鋼制塔式容器直立熱處理工法

1、適用范圍

適用于對(duì)塔整體吊裝有困難的場(chǎng)合，以及對(duì)舊塔進(jìn)行改造，不便于將塔器吊

倒進(jìn)行熱處理的場(chǎng)合。本工法適用于鋼制塔式容器的直立整體熱處理或立局部熱

處理。

2、工藝原理

2.1首先最關(guān)鍵的一步是要對(duì)熱處理部位進(jìn)行強(qiáng)度核算,通過(guò)計(jì)算確定塔器

具否變形，以決定下一步的施工方法，即是否采取輔助支撐、防變形的措施。強(qiáng)

度核算方法見(jiàn)附錄lo

2.2其次必須進(jìn)行熱工計(jì)算，計(jì)算熱處理所需的加熱功率，以確定熱處理專(zhuān)

用電源的容量、控溫設(shè)備的功率和加熱器的規(guī)格數(shù)量，確保處理部位溫度能升到

恒溫溫度并能滿(mǎn)足工藝所要求的升溫速率。

2.3熱處理采用遠(yuǎn)紅處電加熱法。遠(yuǎn)紅外電加熱器通過(guò)熱傳導(dǎo)對(duì)熱處理部位

表面加熱，并通過(guò)紅外線(xiàn)輻射使被處理金屬內(nèi)部產(chǎn)生自發(fā)熱（紅外線(xiàn)輻射可以提

高金屬原子振動(dòng)能。）

3、工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1工藝流程圖

準(zhǔn)備工作一輔助加固一熱處理功率計(jì)算一

電源、控溫設(shè)備，加熱器的選用一

安放產(chǎn)品試板加熱器、熱電偶的固定接線(xiàn)

絕緣測(cè)試與線(xiàn)路檢查熱處理控溫拆除

T熱處理后質(zhì)量檢驗(yàn)-整理交工資料

3.2操作要點(diǎn)

3.2.1準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備工作是整個(gè)熱處理過(guò)程中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，包括以下內(nèi)容：

3.2.1.1確定熱處理前所有的工序、過(guò)程檢驗(yàn)和試驗(yàn)均已完成并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

范要求，資料齊備。

321.2熟悉圖紙。若是舊塔改造工程，必須熟悉新、老兩份圖紙；熟悉施

工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，掌握必要的數(shù)據(jù)，為強(qiáng)度核算和決定施工方法做好準(zhǔn)備。

3.2.1.3掌握塔壁鋼材高溫力學(xué)性能。通過(guò)查詢(xún)資料、計(jì)算或高溫拉伸試驗(yàn),

得出塔壁鋼材在熱處理最高溫度下的許用應(yīng)力或比例極限，以作為強(qiáng)度核算的比

較依據(jù)。

321.4對(duì)承受最大載荷的熱處理部位進(jìn)行強(qiáng)度核算定是否采取輔助加固措

施。核算過(guò)程和結(jié)果必須經(jīng)過(guò)相關(guān)部門(mén)驗(yàn)證。

3.2.1.5計(jì)算塔器熱處理所需功率，以選擇加熱器的規(guī)格數(shù)量、控溫設(shè)備的

功率、供電電源的容量以及所用電纜的規(guī)格和數(shù)量。

3.2.1.6編制施工方案。施工方案必須相關(guān)部門(mén)審核批準(zhǔn)后方能投入使用。

321.7控溫設(shè)備、測(cè)溫和記錄儀表以及相關(guān)材料的準(zhǔn)備。控溫設(shè)備必須狀

態(tài)完好、檢驗(yàn)合格，測(cè)溫和記錄儀表須經(jīng)檢定合格。熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)、測(cè)溫和

記錄儀表應(yīng)為同樣的分度號(hào)。補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)和電纜線(xiàn)的線(xiàn)阻和絕緣性能應(yīng)滿(mǎn)足要求。

加工固定加熱器和保溫棉所需的材料器具。

321.8搭建腳手架。腳手架應(yīng)按施工方案的要求搭設(shè)。若需采取輔助加固

措施，則在搭腳手架時(shí)應(yīng)考慮為輔助加固留出空間。

321.9采取措施使塔身受熱時(shí)能自由膨脹，拘束塔身膨脹的外力應(yīng)解除。

比如松開(kāi)與塔身相連的配管，用氣焊割開(kāi)拘束受熱部位膨脹的鋼制籠式扶梯的一

，而等。

3.2.1.10計(jì)算熱處理各個(gè)溫度區(qū)塔身的縱向熱膨脹量，做好監(jiān)測(cè)塔身膨脹量

的標(biāo)尺和用經(jīng)緯儀監(jiān)測(cè)塔垂直度的標(biāo)尺。

3.2.1.11了解近期的天氣情況，特別是熱處理前后三天的天氣情況。

3.2.1.12若有必要?jiǎng)t搭設(shè)防風(fēng)和防雨、雪設(shè)施。要做到即使風(fēng)和雨雪也不會(huì)

