电解槽施工方案.doc

电解槽施工方案一、工程概况及结构特点300KA电解槽是山西华泽28万吨电解槽项目中国内首先推广和设计的槽型。它改变了以前摇篮架与槽壳分离的结构，采用了把摇篮架和整个槽壳以及长侧、底板焊接在一起的特殊结构。增加了施工难度和工艺的复杂性。1、SY300KA预焙阳极电解槽，其槽壳为般形摇篮结构，内壁尺寸：1468040801464mm,外形尺寸：1547047721906mm。2、工程施工的关键技术特点电解槽槽壳结构庞大，槽壳制作的主要技术难度是焊接变形大，特别是槽壳壁板结构因加固围板不对称设计易使端板焊后内口尺寸超差、长侧板结构焊后产生纵向收缩。因此在槽壳制作过程中控制变形技术是施工的关键。摇篮架是电解槽承重受力部件，保证焊缝质量、加强现场焊接施工管理尤为重要。3、本工程使用的主要胎具、模具和工装设备长侧板组装焊接防止变形通胎具1套端侧板组装焊接防止变形胎具1套技术要求：1. 符号应该用颜料表示中心线位置；2. 带*号焊缝，全部焊接均采用E50xx焊条焊接。3. 槽壳18、19、20号钢板待槽内衬砌筑后，才能焊接。4. 底板组焊完后要将焊缝打平。5. 侧面壁板1号件与筋板22号件焊角高度不超过8mm。6. 1622孔在组焊后钻孔。7. 槽壳在胎具上组焊。 四、槽壳：摇篮式槽壳由槽壳和摇篮架构成，槽壳装于摇篮架上，安装时放置于槽底工字钢底梁上，工字钢底梁纵向安装在基础砼上。槽壳是由钢板组成的船形结构，由1块底板、两块侧板、两块斜侧板和两块端板组成。端板的两个端部围成14周长圆弧，斜侧板与侧板及斜侧板与底板连接均呈1350角(下图)，斜侧板与端板14周长圆弧部分连接相贯，形成部分椭圆。摇篮架底部由工字钢构成，两侧由钢板组成T型立柱。数组摇篮架沿槽壳纵向相隔一定间距布置，与槽壳焊接。 五、 工程施工特点及关键施工技术 (1) 电解槽槽壳结构庞大，槽壳制作的主要技术难度是焊接变形大，特别是槽壳壁板结构因加固围板不对称设计易使端板焊后内口尺寸超差、长侧板结构焊后产生纵向收缩。因此在槽壳制作过程中控制变形技术是施工的关键。 (2) 摇篮架是电解槽承重受力部件，保证焊缝质量、加强现场焊接施工管理尤为重要。 （3）、工艺流程 （A）： 电解槽制作流程 电解槽钢结构制作全部在电解槽制作区内进行，各主要结构部件制作施工流程： 槽壳制作工艺流程见下图钢板平整型钢矫直排料、放样样板、样杆制作划线、切割坡口刨切1/4弧压制端侧板制作半成品矫形、检验槽壳组装焊接槽壳矫形检验除锈、刷油、编号底板制作长侧板制作摇篮架分段制作成品交付使用 壳底板制作工艺流程见下图。槽壳底板制作工艺流程图 槽壳端板结构制作工艺流程见下图槽壳侧板结构制作工艺流程见下图槽壳侧板结构制作工艺流程摇兰架制作工艺流程见下图摇篮架制作工艺流程图槽底支撑梁工艺流程见下图 （4）、电解槽焊接和焊接管理电解槽施工选择三种焊接方法：埋弧自动焊、C02气体保护焊和手工电弧焊。埋弧自动焊具有生产率高、焊缝质量高的优点，且焊速快，对焊工技术水平要求不高。除了减轻手工焊操作的劳动强度外，它没有弧光辐射。C02气体保护焊具有焊接成本低、生产率高、适用范围广、抗锈能力强、焊缝含氢量低、抗裂性好的优点，且焊速快、焊件变形小，明弧容易操作，焊后不需清根。 埋弧自动焊及C02气体保护焊均具有工艺先进的优点，是我国重点推广的焊接技术。本工程电解槽制作安装中我们将采用这两种焊接工艺。 针对电解槽不同的结构部位采用针对性的焊接方法以有效保证电解槽施工质量，电解槽各部位采用的焊接方法见下表。