要求平整光滑，不得有凸起的焊渣、焊瘤、毛刺等，防止缺陷損傷機(jī)械密封結(jié)構(gòu)。

2 爐口段煙道機(jī)械密封裝配精度控制焊接工藝要點(diǎn)——重點(diǎn)焊接順序

(1)先焊接煙道外側(cè)然后焊接煙道內(nèi)側(cè)，在外部拘束度最小的情況下，完成煙道外側(cè)焊接。

(2)縱向焊接(沿?zé)煹赖妮S線方向)：①?gòu)奶グ逑騼蓚?cè)焊接，即先焊接有胎板的位置；②分段退焊，分散焊接應(yīng)力，每次施焊長(zhǎng)度不大于300 mm，隨時(shí)注意胎板下側(cè)的焊接方向的變化。

(3)周向：①順時(shí)針或逆時(shí)針對(duì)稱焊接施焊，如圖5所示；②隔四(管)焊一，如圖6所示。

圖5 順時(shí)針對(duì)稱焊接

圖6 隔四(管)焊一示意圖

(4)水冷施焊。在施焊過程中，煙道要在整體通水的情況下進(jìn)行，隨時(shí)將施焊時(shí)的溫度帶走，冷卻焊接產(chǎn)生的溫度。

(5)實(shí)心焊絲氣保焊。

3 結(jié) 論

(1)按照本文制定的焊接工藝完全滿足實(shí)際焊接作業(yè)的要求，有效地保證了構(gòu)件的焊接質(zhì)量。

(2)焊接時(shí)，選用合理的焊接順序，按照工藝要求做好焊前準(zhǔn)備工作，焊接過程中，分段退焊，通水水冷卻等措施，減少焊接變形，保證了構(gòu)件的制作質(zhì)量和精度。

(3)本工程實(shí)例驗(yàn)證了復(fù)雜圓形構(gòu)件組焊順序的重要性，通過控制構(gòu)件組焊順序，焊接方法及過程控制，有效減少了構(gòu)件整體的變形，提高了構(gòu)件的質(zhì)量和制作效率，該施工工藝對(duì)類似構(gòu)件的制作起到了指導(dǎo)借鑒作用，推薦和借鑒意義很大，在該領(lǐng)域應(yīng)用及其廣泛。