影響熱處理的進(jìn)程和熱處理質(zhì)量。

3.2.1.13做好現(xiàn)場(chǎng)夜間照明措施。

3.2.1.14準(zhǔn)備必要的消防設(shè)施。

3.2.2采取輔助加固措施

若經(jīng)強(qiáng)度核算得出熱處理部位高溫下的許用壓力或比例極限大于所受到的

各種載荷時(shí)，則熱處理時(shí)可不采取輔助加固措施。

若必須采取輔助加固措施，則應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況采取合適的加固措施。加

固措施應(yīng)減輕或抵消所有載荷為主要載荷時(shí)則應(yīng)考慮如何減輕熱處理部位所受

的重力載荷，加固措施應(yīng)以支撐為主。采取加固措施時(shí)應(yīng)考慮到能使塔身受熱膨

脹。

3.2.3熱電偶的固定

在塔壁上的測(cè)溫點(diǎn)處點(diǎn)焊熱電偶夾或開(kāi)槽螺母，將熱電偶的測(cè)溫頭固定牢

靠。測(cè)溫點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)和位置產(chǎn)生應(yīng)符合規(guī)范要求，其次在每圈環(huán)縫上至少應(yīng)對(duì)稱(chēng)布

置四個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。這樣可以監(jiān)控塔壁環(huán)向上的溫度，以控制環(huán)向上的溫差。

3.2.4安放產(chǎn)品試板

若圖紙或規(guī)范要求制備產(chǎn)品焊接試板時(shí)，則應(yīng)在固定熱電偶時(shí)安放產(chǎn)品試

板，產(chǎn)品試板處也應(yīng)布置熱電偶進(jìn)行測(cè)溫。

3.2.5加熱器的固定

325.1塔器現(xiàn)場(chǎng)直立整體熱處理時(shí)，可采用內(nèi)加熱外保溫法。在塔內(nèi)部布置的

框架式遠(yuǎn)線(xiàn)外電加熱器的高度不應(yīng)高于2/3塔體高度。加熱器的最高允許使用溫

度應(yīng)高于熱處理溫度20（TC以上。加熱器固定在事先作好的鋼結(jié)構(gòu)支架上，鋼結(jié)

構(gòu)支架強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足受熱后不變形的要求。鋼結(jié)構(gòu)支架可用鋼管腳手架搭設(shè)，也可

用單元構(gòu)件組合而，主軸單元構(gòu)件的制作如下圖，在2米長(zhǎng)的①42?的鋼管（實(shí)

際應(yīng)用中，鋼管的長(zhǎng)度應(yīng)由塔徑大小決定）一頭焊上厚為10毫、寬為90毫米

的正方形鋼板,在鋼板正中間再焊上長(zhǎng)為150毫米的①30?.5的鋼管,在①42

的鋼管上每隔200毫米焊一E殳50毫的①18圓鋼，再將鋼管轉(zhuǎn)90。后每隔200

毫米焊同樣規(guī)格的圓鋼：

安裝鋼支架時(shí)，縱向?qū)卧獦?gòu)件相互插入，橫向用①18的圓鋼兩頭用8號(hào)