电解槽各部位焊接方法 焊接部位焊接方法槽壳底板拼接焊缝埋弧自动焊槽壳端板结构C02气体保护焊槽壳侧板结构C02气体保护焊摇篮架制作C02 气体保护焊、手工、电弧焊其它部位手工电弧焊槽底支撑梁制安手工电弧焊端板与侧板组对立焊缝及端板、侧板与底板C02气体保护焊电解槽钢结构其它部位制作安装 手工电弧焊 六、 主要部件制作方法 1、 槽壳底板制作 (1) 槽壳底板最多由四块钢板组焊而成，其制作示意图及焊接顺序见图1 (2) 下料前，钢板必须校平，不平度应081000。采用多头直条 槽壳底板制作及焊接顺序示意图 图1 切割机和半自动切割机下料。 (3)将底板按图纸要求在组装平台上拼对预组装，焊缝间隙不得超 过2mm，底板宽度公差为(0、十5)mm，底板焊接前先点焊固定，然后将引弧板、收弧板焊于对接缝的端部，待全部焊接工作结束后再拆除。 (4)底板采用埋弧自动焊焊接。埋弧自动焊焊机选用MZ-1000，小 车式行走机构。焊接材料选用H08A焊丝和43l焊剂。焊接颗粒度0.43mm。(5)埋弧自动焊焊接时，因只有两遍焊量，故在正面采用埋弧焊自动焊施焊一遍成型，再将底板翻转，反面再采用埋弧自动焊施焊一遍。底板背部的焊接方向与正面相同，焊缝表面焊后铲平。埋弧自动焊焊接工艺参数见下表。埋弧自动焊焊接工艺参数 焊丝直径焊件厚度焊接顺序焊接电流焊接电压焊接速度4mm12mm正460660A28V27m/h反650700A29V24m/h (6)底板翻转宜用底板翻转胎和10t龙门起重机配合进行。底板翻转后，用碳弧气刨沿底板焊缝连续刨槽以清除焊缝根部杂质，见下图底板焊接示意图 (7)底板焊接完成后要求矫正焊接变形，底板不平度应不大于081000。符合要求后切除焊接用引弧板及收弧板，用砂轮修整端部，随之吊往组装平台，进行组装。 (8)底板吊装时，应用专用底板吊具进行，以防底板变形，见图3313。专用底板吊装示意图 图3313（9）防止底板焊接变形的技术措施A：保证均匀的组对间隙，避免焊接时烧传或焊缝溶透不良等现象。B：保证正确的焊接顺序。C：采用专用的焊接翻转胎，为避免正面焊接后起吊翻转引起的变形，同时应避免底板与平台间悬空有缝，引起焊接时液态金属流失或烧传产生的变形。D：选用恰当的工艺参数，避免焊肉过大，产生应力引起的变形。 2、端板与侧板结构制作 槽壳壁板分六块制作，即端板、长侧板和斜侧板各两块，并在组对槽壳前将端板与其围板、加强筋板组对焊接在一起(简称端板结构)，长侧板与其围板、筋板及斜侧板组对焊接在一起(简称侧板结构)。 端板结构与侧板结构制作的关键是采用合理的组装焊接顺序来控 制焊接变形。在施工中我们将采取反变形法、刚性固定法及合理的焊接工艺，控制预防焊接变形。 (1) 端板结构制作 a 端板采用半自动切割机下料，下料预留切割及焊接余量，长度方向预留lOmm，宽度方向预留6mm余量。 b. 端板下料调平后，将两端画上定位线，在卷板机上对14圆弧段滚弧，滚弧须保证端板两侧的平行度符合要求，用弧长不小于300mm的内弧样板检查圆弧，间隙不大于lmm，端板开口尺寸控制在一5一8mm之内。 c 围带板下料加工完坡口，数块点焊固定，在卷板机上辊制完毕后，再用割枪分开，将焊点打磨平整。 d 丁字形板采用样板号料，用剪板机剪切下料，组对焊接。焊后丁字板易产生角变形，用油压机一次调平。 e 为控制和减少焊接变形，端板组对焊接全部在胎具上进行。由于端板结构其围板呈上密下疏的分布情况，端板开口度焊接后必是上口收缩量大于下口收缩量，根据实际经验，胎具制作如下图 端板结构组对胎具 f： 将制作好的端板扣在胎具上，用卡具使端板与胎具接触紧密，然后按尺寸线组对丁字板和围板、筋板。 