顧錫偉

1.引言

隨著當(dāng)前煉鐵工藝及裝備的提升，高爐的高強(qiáng)度冶煉，也對高爐熱風(fēng)管道提出了更高的要求。熱風(fēng)管道內(nèi)部介質(zhì)為高溫高壓熱空氣，世界先進(jìn)水平的風(fēng)溫可達(dá)1300℃，風(fēng)壓0.58MPa。如此高的風(fēng)溫、風(fēng)壓對整個熱風(fēng)系統(tǒng)是嚴(yán)峻考驗(yàn)，因其內(nèi)部耐材受溫度膨脹力及鼓風(fēng)壓力的雙重作用，加上外部管道及內(nèi)部耐材的膨脹系數(shù)不同，會造成膨脹量的差異。在此過程中支撐管道耐材的外部鋼殼承受了極大的交變載荷，因此有必要采用外部大拉桿來進(jìn)行加強(qiáng)。在日常設(shè)備維護(hù)中，需要相關(guān)工程技術(shù)人員對熱風(fēng)爐大拉桿系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)注，對支座、筋板的變形及焊縫開裂高度重視，并及時修復(fù)。

2.概述

沙鋼煉鐵廠4號高爐熱風(fēng)爐熱風(fēng)支管大拉桿系統(tǒng)，投運(yùn)僅3年多，就出現(xiàn)爐殼側(cè)底座變形開裂的問題：其中1號熱風(fēng)爐爐殼側(cè)南側(cè)下部拉桿支座筋板焊縫開裂；2號熱風(fēng)爐爐殼側(cè)南側(cè)下部拉桿支座筋板焊縫開裂；2號熱風(fēng)爐南側(cè)下部熱風(fēng)支管與總管處管道加強(qiáng)圈焊縫開裂；3號熱風(fēng)爐爐殼側(cè)南側(cè)上部加強(qiáng)圈開裂，拉桿支座端部筋板焊縫開裂。具體結(jié)構(gòu)（見圖1）。

圖1 施工部位整體結(jié)構(gòu)圖

3.組織部署及施工

根據(jù)以上問題，組織施工的主要部署和目的是把開焊處清根后再進(jìn)行補(bǔ)焊，對拉桿支座端部筋板割除并把底座板延長，管道側(cè)拉桿支座及加強(qiáng)板加設(shè)筋板，熱風(fēng)出口支管加設(shè)筋板，焊接完成所有焊縫進(jìn)行探傷，焊縫達(dá)到100%合格。

在時間上，出于安全考量，施工需盡量利用熱風(fēng)爐燒爐或悶爐期間完成。施工期間須保證本熱風(fēng)爐嚴(yán)禁送風(fēng)，爐內(nèi)壓力為零。提前一天做好人員、材料、機(jī)具的準(zhǔn)備，采取連續(xù)作業(yè)，兩班（每班8人分成兩組）人員輪班作業(yè)；施工人員經(jīng)安全培訓(xùn)和教育，嚴(yán)格按方案和規(guī)范施工。

4.施工工藝

4.1 準(zhǔn)備工作

提前在大拉桿連接螺母處噴涂除銹劑或黃油，目的是便于后期拉桿正常調(diào)節(jié)。

提前預(yù)制所有新增鋼板，根據(jù)方案圖紙尺寸和現(xiàn)場實(shí)測尺寸進(jìn)行備料、下料。依次加固其他3根拉桿支座，這樣基本可滿足送風(fēng)時所受拉力要求。預(yù)制熱風(fēng)支管大拉桿新增鋼板數(shù)量各2塊，下料尺寸見圖2。

圖2 預(yù)制熱風(fēng)支管大拉新增鋼板尺寸

處理先從相對較為嚴(yán)重的2號爐熱風(fēng)支管拉桿開始，而2號爐支管4根大拉桿中南側(cè)下部的拉桿座受損較重，可先選擇另外3根變形量較小拉桿支座進(jìn)行加固處理。在處理時應(yīng)選擇在燒爐或悶爐狀態(tài)下進(jìn)行，確保爐內(nèi)無壓力。順序?yàn)槟蟼?cè)下部對稱的北側(cè)下部再南上部及北側(cè)上部逐個進(jìn)行，比如南側(cè)下部為4點(diǎn)鐘位置，即依次為8點(diǎn)鐘、2點(diǎn)鐘、10點(diǎn)鐘，最后再處理南側(cè)下部4點(diǎn)鐘位置。

4.2 加強(qiáng)板復(fù)位、清根、焊接

處理2號熱風(fēng)爐南側(cè)下部最嚴(yán)重拉桿底座前，將此拉桿螺旋扣松開，觀察補(bǔ)強(qiáng)板拉開裂縫恢復(fù)情況，也可以利用拉桿向外的伸展頂力輔助加強(qiáng)板復(fù)位，必要時可焊接千斤頂架，用千斤頂對加強(qiáng)板裂開處進(jìn)行調(diào)整，邊加熱，邊加力，使裂開處盡量達(dá)到密合，并與爐殼貼合緊密，加熱后的鋼板要自然冷卻。然后割除拉桿座端部封板，下一步再對加強(qiáng)板裂開處用碳弧氣刨進(jìn)行清根。清根過程嚴(yán)禁損傷爐殼母材，清根處寬度盡量小，清根完成后焊接，焊接完成后對此部位進(jìn)行100%超聲無損檢測確保合格。