鐵絲捆扎在單元構(gòu)件上。加熱器成軸對(duì)稱(chēng)固定的鋼支架上，可做三角形布置，也

可為四邊形或多邊形布置。

連接加熱器的接線(xiàn)直選用圓鋼，圓鋼直徑不應(yīng)小于6mm圓鋼外應(yīng)套高鋁瓷

套管絕緣。圓鋼連接時(shí)焊接必須牢固,搭接長(zhǎng)度不得小地直徑的7倍。圓鋼與電

纜線(xiàn)或加熱絲可用自制接頭連接，用卡釘卡緊。

3.2.5.2塔器直立局部熱處理可根據(jù)需要采取內(nèi)加熱外保溫法、外部加熱法

或內(nèi)外同時(shí)加熱法。內(nèi)部加熱法有以下兩種方法：A:在塔器內(nèi)部加設(shè)保溫隔板，

形成封閉空間，加熱器安裝于其中，在塔外壁進(jìn)行保溫。B:若塔內(nèi)徑較大，不

便搭設(shè)保溫隔板，也可采用如下方法將加熱直接緊貼的塔內(nèi)壁上固定。首先得加

工如下規(guī)格的配件：

Q)上角接件，兩兩塊10mm厚鋼板焊成

(2)下角接件，用兩塊10mm厚鋼板焊成

⑶在連接桿一邊上每隔200mm鉆M6螺孔或①8的孔。安裝加熱器時(shí)，

先將上下角接件點(diǎn)焊在塔內(nèi)壁上，再將連接桿下端穿過(guò)下角接件，上端用M6

的全螺紋螺栓固定在上角接件上,將加熱器塞入，再用M6的全螺紋螺栓固定。

(4)對(duì)塔壁較厚的塔器最好采取內(nèi)外同時(shí)加熱的方法。若塔內(nèi)部無(wú)法布置加熱器，

則也可采用外加熱內(nèi)保溫的方法，但熱處理工藝要稍作修改，適當(dāng)降低升、降溫

的速度，避免升降溫速度過(guò)快成內(nèi)、外壁溫差增大。另外要相應(yīng)延長(zhǎng)恒溫時(shí)間，

以保證塔壁內(nèi)側(cè)達(dá)到保溫溫度并恒溫足夠時(shí)間。

(5)在塔外壁固定的加熱器有兩種方法：一對(duì)于塔徑較小(D外42.5m)的

塔器利用磁鐵將外覆鐵皮的加熱器吸附塔壁上，并用粗鐵絲進(jìn)行輔助固定即可；

對(duì)于塔徑較大的塔器，則采取如下方法：首先加工如下規(guī)格的鋼帶，厚3mm,

寬30mm，長(zhǎng)為L(zhǎng),在鋼帶上每隔400mm點(diǎn)焊一根65的圓釘，鋼帶兩端各焊

一個(gè)螺線(xiàn)(M20),螺母必須焊牢，能承受一事實(shí)上的拉力。鋼帶的長(zhǎng)度L視塔

器外圓周長(zhǎng)而定，如下圖5:

(6)考慮到熱處理溫度下塔的環(huán)向膨脹,故采用如圖6所示的自制螺桿。

(7)將螺桿兩頭穿過(guò)M20的螺母,再將兩個(gè)M16的螺母上到螺桿的兩頭并

擰緊，如圖7在上、下兩根鋼帶之間放進(jìn)外覆鐵皮的加熱器，再用鐵絲將之固定

牢靠：

（8）加熱器布置完成后,應(yīng)對(duì)其用500V兆歐表進(jìn)行對(duì)地或塔器的絕緣測(cè)試,

其絕緣電阻應(yīng)不小于0.5兆歐，各組加熱器之間以及加熱器對(duì)鋼支架的絕緣電阻

不應(yīng)小于0.5兆歐，再用萬(wàn)用表測(cè)量每組電加熱器的阻值是否正確。

3.2.6保溫

3.2,6.1熱處理中所用保溫材料應(yīng)滿(mǎn)足熱處理要求，導(dǎo)熱系數(shù)小，且便于施

To保溫材料應(yīng)分層鋪設(shè)，縫間搭接50-100mm,層間接縫應(yīng)錯(cuò)開(kāi)。對(duì)于塔徑

小的塔器（D<2.5m）,將硅酸鋁保溫棉貼在加熱器外側(cè)用鐵絲綁牢即可。對(duì)于

塔徑大的塔器，只需將保溫棉穿在鋼釘上，再用鐵絲輔助固定即可。當(dāng)在塔內(nèi)壁

貼加熱器加熱時(shí)，將保溫棉用鐵絲固定在連接桿上即可。

3.2.6.2當(dāng)采取外熱法局部熱處理時(shí)加熱區(qū)域及靠近加熱區(qū)的非加熱部分均

應(yīng)包覆足夠的保溫材料，保溫帶總寬度應(yīng)不小于10住?Ribn（Ri塔器內(nèi)半徑，

5n指塔壁名義厚度。）同時(shí)塔壁內(nèi)板隔熱。保溫完畢后，不再需要進(jìn)入塔內(nèi)時(shí)，

應(yīng)將與熱處理無(wú)關(guān)的按管與開(kāi)口用保溫棉封堵住。

3.2.7接線(xiàn)

因塔器熱處理所需補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)、電纜線(xiàn)較多，所以所有的線(xiàn)纜都必須進(jìn)行編號(hào),