g 组对后的端板在胎具上焊接，焊接采用C02气体保护焊，C02气体采用标准钢瓶的液体C02，C02的纯度不应低于995，焊丝选用H08Mn2Si。焊接工艺参数见下表CO2气体保护焊接工艺参数表 电弧电压 焊接电流 焊丝直径 焊丝干伸长度 气体流量 19V 120-135A 中12mm 515mm 20Lmin h 焊接前应采取以下措施以提高焊接质量。 (a) 将C02气瓶倒立静置1-2h，然后打开阀门，把沉积在下部的自由状态的水排出，每隔30min左右放一次，可放水2-3次，放水结束后仍将气瓶立正。(b) 经放水处理后的气瓶，在使用前先放气23min，放掉气瓶上面部分空气。 (c) 在气路系统中设置高压干燥器和低压干燥器，进一步减少C02气体中的水份。 (d) 瓶中气压降到10个大气压时停止使用，以防焊缝产生气孔。i、 端板焊接由4名焊工对称施焊，全部焊缝为平焊缝，吊车配合翻身，焊接顺序见下图 端板焊接顺序图 j.组装焊好的端板结构自然冷却至常温方可去掉楔铁进行脱胎，对端板结构进行全面检查，检查项目见下图合格后方可组装。端板检测示意图 WI、W2允许偏差为：(-6，0)； LALB mm；D1、D2(+3、0)mm，（2）防止端侧板焊接变形的技术措施由于端壁板外侧筋板交错，焊缝密集，焊接后其开口度变形大，内壁不平度超差，特别是1/4圆弧（R=400）偏差较大，直接影响了电解槽的质量和使用寿命，因此必须加以预防和控制，具体措施如下：A：选用正确的焊接方法和焊接顺序由三名焊工分三层采用二氧化碳气体保护焊，先焊纵向短焊缝再焊横向长焊缝，每人每层相互交错施焊，避免热量过分集中，产生应力引起变形。B：利用刚性固定法避免其变形焊接过程中，为保证端侧板整体始终固定在胎具上，每间隔250左右设一刚性固定卡，1/4圆弧部位刚性固定卡数量不小于4处。同时，焊接时应将焊接胎架垫平稳，以免受热后胎架扭曲变形引起端侧板变形，C：利用反变形法控制其焊接变形端侧板外侧筋板焊接后1/4圆弧（R=400）部位往往向外收缩（弧度变大），为此要求端头侧板装配时其实际开口度比设计开口度小。为6。及满足K实际=K设计-，K实际代表装配时其实际开口度，K设计代表端头侧板内侧设计宽度，代表端头侧板焊接后收缩引起的开口度的扩张量，一般为6。采用上述方法焊完收缩后，其开口度及1/4圆弧部位均符合要求，经过检验自然状态下1/4圆弧变形量1，内壁不平度为2，其余各项参数均符合要求，完全摆脱了二次矫正的困难，经试验此法对保证端头侧板1/4圆弧（R=400）的几何尺寸精度效果相当明显。(3) 侧板结构制作 a、 长侧板下料预留10mm切割余量，按照长侧板上已划好的尺寸线切割阴极钢棒窗口，从中心向两侧采取对称切割以减少变形。每相邻两组阴极钢棒窗口中心线偏差不大于2mm，每组阴极钢棒窗口中心线与长侧板中心线距离累计偏差不得超过5mm。b 长侧围板、筋板切割后进行校平、校直、号孔、钻孔。号孔应从中心线向两侧展开。 c 长侧板与围板、筋板组对。将长侧板与组对平台固定，按照实际围板线将围板点焊于长侧板上。 d 长侧板与围板、筋板采用C02气体保护焊焊接，焊接工艺参数同上(见表335)。焊接时采取分段退焊法，从中心向两侧对称焊接，焊接方向一致，焊接电流相等。 E 围板区焊缝焊接完，冷却24h后脱胎检查。长侧板如需修理校正，可采用线状加热方式对长侧板进行矫正和修理。f 检查长侧板长度偏差为+2mm，两对角线差4mm，水平弯曲度纵侧3mm，端侧2mm。 g 斜侧板制作 斜侧板下料前必须平整，不平度小于11000mm，然后按图放样画好椭圆线，放样椭圆线预留组对余量，以保证斜侧板与端板组对时精确无误。