熱風(fēng)出口支管側(cè)拉桿座端部封板需割除，割除過程中嚴(yán)禁割傷加強(qiáng)板母材，拆除完成后用角向磨光機(jī)將接茬處進(jìn)行清理，打朝上單側(cè)坡口，再采用與拉桿銷孔板同材質(zhì)同厚度的鋼板延伸至熱風(fēng)出口支管相連接，與熱風(fēng)支管坡口焊接。在拉桿底座水平板上下兩側(cè)需加設(shè)筋板。所有連接的焊縫均需要坡口焊接，特別是與原支座對接的焊縫，必須全熔透焊接確保整體連接強(qiáng)度。12個拉桿底座的封板均按照上述方法施工。

對原熱風(fēng)支管加強(qiáng)圈內(nèi)外環(huán)焊縫有開裂的部位清根處理，為防止?fàn)t殼受損傷，建議在需要開口或清根的部分板材和焊縫采用碳弧氣刨進(jìn)行操作。清根打磨后再進(jìn)行焊接。焊接完后在支管與加強(qiáng)圈環(huán)板間整圈加設(shè)筋板，筋板按加固圖進(jìn)行分布和安裝焊接。為確保焊接質(zhì)量，待焊縫冷卻后應(yīng)進(jìn)行焊縫外觀及超聲波檢測，3個熱風(fēng)支管均加設(shè)此筋板。

把拉桿底座遠(yuǎn)離熱風(fēng)支管側(cè)的封板上下端部磨平，在此處上下各加設(shè)一個水平筋板，筋板與爐殼、爐殼加強(qiáng)版采用單面剖口焊接，與拉桿底座采用角焊縫。12個拉桿底座的此封板均按照上述方法施工。此處封板處焊縫有裂開的先用碳弧氣創(chuàng)進(jìn)行清根，并清理干凈，再進(jìn)行焊接。

4.3 技術(shù)質(zhì)量及保證措施

為保證技術(shù)質(zhì)量，所有焊縫焊接前要將母材表面油漆、污物、油漬等清理徹底，保證焊縫質(zhì)量、尺寸，并進(jìn)行探傷，保證100%合格。

在每座爐拉桿座均按上述方案逐座處理完成后，再均勻調(diào)整拉桿受力強(qiáng)度，調(diào)整時應(yīng)在該爐非送風(fēng)狀態(tài)下進(jìn)行。初始拉桿受拉力約50kN，在經(jīng)過3～5班循環(huán)送風(fēng)后檢查各拉桿受力狀態(tài)做適當(dāng)調(diào)整。檢查時應(yīng)在非送風(fēng)狀態(tài)下進(jìn)行，調(diào)整原則以單座爐支管每根拉桿受力一致，再以每座爐一致，調(diào)整結(jié)束后應(yīng)鎖緊調(diào)整螺母。

保證焊縫每焊一層都要錘擊焊縫，及時釋放應(yīng)力；采用國家工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)施工；嚴(yán)格報驗(yàn)程序：自檢→專檢→甲方驗(yàn)收。

5.結(jié)束語

自本次修復(fù)完成，沙鋼煉鐵廠4號高爐正常運(yùn)行已有一年時間，點(diǎn)檢過程中未發(fā)現(xiàn)焊縫開裂、變形等異常，實(shí)踐證明修復(fù)方案是成功可行的。對于中小型高爐特別是1000m3以下高爐配套的熱風(fēng)系統(tǒng)大拉桿，尤其是三岔口出來的熱風(fēng)支管大拉桿，傳統(tǒng)觀念認(rèn)為風(fēng)壓偏低，不會有問題，往往疏于檢查。但是大拉桿系統(tǒng)長期承受往復(fù)動力荷載，最終也會在應(yīng)力集中處形成焊縫開裂。長此以往，在各種其他偶然因素的疊加效應(yīng)下，也會造成支架抱箍脫落，進(jìn)而對大拉桿整體結(jié)構(gòu)破壞，甚至?xí)斐蔁犸L(fēng)主管外移、波紋管拉裂、熱風(fēng)管道內(nèi)部耐材噴出事故，后果及損失不堪設(shè)想。為徹底消滅該處的安全隱患，在熱風(fēng)爐本體焊接半抱箍支座，使其牢靠固定于熱風(fēng)爐爐殼上，并且在熱風(fēng)橫管制作全抱箍支撐，中間用大拉桿連接，加上日常點(diǎn)檢與維護(hù)，可以確保整個熱風(fēng)管道系統(tǒng)安全，有力保障高爐生產(chǎn)順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)略