电解槽工程方案

郑州博亿开源项目部工程方案一、编制依据1、商电铝业集团公司设计室设计的200KA预焙电解槽施工图。2、该工程需执行的国家现行规范、标准、规程及相关法律法规。3、八冶公司《管理手册》、《程序文件》、《作业指导书》、《工艺标准》及环境、职业健康安全管理体系文件等企业标准。4、我公司现有的人力、物力、财力及机械设备装备情况。二、工程概况1、本工程为青海中亚铝业有限公司电解铝项目一期工程，电解1、2车间共92台电解槽（槽壳内壁长10850mm、内壁宽4050mm、内壁高1410mm）、上部结构制作安装工程。槽壳的总体组装在制作现场完成，槽壳与摇篮架连接。上部结构的组装在车间内进行，安装是在槽壳及筑炉完成后进行。2、槽壳及上部结构部件采取工厂化流水线制作，零部件采用批量化生产，主要部件制作在胎具、胎架、组装平台上完成，保证零部件的精度和质量。3、焊接主要采用CO2气体保护和埋弧自动焊。三、电解槽制作、安装工程主要分部分项工程施工方案（一）、摇篮槽壳及上部结构制作方案200KA预焙阳极铝电解槽是整个电解车间最重要、最关键的部分，其钢结构部分大致可分为摇篮架、槽壳及上部结构三大部分。摇篮槽壳为长方体船形结构，主要由四组底梁、15组摇篮架及槽壳三大部分组成；上部结构是电解槽的承力部分，主要由立柱、大梁、支撑梁、水平罩板、立柱底座、集郑州博亿开源项目部气烟道及其它附属加料装置等组成。1、摇篮槽壳制作安装(1)、主要材料的管理A、钢材的使用与保管a、钢材的使用要求所有钢材的品种、规格、型号必须符合设计图纸要求，性能和质量符合其相应的国家标准，且附有质量证明书或出厂合格证，严禁使用不合格的或未经检验合格的钢材，同时对有定尺要求的钢材应专料专用。b、钢材的检验电解槽壳及上部结构制作所使用的钢材为Q235钢，要求所有钢材进厂前，首先应进行外观检验，钢材表面不得有裂纹、夹层、缩孔、气泡、重皮、夹渣和划伤现象。c、钢材的保管各种材料应按规格和用途分类堆放，为防止变形及泥污锈蚀，板材和型材存放应离地垫平，并对所有进厂的钢材依要求进行标识，以防误用、混用。B、焊接材料的使用与保管a、焊接材料的使用要求电解槽制作所使用的焊接材料主要有：E4303焊条、E5003焊条、H08A焊丝、H08MnA焊丝、SJ301焊剂等，所有焊接材料使用前应校验合格证、出厂日期等。对于焊丝锈迹严重，焊条严重受潮，焊剂粘结成饼，无论技术文件如何，应一律判定为不合格，不能使用。b、焊接材料的保管焊接材料必须存放在干燥、通风良好的室内仓库中，且在仓库内不允许放置有害气体和腐蚀介质，保持室内清洁，防止潮湿、霉变、锈蚀。（2）槽壳制作A.槽壳制作工艺流程（见图2）。郑州博亿开源项目部B.槽底板的加工制作a.槽底板的组焊工艺放样→下料→矫平→拼接→正面焊接→背面清根→反面焊接→矫形、检验→除锈、刷油。图2槽壳制作工艺流程图部件筋板制作端侧板、带板滚圆部件矫形端侧板组焊长侧板制作斜侧板制作长侧板组焊部件矫形底板组焊底板矫平除锈刷油放样、号料下料坡口加工钢板矫平样板、样杆制作槽壳组焊槽壳矫形、检验除锈、刷油、部件矫形郑州博亿开源项目部b.槽底板的拼接按图纸要求该型电解槽底板由2块δ=12mm厚的钢板拼接而成。由于底板面积较大，板件切割线较长，为保证板件切割边缘的直线度，板件切割采用半自动切割机完成。组对时切割板件焊缝组对间隙≯2mm，错边量≯1mm，检查对接底板的长度、宽度、对角线等项目，符合设计要求后在焊道内用Φ3.2mm的焊条每隔500mm分段均匀点焊固定，点焊长度一般为30mm左右，然后将100×150、δ=12mm的引弧板焊于对接缝的端部，待全部焊接工作结束后再拆除磨平。c.槽底板的焊接底板焊接采用MZ-1000型自动埋弧焊机施焊。由于母材材质为Q345钢，焊丝选用HO8MnA（Φ=4mm），焊剂选用SJ301，焊前依要求对所用焊丝除油、除锈，且对焊剂进行250℃左右烘干2-4小时。