下料后检查不平度。 h 将斜侧板与长侧板组件固定在胎具上组焊成一体成为侧板结构，见下图。焊接长侧板与斜侧板组装焊缝，先焊一遍外面焊缝， 反面用碳弧气刨清根后，再焊一遍内焊缝，焊接采用C02气体保护焊。斜侧板与长侧板组对示意图 i 侧板结构组装焊接后，对其进行全面检查。合格后将侧板结构吊至 现场堆放，堆放过程中采取预防变形措施。 3、 摇篮架制作(1) 槽壳端部工字钢梁由工字钢和上、下补强板组焊而成。上、下补强板采用自动切割机下料。焊接采用C02气体保护焊，由两名焊工从中间向两边对称焊接。(2) 摇篮架是由底梁和两端T型钢板组成的U结构。(3) 摇篮架主焊缝采用C02气体保护焊焊接，采取对称施焊。 (4) 底梁及T型立柱与槽体分别组装。将底梁临时固定在平台上，划出中心线和两端T型立柱安装线，按安装线切出底梁工字钢上翼缘板延长板的缺口。(5) 插入两端T型立柱并应控制T型立柱和底梁的垂直度，检查T型立柱间距符合图纸要求后，点焊固定，组对时控制立柱扭曲及上连接板的水平度。 (6) 摇篮架角部重要焊缝要求专人施焊，焊缝集中部位要求全部焊透。焊后经专职检查人员检查签字认可后，方可施焊非隐蔽部位焊缝。重要焊缝焊完，然后焊接一般部位，并尽量采取平焊。 (7) 摇篮架制作完，检查其外形尺寸为：高度偏差(0、一5)mm，内口偏差(+5、0)mm。 （8）摇篮架与槽壳先进行点固焊，待运抵安装现场再施焊。 七、槽壳组装焊接 1、槽壳组装 (1)在搭设槽壳组对平台后，将底板吊放于组对平台上，纵横中心与组对平台的纵横中心基本对正。在底板上按纵横中心线划出槽壳内环线。 (2)吊装端板结构，与底板槽壳内环线对齐，用临时支撑固定，对正中心线。调整端板垂直度，要求11000，同时调整两端板内壁尺寸，测点不少于3点。(3) 吊装侧板结构整体就位，对正中心线与内环线，侧板结构整体与端板的拼装合缝，要保证槽内壁宽b(0、-6)mm及槽内壁长L(-5、+5)mm，高H(+3、0)mm，槽壳对角线交叉测量允许偏差（7.0）mm。并用拉紧夹具使端板的对缝间隙应小于3mm，错边不大于1mm。 2、槽壳焊接 (1)槽壳组装点焊后，经过尺寸复验后即可焊接。槽壳为全位置焊接，焊接顺序见下图。槽壳组装焊缝焊接顺序图 (2) 端板与长侧板组对立焊缝是槽壳制造中最关键的连接部位，必须保证焊接质量。焊接前检查所有焊接部位并彻底清除焊接区内的锈、水及其它污物。焊接采用C02气体保护焊。 (3) 四道立焊缝由四名焊工同时焊接，先焊外焊缝，然后反面清根，再焊一遍里焊缝。立焊缝焊完，槽壳四周用钢板垫起，采取反变形措施在底板上均匀压置一定的配重物。槽壳壁板与底板角焊缝反变形示意图 (4) 焊接槽壳壁板与底板的环焊缝以槽壳中心线为起点，每1m为个焊接单元，分段退焊，第一遍全焊完后，方可进行第二遍焊接，采取焊工对称焊接。端板、斜侧板与底板角焊缝对接预留23mm间隙，先焊内焊 缝，反面清根后，再焊一遍外焊缝。 (5) 全部组焊完切割掉支撑，并将焊点打磨平整。 (6) 对槽壳进行全面检查，如图33所示，其几何尺寸公差要求见 表336。(7) 槽壳制作完成后，经专职质检员检查合格签字后进行除锈、刷油。 3.电解槽机械性能及几何尺寸公差保证程度 (1) 机械性能保证焊缝抗拉强度不低于母材的抗拉强度，电解槽制作前应进行焊接工艺评定，确定焊接工艺参数、焊接顺序及焊接方法。槽壳检查示意图 图33（2） 解槽几何尺寸公差保证程度见表。