箱型梁制作安装副本

1、新型干式煤气柜环形箱梁的制作安装焊接要点云南建工安装股份公司：华志宇摘 要：环形箱梁是POC型新型干式煤气柜活塞体的重要构件，我司在环形箱梁的安装焊接中，因陶瓷衬垫适应性强，使用方便，焊缝外观成形良好，焊接接头机械性能能够满足规范要求，并可大大提高生产效率，降低生产成本等原因，使用了焊接用陶瓷衬垫，得到了良好的效果。在此介绍采用陶瓷衬垫焊接的环形箱梁的安装及焊接工艺特点。一、概述POC型干式煤气柜是一种新型煤气柜，近年来在钢铁企业与化工行业得到了广泛运用。以30万m3煤气柜为例介绍其结构特点：柜体直径64600mm，侧板高度107200mm，内部有一边缘为环形箱梁、中央为穹拱结构的巨大活塞上下

2、运行以吞吐煤气，活塞运行行程91600mm，柜体结构简图见图一。箱型梁是活塞全部受力的汇集构件，是整个柜体活塞的关键构件。箱型梁断面尺寸为2600×2600，外径63400mm，内径58200mm，腹板厚度12mm，下盖板18mm，上盖板12mm，内设隔板与型钢框架支撑，工厂对接制作焊缝全部焊缝要求全熔焊透，现场安装焊缝要求达到级焊缝，箱型梁整体安装焊接完成后，半径方向尺寸偏差要求小于10mm，与活塞运行支架相关部位的标高偏差小于5mm。箱型梁结构见图二。鉴于箱型梁的制作安装要求及施工特点，尤其是箱型梁现场焊接按照常规焊接存在32条倒焊，采用了以下方案获得了良好效果，并提高了劳动效率

3、：充分考虑焊接收缩与安装中使用陶瓷衬垫焊接工艺，在箱型梁构件排版时即予以考虑；在工厂分段制作，腹板及上下盖板的对接焊缝使用自动埋弧焊焊接，组装焊缝使用CO2气体保护焊进行；现场成段组装，对接焊缝使用CO2气体保护焊陶瓷垫片衬垫焊接。二、制作安装焊接难点POC型干式煤气柜活塞箱型梁的制作安装难点主要有以下几点：1.POC型干式煤气柜活塞箱型梁是整个活塞的受力支撑点，整个活塞成穹拱结构，且整个活塞运行重量为3340t，在气柜运行期间，箱型梁受力较为复杂，故此对活塞箱型梁的全部焊缝要求极高，可以说全部的箱型梁对接焊缝要求为全熔焊透焊缝。箱型梁焊接中上下盖板按照常规焊接有大量的倒焊，难以保证焊接质量。

4、2.另箱型梁与侧板之间安装有活塞密封机构，有要求活塞的几何成型尺寸精度高，焊接收缩变形小等要求。 3.箱型梁制作安装焊接工程量大，需要在20天内制作安装完成，如一个30万m3POC型煤气柜箱型梁重量达287t。 4.箱型梁组对对焊缝要求高，对制作时箱型梁端部变形度要求高。三、箱型梁制作安装要点3.1制作要点活塞箱型梁的结构简图见图二。根据箱型梁的设计运行要求，箱型梁的制作有以下要点： 1. 侧板及T型钢的材质必须是Q235B，其主要理化指标应符合国标GB700-88的规定，所有侧板材料应按钢材批号取样复检。 2.箱型梁的下料排版注意焊缝应对称设置，保证焊接收缩一致； 3.箱型梁腹板、上下盖板组

5、对焊接应使用自动埋弧焊机焊接，焊后作超声波无损检查； 4.制作对接焊缝均为60°“V”型单坡口，焊缝间隙23mm；4. 箱型梁腹板在组对焊接后应于卷板机上轧制成型，并消除焊接应力；5.箱型梁焊接时上部的倒角焊必须构件翻身后焊接，使用CO2气体保护焊平焊；6.每段箱型梁排版下料时应预留20mm的焊接余量；7.箱型梁焊接时应将构件固定于加工厂内的钢制平台上，防止焊接变形；8.箱型梁组装后应注意检查腹板的圆弧度，应使用L=3000mm的样板进行；9.箱型梁两端预留400500mm焊缝不焊，便于箱型梁组对。照片4为箱型梁制作时的照片 图4、组装中的箱型梁3.2、箱型梁安装箱型梁的安装应注意以

6、下要点： 1.箱型梁就位于活塞支座时，必须放设出箱型梁的安装线；根据最大运输尺寸，箱型梁分为16段制作安装；考虑16条箱型梁的组装焊缝的焊接收缩余量，安装线应比设计半径尺寸大10mm，即63420mm； 2.活塞支座上部使用斜垫铁将安装面调整至同一标高，偏差±2mm； 3.箱型梁焊缝调整至37mm，要求均匀一致； 4.安装过程中只能点焊，在箱型梁未成环前，不得焊接。 照片5、6为箱型梁安装过程。照片7为安装完成的活塞环形箱梁。图5、准备吊装的箱型梁四、箱型梁焊接箱型梁的安装焊接是箱型梁制作安装过程中最大的难点，我司以往POC型煤气柜安装过程中基本使用普通焊接方法，但均未获得较好的效果

