凌钢炉壳开裂维修方法

凌钢炉壳开裂维修方法1、概况：凌钢待修高炉，炉本体结构由炉壳板、水冷壁、炉衬三大部分。使用过程中共发现3处裂纹，裂纹位置集中位于出铁口侧，共涉及三带板，第三段出铁口位置，第四段原修补过的炉壳板及相应出铁口上方第五段风口位置。具体位置见布置图。1处裂纹的状态，出铁口框及炉壳板均出现裂纹，裂纹共两条线，呈现不规则形态，向上裂纹沿至第三段至第四段炉壳板环向焊缝上，向下裂纹长度相对较短。2处裂纹位于第四段炉壳板处裂纹主要是位于原更换过的炉壳板左侧纵缝及底部环向焊缝上，裂纹宽度约20mm，环向裂缝长度基本上贯穿整块板，3处裂纹第五段风口处裂纹共两条，向上一条裂纹相对较短，呈不规则形态，向下裂纹长度贯穿环向焊缝沿至第四段板。2、分板裂纹原因：2.1裂纹总体特点：裂纹主要分布在出铁口及风口位置，裂纹集中分布，裂纹开裂方向基本在同一沿长线上。2.2原因判断：（1）由于出铁口侧温度相对较高，与周围温度差大，且该区域开孔数量较多易产生相对较大的应力集中，在反复温度变化过程中产生的较大的应力就会沿致使易有缺陷的部位先破坏，随着时间的延长裂纹也随之沿长及裂纹宽度加大。（2）1处位置裂纹先从出铁框加工位置开裂，出铁口处的裂纹的外因还有在出铁操作时，泥炮及开口机长期反复冲击，再加上出铁口处钢板反复高温作用，钢材的强度降低、脆性加大，在泥炮及开口机的冲击力下易损坏。（3）2处位置由于更换后炉壳板单面焊接，焊缝根部不能清跟，至使该项处的焊缝焊接质量不能有效保证，根部易出现未熔合、未焊透、夹渣现象，而这种缺陷易造成较大的应力集中现象，同时由于旧炉壳在长期高温环境下材质有可能发生变化，焊接质量不易得到保证，本新旧炉壳板的抗拉应力值会有较大差异，在较大温度应力的作用下极易出现破坏。（4）3处裂纹开裂原因基本上同出铁口处，风口前炉墙、冷却水、高温中心、高温熔体四者温差悬殊波动是造成风口热应力的外因，而水室壁不均（如前壁与侧壁相接处厚度不同，圆角曲率过小等），风口开孔处切割质量粗糙，存在割痕较深，在加上原材料在此区域可能有内部缺陷，同时风口、出铁口长期在高温差波动的情况下材质相对发生较大变化，内部晶粒粗大组织疏松，钢材抗拉强度、韧性变弱。（5）在炉壳红热的状态下打水急冷也容易造成炉壳开裂。3、甲方要求：进行上述破损区域进行修补，修补时高炉能够停产（停产时间约4-5天），但是炉衬耐火材料不可损坏。4、修补总体方法：优先采用U型密封钢板焊接封堵，其次采用刨槽对焊方法，对于裂纹密集或裂纹有交差的部位采取挖补的方法。4.1、其中1处分上下两段逐一挖补更换炉壳板的方法，新补的钢板要比原钢板薄一些，防止裂纹扩展。4.2、2处裂纹采用U型密封钢板补焊的方法。4.3、3处刨槽对焊的方法。5、修补注意要点：5.1、甲方提供详尽的图纸等资料5.2、高炉停炉，停炉后作业温度应小于50度。5.3、作业区域内的附属结构及机械设备等拆除，以不碍施工作业为原则。5.4、炉壳板等主要材料甲方应提供厂内运输。5.5、更换的炉壳板、出铁口材质应与原设计保持一致。5.6、涉及到机装铸炉专业的作业时，应由相应专业的施工队伍施工，并给予结构专业积极配合。