施焊时先焊底板正面，待正面焊接完后，由持证焊工用碳弧气刨将其背面进行清根处理，专职检查员和施工技术员对该工序进行现场确认，检验合格后方可进行背面施焊。d、槽底板的吊运及堆放依据规范要求对底板进行矫形检验，合格后用专用吊架将其吊至堆放场地。为防止吊装变形，采用一根12米长的工字钢（I28b)做的横担，8个吊点同时受力，吊装时夹具夹稳夹牢，注意防止夹具滑移，且系好安全绳（如下图）。底板堆放平稳可靠，做好防雨、防潮保护，禁止将底板作临时平台使用。郑州博亿开源项目部底板吊运示意图C.长侧板的制作a.制作工艺钢板划线、切割→长侧板与斜侧板组对→焊接→矫正检验。b.长侧板与侧部环板、长侧板筋板的组装焊接长侧板、斜侧板板面较长，组装焊接前须按设计要求进行拼接。长侧板与侧部环板、斜侧板的组装焊接在专用焊接胎架上进行（如下图所示）。焊接时先进行长侧板与侧部环板的焊接，后进行长侧板与斜侧板的焊接。长侧板与斜侧板间的焊缝为主要焊缝，将矫正合格的长侧板吊放在焊接胎架上，按上图所示的固定卡子将其固定，再对斜侧板进行点焊固定，最后用二氧化碳气体保护焊进行施焊，焊完冷却后按设计要求进行无损检测，合格后方可进入下道工序。1、胎架长度、宽度按长侧板实际尺寸适当增加。2、胎架高度约800mm。hb（每隔700mm设一处）固定卡具侧部环板胎架本体（每隔700mm设一处）斜撑斜侧板（每隔700mm设一处）U型卡具长侧板与侧部环板、斜侧板　　　焊接胎架示意图长侧板c.矫形检验长侧板制作完后由质检人员对其内壁不平度、内壁的长度、宽度、侧部郑州博亿开源项目部环板的直线度、侧部环板的垂直度、阴极孔中心线等参数进行检验，符合制作标准合格后标出装配中心线，吊至半成品堆放区。D.端头壁板的制作a.制作工艺钢板划线、切割、→坡口刨切→1/4圆弧辊压→胎上组焊→矫形检验。b.1/4圆弧的辊压端头壁板两端部1/4周长圆弧（R=400mm）采用卷板机冷压制成。辊制精度对于槽底的不平度、电解槽的筑炉质量都有很大的影响，因此，辊压时力度要均匀，辊压线要准确，保证将辊压线的垂直度和平行度控制在2mm以内，保证辊压成型后1/4圆弧与样板的误差≯2mm。c.端头围带的加工为减小切割变形，切割时在围板间预留多处长度为10～15mm的刚性防变形联接点。为提高效率，将设有刚性防变形点的多条围板整体在辊床上辊压1/4圆弧（R=500mm），如图5所示，一次辊压成型在8件以上，且压弧后的围板没有扭曲变形现象，1/4圆弧标准一致，待装配时将刚性联接点切割开。图5多条围板刚性联接点辊压防变形控制图d.端头壁板的胎上组焊端头壁板的组装焊接在专用组装焊接胎架上进行（专用焊接胎如图6所示）。组对时将端头壁板扣在胎架上，周边用卡子刚性固定，以端头壁板和胎架间不应有间隙为度。刚性固定卡间距以250mm左右为宜，1/4圆弧（R=400mm）部位刚性固定卡数量不少于4处。再依次组装丁字板、立板、围板。经试验郑州博亿开源项目部证明，端头壁板外侧筋板焊接后1/4圆弧（R=400mm）部位往往向外收缩（即弧度变大），为此在装配时要求其实际开口度比设计开口度小6mm。40504500900800图6端侧板焊接胎架示意图采用上述方法焊完收缩后，其开口度及1/4圆弧部位均能符合要求，完全摆脱了二次矫正的困难。由于端头壁板外侧筋板纵横交错，焊缝密集，为壁免热量过分集中，产生应力引起变形，施焊时由三名持证焊工分三层采用CO2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。待整个端头结构焊完自然冷却后，方可脱胎，并标记安装中心。E.槽壳组焊a.槽壳组焊工艺底板划线→端侧板组装→长侧板组装→焊接→矫形b.槽壳组装槽壳组装是在电解车间的施工现场上完成。先把A、B梁铺设在电解槽基础上，再把27根底梁和两组端部底梁按图依次放在A、B梁上，然后将底板按图所示放在底梁上进行组对槽壳，先按图在底板上按所划组装定位线就位两端侧板，并对端侧板找正点焊固定。对长侧板予留量，多余部分切除，并加工坡口，然后将两长侧板就位。用倒链和专用工具对长侧板结构进行调整、找正，并作临时固定。郑州博亿开源项目部图7槽壳焊接变形控制图c.槽壳焊接槽壳焊接采用CO2气体保护焊：①