接線(xiàn)時(shí)要一一對(duì)應(yīng)。比如1號(hào)補(bǔ)償導(dǎo)驪應(yīng)對(duì)應(yīng)1號(hào)熱電偶，并且對(duì)1號(hào)熱電偶

進(jìn)行加溫的加熱器組應(yīng)與1號(hào)電纜相連。接線(xiàn)完畢，應(yīng)用萬(wàn)用表再核實(shí)接線(xiàn)是否

正確，是否有漏電、斷路之處，并再用500V兆歐表測(cè)量控制電纜對(duì)地之間的絕

緣電阻,其值不應(yīng)小于0.5MQ。經(jīng)熱處理責(zé)任師檢查合格后,可進(jìn)行短時(shí)預(yù)送

電，若一切正常，接線(xiàn)無(wú)誤，則可進(jìn)行正式送電熱處理。在正式送電熱處理，應(yīng)

在熱處理工作區(qū)域設(shè)置警示牌，無(wú)關(guān)人員不準(zhǔn)隨意出去。

3.2.8接地

電腦控溫設(shè)備的工作接地，其接地電阻應(yīng)不大于4Q,且應(yīng)單獨(dú)接地，嚴(yán)禁

與其他接地混接。控制設(shè)備保護(hù)接地電阻應(yīng)不大于10Q；塔器的保護(hù)接地電阻

應(yīng)不大于10Q,接地引線(xiàn)宜采用直徑不小于10mm的鋼線(xiàn)。

3.2.9電源配電

塔器熱處理應(yīng)配備熱處理專(zhuān)用電源，且應(yīng)有專(zhuān)用配電箱。因塔器熱處理功率

較大，所以電源容量、供電電纜、控制電纜的線(xiàn)徑以及配電箱的漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)的

整定值均應(yīng)滿(mǎn)足熱處理要求。

3.2.10熱處理控溫操作

熱處理控溫人員必須嚴(yán)格按照熱處理工藝進(jìn)行控溫。熱處理工藝應(yīng)符合設(shè)計(jì)

要求或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。溫度每升高100℃,應(yīng)檢查一次塔身的受熱膨脹量，并用

經(jīng)緯儀檢查塔的垂直度，并作好相關(guān)記錄，有異常情況應(yīng)立即停止熱處理。

4、材料

塔器直立熱處理所需主要材料如下表：

名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)備注

硅酸鋁卷毯3m?m?0mm具體數(shù)量視現(xiàn)場(chǎng)情況而定

等邊角鋼2.5

扁鋼帶8=3mm寬30mm5=10mm寬90mm

鋼管①42?①30?.5

圓鋼①18

補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)K型

電纜線(xiàn)四芯

全螺紋螺栓M6

開(kāi)槽螺母M20

5、機(jī)具設(shè)備

塔器直立熱處理所需主要機(jī)具設(shè)備如下表：

名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)備注

電腦溫控儀CCTS-A240KW

配電箱

熱電偶K型0~1100℃

自動(dòng)平衡記錄儀XWFJ-30

兆歐表500V1塊

遠(yuǎn)紅外電加熱器

數(shù)字萬(wàn)用表1塊

鉗形電流表1塊

接地電阻測(cè)試儀1臺(tái)

表面測(cè)溫計(jì)1塊

經(jīng)緯儀1塊

6、勞動(dòng)組織及安全

6.1勞動(dòng)力組織如下表

崗位人數(shù)責(zé)任范圍

熱處理責(zé)任師1負(fù)責(zé)指揮整個(gè)熱處理工藝實(shí)施，控制每道工序質(zhì)量，掌握熱

處理全過(guò)程各種情況及解決各種問(wèn)題。

熱處理工藝員2負(fù)責(zé)控溫操作

記錄員1記錄熱處理時(shí)間、溫度、熱膨脹量等參數(shù)

儀表工1負(fù)責(zé)儀表維護(hù)

電工1保證現(xiàn)場(chǎng)供、用電

保溫工4保溫

質(zhì)量安全員1負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量安全工作

6.2安全措施

621對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行班前安全教育和安全技術(shù)交底。

6.2.2現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電應(yīng)按部頒標(biāo)準(zhǔn)JGJ46-88《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用安全技術(shù)規(guī)

范》有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

6.2.3高空作業(yè)人員必須配戴安全帶，所有跳板應(yīng)捆綁結(jié)實(shí)，且應(yīng)設(shè)置防護(hù)

欄桿。