7、。陶瓷衬垫由于具有优良的成型性能和工艺适应性，可用于CO2气保护焊、手工电弧焊、埋弧自动焊等方法的焊接生产中，陶瓷衬垫强制成型单面焊，施焊方便，背面成型良好，焊接质量稳定、可靠，在一些领域的焊接生产中已逐步取代钢制衬垫，在双面焊中采用陶瓷衬垫，由于可使用较大的根部间隙和较强的焊接规范，背面无须清根，不仅大大提高了生产效率，而且焊缝根部质量也容易得到保证。由于陶瓷衬垫具有以上优点，故此在南京梅钢项目箱型梁安装焊接中开始使用，并获得较好的效果。 4.1陶瓷衬垫的结构衬垫块Ceramic backing 透气孔Air hole防粘纸Detachable paper铝箔胶带AdhesiveAlumin

8、um taper 陶瓷垫片主要由衬垫块、铝箔胶带组成，铝箔胶带设置由多个透气孔。陶瓷衬垫的结构见图7。焊接示意见图8图7、陶瓷垫片结构简图 4.2陶瓷垫片焊接工艺要点 a.焊接电流 焊接电流是焊接中最重要的焊接规范参数，要针对不同的焊接方法、坡口形式以及衬垫种类，合理地选择焊接电流。箱型梁的焊接均为单面焊接。在单面焊中，要保证焊缝背面熔透，焊接电流应大于最低熔透电流，这也是单面焊双面成形的前提条件，根据试验，随着 图8、陶瓷衬垫单面焊接示意电流的增大，背面焊缝的熔宽和余高均增加，但如果焊接电流过大，坡口根部熔化过宽，衬垫熔化过多，会造成背面焊缝宽度过大，余高过高，使焊缝成形恶化，严重时烧穿衬垫

9、造成背面焊瘤或烧穿等缺陷；电流过小时，容易出现未焊透和熔合不良等缺陷。 b焊接电压在采用CO2焊接方法中，电弧电压是焊接参数中关键的一个，它的大小决定了电弧的长短和熔滴的过渡方式，它对焊缝成形、飞溅、焊接缺陷以及焊缝的力学性能都有很大的影响，电弧电压过低或过高均会造成电弧的不稳，正反两面焊缝成形恶化，焊接质量下降。 c焊接速度陶瓷衬垫是不导电的，因此焊接速度不宜过快，否则熔池不连续，易出现熄弧，造成焊接过程的不稳定。随着焊接速度的增加，背面焊缝熔宽减小，而余高变化不大。因为焊速、焊接电流和电弧电压三者是相互联系的，只有在实际焊接中综合考虑，才能保证得到良好的焊缝成形。 d坡口尺寸坡口根部间隙的

10、大小直接影响到背面焊缝的熔宽和余高，是保证焊缝根部熔透及得到理想的背面焊缝成形的重要因素，在正常焊接规范条件下，最佳间隙为37mm。开坡口的目的是保证焊缝熔透，坡口角度增加，利于焊缝熔透，但坡口角度增加，焊接材料的消耗也随之增加，降低了焊接生产率，且增加了焊接结构的变形。如果坡口角度过小，焊缝根部难于熔透，还容易产生背面焊缝熔合不良等缺陷。一般情况下，坡口角度在5060°范围内较为合适。我司中试室根据现场项目部提出的要求，对钢材材质为Q235B、18mm的板材焊接进行了焊接工艺实验，并给出了焊接规范参数（表一），同时提供了焊接接头的力学性能、焊接接头维氏硬度等试验数据，通过试验数据可

11、以看出，使用陶瓷衬垫焊接是可以满足常规机械性能的要求。表1 焊接规范参数焊道焊接电流（A）电弧电压（V）焊速（cm/min）气体流量（L/min）焊丝伸出长度（mm）打底焊道230240281216221015中间焊道220240301626221015盖面焊道220230302839221015表2 焊接接头力学性能序号抗拉强度（MPa）冷弯（侧弯）Akv(-20)d40mm、120°焊缝热影响区1550完好1452642582完好139227注：在冲击试验中，根据BS EN 2883标准，热影响区试件开槽位置在熔合线外12mm，本次试验取2mm，由于焊缝热影响区较小，故冲击值较高

12、，接近于母材的冲击值。表3 焊接接头维氏硬度序号压痕位置维氏硬度HV10母材（左）热影响区（左）焊缝热影响区（右）母材（右）11-11862622262421792-218020821421617721-11882682192381892-2190201199209179按照制定好的陶瓷衬垫工艺参数焊接的箱型梁立焊缝见图9；平焊缝见图10。图11为安装中的30万m3POC型煤气柜。 4.3焊接顺序因活塞环形箱梁几何尺寸巨大，一旦发生焊接整体变形，则无法满足活塞拱顶、运行支架的安装要求，故必须确认准确的焊接顺序及技术要求： 1.箱型梁在全部就位并组装完成后焊接；2.箱型梁焊接全部由项目中技术优秀

13、的8名焊工十字方向同时焊接；3.箱型梁焊接使用的焊机由专人统一调整至相同电流；4.焊接中，先行焊接立焊缝，再焊接平焊缝；5.焊接前，焊缝使用磨光机打磨焊缝，并清理干净后粘贴陶瓷衬垫，并于当天焊接完成。五、结束语梅钢15万m3、30万m3POC型煤气柜的活塞活塞环形箱梁是我司第一个成功使用陶瓷衬垫焊接工艺的气柜项目。我们在箱型梁制作中即考虑了使用陶瓷衬垫焊接的要求，所有箱型梁接口的焊缝均按“V”型60°单坡口进行制作，在安装中严格按照工艺纪律进行组对焊接，获得了较好的效果：图11、完工后的箱型梁5.1 采用陶瓷衬垫可实现单面焊双面成形，将传统的双面焊接工艺转化为仅从单面施焊的工艺过程。可有效提高生产率