焊接顺序：长侧板与端头侧板的四道立缝的焊接→侧板与槽底板环焊缝的焊接→端头筋板与底板的焊接→斜侧板的四道对接立焊缝的焊接→摇篮侧腿与底梁的焊接。②槽壳的四道立焊缝为重要焊缝，所以四道立焊缝应由四名焊工同时施焊，外口焊接两遍成型；内口焊前应先用角向磨光机彻底清根，焊接一遍成型。底板环焊缝，由4名焊工从中间向两端，内外侧同时施焊。焊后应按图纸技术要求进行无损检测，合格后方可进行下道工序。③槽壳焊接收缩后会变形如图7中虚线中所示，该变形会影响炉腔的砌筑，降低电解槽的使用寿命。为了消除该变形，采取措施如下：即用10个重物箱消除底板焊接后凹凸不平；用五根可调式丝杠和五付倒链分别作用于长侧板和斜侧板上将其分别顶紧和拉紧，然后进行施焊。待焊缝完全自然冷却后，再松掉丝杠和倒链，吊出配重物。④槽壳矫正槽壳制作完毕后，由质量检查员对槽壳进行检查，对超差部位，利用专用调整工具进行矫正。2、上部结构的制作上部结构是电解槽的重要承力结构，其结构制作件主要有立柱底座、门型立柱、大梁、水平罩板、集气烟道、料箱等。郑州博亿开源项目部（1）、上部结构制作工艺（2）、上部结构大梁的制作A、大梁的号料切割上部结构大梁的切割、组对、焊接、矫正等工序采用流水线作业批量生产，为了提高劳动效率，保证施工工期，钢板切割采用数控多头直线切割机，一次性切割数条钢板。由于大梁要承受所有阳极、阳极母线、阳极提升机构、打壳下料装置等的负荷，大梁腹板下料切割时应有上拱度，放样时腹板上弦按折线放出上拱，下弦为直线，起拱度为L/800=25±1mm。B、大梁的组对大梁组对也体现工厂化流水线作业，将切割调直后的钢板吊到如下图所示的组对胎架进行批量组对，用垫块调整好腹板的距离后，用可调丝杠将翼板顶紧在腹板上，用二氧化碳气体保护焊对其从某一端开始每隔500mm点焊固定，点焊长度为25mm左右，焊肉不大于4mm，保证大梁组对上拱度符合要求。由于大梁腹板和翼缘板较长均有两张钢板拼接而成，翼缘板对接缝与腹板对接缝相距＞800mm，且上下翼缘板的对接缝应分布在腹板对接缝郑州博亿开源项目部的两侧。C、大梁的焊接与矫正由于大梁焊缝为全熔透性焊缝，主要材质为Q345钢，所以大梁腹板与翼缘的焊缝采用埋弧自动焊，焊完用超声波探伤，探伤长度为50%，焊缝质量应符合GB/T11345-89《钢焊缝手工超声波探伤结果分级》检验等级B级中的Ⅱ级焊缝，焊接结束后采用翼缘矫正机调直，要求其上拱度控制在L/800≤25mm，旁弯度L/2000≤10mm，合格后标出纵、横中心线，以纵、横向中心线为基准制孔。要求制孔偏差不大于±1mm，主梁长度偏差≤5mm，梁距偏差≤±2mm。大梁中的料箱是气密性部件，全部焊缝为连续焊缝，为保证其气密性，全部焊缝进行煤油渗漏检查。H型大梁焊接胎架如下图所示。郑州博亿开源项目部H型大梁矫正如下图所示。H型大梁矫正示意图（3）、门型立柱的制作门型立柱是承受整个上部大梁及其设备的主要部件，因此，确保其制作郑州博亿开源项目部质量尤为重要，同时为了避免门型立柱焊接后向内收缩，利用反变形法，组对时其下口宽度应比设计宽度大6mm左右，待焊接收缩后立柱两支腿中心线的宽度偏差≯±2mm，对角线差≤3mm，柱底板平面度误差≤2mm，制作完毕后标出组装中心线。（4）、上部结构水平罩板的制作水平罩板为大幅较薄板件，采用二氧化碳（CO2）气体保护焊拼接而成，为减小焊接变形，采用分段退焊法施焊，焊接结束后水平罩板必须保持平整，不平度每米≤2mm，合格后依样切割阳极导杆口。（5）、上部结构预组装组装时首先保证门型立柱四个底板在同一平面内，且保证门型立柱垂直度为≤1/1000，固定好门型立柱，将组装好的板梁与水平罩板吊放在门型立柱上，保证大梁水平的条件下，调整大梁高度，使其偏差在0～-5mm范围内，将大梁与门型立柱依