6、拆除时应意如下要点：6.1、在确定切割范围前应全面对炉壳板进行超声波探伤，确定内部、外部裂纹确切位置，并在炉壳上标定好。6.2、拆除前应清除待拆除区域内有碍施工的机件、结构等，并应得到相关专业的有效配合。6.2、3处应先将出铁口框与炉壳板整体拆除，拆除大小应包含全部的裂纹和整体出铁口框，如果拆除部分包含整块水冷壁时，可在以出铁口中水平中心线位置分段逐一拆除更换。防止一次开孔过大造成水冷壁脱落。6.3、拆除气割时气割位置应处于焊缝处，并应进行二次切割修理，将原焊缝一并切割掉。水冷壁处应仔细核对水冷壁排版图，开孔分两次进行，第一次开孔应相对较小，以便于观察确定内裂纹的确切位置。第二次开孔按照精确位置准确切割，并用砂轮进行坡口修理。切割过程中应控制好切割火焰防止破坏水冷壁。要保证切割的旧钢板包含全部有表面裂纹和内部裂纹的炉壳。7、炉壳加工原则：炉壳板厚度取原位置炉壳设计值，炉壳板加工时采取冷加工曲弧，板的长度及宽度应根据开孔大小确定，板的外形尺寸应进行两次加工，第一次厂内加工，外形尺寸应大于图纸炉壳板，环向（长度）应超出图纸尺寸约束300-500mm为宜，立向（宽度）应超出图纸200-300为宜,由于高炉生产使用多年能及原安装过程中制造安装误差，炉壳曲率有可能与原设计炉壳曲率存大较大的差异，制作前一定要校核现场实际炉壳板的曲率。二次在现场内加工，外形尺寸应严格按实际开孔大小确定，并进行加工修理，开坡口，立缝采取V形坡口，环缝单面K形坡口，确保加工的精度。水冷壁孔洞也应在现场手工火焰气割开孔，应根据现场水冷壁孔洞实际位置定炉壳板开孔位置。8、炉壳安装原则：出铁口框与炉壳板装配成整体后整体安装。炉壳运输由甲方配合运至高炉待修位置，短距离水平运输可采用手拉葫芦加滚杆拖曳方式，安装时采用手拉葫芦做为起吊设备安装炉壳板，就位后可用千斤顶进行微调。每道安装接口位置应焊接至少两组正反刀把，进行对炉壳限位和微调使用。严格控制接口处焊缝间隙大小，以便于控制焊接根部质量。9、炉壳焊接：9.1、焊缝质量要求达一级焊缝。9.2、采用手工焊接，焊接材料采用E4303型焊条。9.3、焊接顺序采取先立后横，先短后长的原则，在保证焊接质量的原则尽可能减少焊接的线能量的输入，同时应使每次焊接都使新更换的炉壳板有最大的自由伸缩量，目的是减少焊接内应力的积聚，本方案采取立焊-横焊-立焊-横焊，具体焊接顺序见图。9.4、焊接时由于焊缝背部不能清根，所以在打底焊时最好选用双面成型较好的氩弧打底焊。9.5、焊接时应对炉壳板进行焊前预热，焊后缓冷措施，焊前预热可用履带式加热器或用火焰式烤枪烘烤，焊后缓冷可采用石棉被覆盖的方法。10、U型钢板补焊方法：首先根据超声波探伤结果标定好内外裂纹的确切位置，裂纹端头开止裂口，止裂口为圆形，直径以焊缝宽度的2倍为宜，最好是钻孔。用制作好U型密封钢板跨在裂纹两边的炉壳钢板上焊接。当裂缝两边炉壳变质，焊接有困难时，可以用薄钢板覆盖在两边的钢板上，U型密封钢板再与覆盖钢板焊接，避免在变质的钢板上直接焊接。11、刨槽对焊方法：3处裂纹采用在炉壳上刨槽后对焊，刨槽可采用气刨刨的方法，并用砂轮进行修整、开坡口，坡口质量应和利于单面焊为原则。同时法兰侧裂纹应开止裂口，并用耐火材料封堵。12、安全措施：施工前另行编制