序号 检查内容 允差1槽内壁长L5mm2槽内壁宽B0-63槽内壁高H+504槽壳对角线交叉测量75四位立置柱的基尺座寸纵向中心距L2.0mm横向中心距B2.0mm对角线L2.0mm相对平面高差2.0mm6阴槽线线极中向定棒心两位孔为侧开以基划孔L2.0mm高度以槽底为准 H2.0mm两纵侧阴极棒孔中心相对偏斜 高差2.0mm2.0mm开孔尺寸1.5mm7槽壳内壁垂直度1/10008槽壳上口水平弯曲度 纵侧 端侧3mm2.0mm9槽壳底部板不平度1m内1.0mm 八、电解槽制作的质量保证措施和技术要求 (1) 电解槽制作必须严格按照沈阳铝镁设计研究院编制的施工图进行施工。 (2) 电解槽制作的材料和机械设备，必须符合设计规定和产品标准，并具有出厂合格证。 (3) 电解槽制作过程中，应按“自检、互检和专检”相结合的原则，对每道工序进行检验和记录，上道工序检验合格后，方可进行下道工序的施工。 (4) 严格执行焊接作业指导书。所有焊缝的尺寸必须达到设计规定要求。 (5) 焊丝、焊剂存放场地应干燥，焊丝装盘时应将焊丝表面的油、铁锈和氧化皮等污物清理干净。焊剂使用前应按规定温度烘干并保温，烘干温度为250C-350C，烘干2h，烘干后立即使用。 (6) 焊接工地环境温度不得低于+5，否则必须采取措施，以保证焊接质量。 (7) 构件组焊后，应在槽壳内、外、上下用红油漆明显标出安装纵横中心线，构件上的附属件都应以中心线为准，向两侧划线定位。（8） 材料控制 、材料控制是提高工程质量的重要保证，项目经理部必须建立材料运输、贮存管理制度。项目经理部应确保不符合要求的材料、半成品等得到识别控制，防止投入使用。 、材料部门在入库验收时都必须按标准进行验证。所有产品质量证明文件经材料员验证合格，进行编号登记存档管理。工程施工完毕后交档案室归档作为交工资料的依据，以便必要时进行追溯。 、重要的工程物资按专门的材料采购、验收、保管制度执行。对业主提供的材料验收按合同规定的要求进行。 、现场材料的堆放，有完整的标识，从试验、堆放到使用统一编号，保证材料的可追溯性。 、钢材。钢材质量必须满足要求，不得有夹层、裂纹、非金属夹渣和明显的偏析等缺陷。钢材表面不得有肉眼可见的气孔、折迭、压入和氧化铁皮及其它缺陷。 、焊接材料。所有焊接材料按规定作焊条工艺性能、机械性能、化学成份试验。C02气体保护焊用焊丝及焊剂按产品技术文件进行验收。焊条、焊丝、焊剂，均应存放于通风良好、干燥的仓库内。 、防腐构材料。检查防腐材料出厂证明，构材料指标应符合设计要求和有关规定。涂层材料外观色调应均匀一致，无杂物污损。 （9） 机械设备质量控制 、机械设备使用必须专人持证上岗，正确进行操作，对机械设备经常检查、保养、保证设备运转灵活。 、专业工长会同专业工程师负责配备合适的设备包括辅助仪器、仪表)，并保证在适宜的环境下操作。如组装使用的吊车、运输机械设备；焊接使用的焊机、烘干箱、恒温箱、砂轮机；机加工车床、铣床、拉力、弯曲冲击试验机械设备。 、检测设备的控制 、确定检测任务明确检测设备的准确度，选择适用的检测设备。 、确保检测设备按规定的检定周期在使用前进行校验和调整。 、规定校准过程，内容包括：设备的型号、编号、校准周期、校验方法、验收准则，以及发现问题应采取的措施。 、检验设备应带有表明其校准状态的标志和经批准的识别记录。 、妥善保存检测设备的校准记录。 、当发现检测设备偏离校准状态时，应评定已检验和试验结果的有效性。 、确保在适宜的环境条件下校准检测设备。 、确保检测设备在搬运、防护和贮存期间，其准确度和适用性保持完好。 、措施防止检测设备因调整不当而使其校准失效。（11）、工序质量控制 本工程施工严格执行各项选定的施工规范、工艺技术标准、质量验评标准，以保证每道工序处于受控状态。发现违章指挥、违章操作及时纠正。 工程中各工序之间应加强监督和复核，本道工序不合格，下道工序严禁开工。 重点工序和业主质检部门规定检验的中间检验，必须纳入工程检查管理中去，并经建设单位检验认可后方可转入下道工序。 工序质量是基础，施工人员必须按照施工工艺、操作规程、作业指导书和技术交底的要求进行施工。按过程检验和试验的工作程序的有关规定，对工序进行检验和试验，避免不合格工序产品流入下个工序，确保符合要求的工序得到识别和控制。 特殊工序是施工质量控制的重点，对重要工序及规定的“停点”、“检查点”，未经授权的人员和部门验收确认，不允许进入下道工序施工。验收情况必须有记录、有签字。 本工程对施工全过程实行工序预控。施工前，编制可操作有针对性的质量计划。施工中每道工序由质检员坚持跟踪检查，提高施工一次成优率，以工序质量保证最终工程质量。 电解槽焊接质量控制 A、焊接材料 (1) 施工用焊条、焊丝和焊剂的牌号及规格应符合焊接工艺卡的规定，并具有合格证和质量证明书。 (2) 焊接材料应按焊接材料使用说明书进行烘干，并做好烘焙、发放和回收记录。 (3) 焊接用气体应具有规定的纯度。 (4) 焊接材料的保存应有防止污染、受潮和变质的措施。 (5) 焊接材料应根据有关标准定期进行各种性能复验。 B、焊工资格 焊工资格考试情况记录存入焊工技术档案实行一人一档做为焊工资格延续和经济责任制考核的依据。 C、 焊接设备 (1) 焊接设备的选用应符合焊接工艺卡要求。 (2)焊接设备要建立设备档案。焊接设备及其辅助装置要保持完好，定人操作维护和保养，电压表、电流表和压力表要在周检期内，操作者要认真填好设备运转记录。 D、焊接环境 (1) 焊接场地不得堆有影响焊接质量的尘土和可燃物。 (2) 寒冷、雨、雪或大风天气进行焊接施工，必须采取有效的防护措施。 E、 过程参数的监视与控制。 (1) 电解槽不得采用机械方法强力组装，保证对口间隙、错边量、棱角等符合图纸、规范和标准要求。 (2) 施焊环境监测：焊行烘干温度控制；焊接线能测定。 (3) 确保焊后棱角、焊缝表面形状、尺寸及外观符合规定。 F、电解槽焊接和检验 (1) 接头坡口和附近工艺卡区域的油锈应做彻底清除，经检查合格后，方能进行焊接。 (2) 焊工必须按焊接工艺卡规定的焊接工艺参数施焊产品和试板，并做好监测和记录。 (3) 接头外观检查合格后，进行无损探伤检查，不满足探伤要求的焊缝，通知焊工返修。 G、 不合格品控制 （1） 不合格过程由项目经理部主任工程师、有关专业工长会问质量检验责任工程师进行评审和处置。对严重不合格过程报公司总工程师组织有关人员评市或暂停施工，会同业主、设计和监理共同确定处置办法。 （2） 对不合格品(过程)按以下四种方式进行处置： 进行返工，以达到规定要求： 经返修或不经返修作为让步接收； 降级改作他用： 拒收或报废。 H、 纠正措施 （1） 项目经理部资料员负责收集、汇总来自业主、设计、监理、工程质量监察有关部门提出的质量问题，以及过程控制、检验和试验发现的问题； （2） 依据质量问题的严重程度，分别由项目经理部主任工程帅、工长、各专业技术人员或公司总工程师组织召开质量分析会，调查与产品过程和质量体系有关的不合格产生的原因，并记录调查研究结果； （3） 确定并提出消除不合格原因所采取的纠正措施； （4） 质量保证工程师负责纠正措施的实施控制，按规定对产品、过程和质量体系的纠正措施分别由公司技术质量处跟踪检查。（5） 预防措施和质量通病防治