1、1204tds/d 堿爐安裝工藝1.課題概況 :1.1 選題理由 :1204ds/d 堿爐是目前中國最大容量的堿爐，堿爐是大型制漿造紙企業(yè)堿回收裝置的核心設(shè)備，隨著我國進(jìn)入 WTO ，我國造紙企業(yè)將迎來無限商機(jī)，中國將成為一片制漿造紙企業(yè)家的投資熱土。1204tds/d 堿爐安裝工藝在國內(nèi)還沒有成熟，為此，為了擴(kuò)大堿爐的安裝市場，充分發(fā)揮自身技術(shù)、管理優(yōu)勢，針對 1204tds/d 堿爐結(jié)構(gòu)特殊性、施工的復(fù)雜難度，為了保證安裝質(zhì)量與工期，特于 2000 年 6 月 10 日成立了堿爐安裝工藝科技攻關(guān)課題小組。1.2 課題小組研制的問題課題小組面臨以下幾個問題（1）由于裝置設(shè)計緊湊，大吊車無法進(jìn)

2、場站位，如何安全平穩(wěn)地解決鋼架汽包、膜式壁組等部件的吊裝變形問題；（ 2）若部件安裝精度差，會不利于堿爐熱膨脹，必須確定合適的找正方法，以提高各個部件找正速度與精度問題；（ 3）爐頂管， 焊口排列為品字型，焊縫重疊，間距小，給焊工施焊帶來很大難度，不易返修；（ 4）膜式水冷壁間隙小，施工難度大，焊接合格率低； （ 5）水冷壁下部材質(zhì)為不銹鋼復(fù)合管SA210A1+304L/SA210A-1和SA210A1+304L，復(fù)合管普遍采用整體坡口，焊縫易被基層所稀釋，產(chǎn)生馬氏體淬硬組織。1.3 研究思路我們課題小組主要從找正方法、吊裝工藝、焊接控制加以研制、改進(jìn)、創(chuàng)新，總結(jié)出一套堿爐安裝工藝，以實(shí)現(xiàn)堿爐

3、安裝工程中的質(zhì)量和工期、成本目標(biāo)，向業(yè)主交付滿意的工程，實(shí)現(xiàn)安裝利潤最大化，以提高企業(yè)的競爭力。1.4 施工依椐：首先執(zhí)行奧斯龍堿爐技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其次執(zhí)行的國家的規(guī)程、規(guī)范如下表：蒸汽鍋爐安全技術(shù)規(guī)程勞部發(fā)（ 1996） 276 號鍋爐安裝監(jiān)督管理規(guī)則國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范鍋爐機(jī)組篇行 業(yè)DL/T5047-95電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范管道篇行 業(yè)DL5031-94電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范火力發(fā)電廠焊接篇行 業(yè)DL5007-92鋼熔化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級國 家GB3323-87鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范國 家GB50205-95化工工程建設(shè)起重施工規(guī)范行 業(yè)HGJ20

4、1-83石油化工施工安全技術(shù)規(guī)程國家石油和化學(xué)工業(yè)局SH3505-19991.5 課題目標(biāo) :我們課題組制定了堿爐安裝質(zhì)量目標(biāo)為：分部工程為優(yōu)良；工程一次交驗(yàn)合格。工期比國外同類型相比，縮短45 天。經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)：獲利潤200 萬元，節(jié)約成本60 萬元?？偨Y(jié)一套1204tds/d 堿爐安裝工藝, 為推廣堿爐安裝工藝的科技進(jìn)步,提高勞動生產(chǎn)率,做出貢獻(xiàn).2. 工程特點(diǎn)1204tds/d堿爐設(shè)備其外形尺寸為寬9.2 米長29 米高59 米，爐體本體重量達(dá)2600余噸，其日處理黑液固化物1204tds/d ，鍋爐本體由芬蘭奧斯龍公司設(shè)計供貨，達(dá)到90 年代國際先進(jìn)技術(shù)水平。本體結(jié)構(gòu)如圖1 所示：+5

5、0.47m圖 1 本體結(jié)構(gòu)立面示意圖主要施工特點(diǎn)(1) 堿爐鋼架外型尺寸為長 寬高： 33.87 26.174 60.15m ，安裝施工全部集中在框架內(nèi)作業(yè)，場地小，作業(yè)量大。(2) 鋼架高度為 60.15m，汽包安裝高度為 50.47m ，省煤器、過熱器、水冷壁安裝作業(yè)主要在+49m 層，高空作業(yè)量大，不安全因素多。(3) 堿爐結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，不易返修，工序交叉要求高，各工種必須配合好，否則下道工序根本無法實(shí)現(xiàn)。(4) 受熱面安裝質(zhì)量高，由于受熱面工作在高溫狀態(tài)，安裝時受熱面的膨脹間隙必須保證。(5) 爐膛體積大，找正難度大 ; 焊口數(shù)量多，密封焊數(shù)量大，焊接空間小，焊接位置差，焊工施焊難度大

6、。（ 6）奧斯龍堿爐焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)超過電力建設(shè)施工及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范火力發(fā)電廠焊接篇DL5007-92 。3.施工工藝程序?yàn)榱撕侠戆才攀┕ろ樞颍_保各工種施工順利工作有條不紊的進(jìn)行，其施工工藝流程圖如下：施工準(zhǔn)備： 1.辦理施工審批手續(xù)2. 圖紙會審3. 施工方案編制4. 焊接工藝評定及制定焊接工藝指導(dǎo)書5.施工人員資格審查6. 技術(shù)交底7.施工機(jī)具及計量器具準(zhǔn)備8.現(xiàn)場平面布置9.隨機(jī)技術(shù)資料審查10.零部件清點(diǎn)及質(zhì)量復(fù)驗(yàn)施工平臺搭設(shè)、鋼架拼裝、水冷壁組裝設(shè)備材料檢驗(yàn)基礎(chǔ)驗(yàn)收鋼架組裝及吊裝鍋筒吊裝空氣預(yù)熱器下降管、引出水冷壁成片集箱安裝安裝及焊接管安裝及焊接安裝及焊接爐門類及密封安裝省煤器安裝過熱

7、器安裝本體管路安裝及焊接及焊接及焊接本體水壓試驗(yàn)護(hù)板安裝平臺扶梯安裝完善水冷壁、管道保溫燃燒設(shè)備安裝：鍋筒內(nèi)件安裝輔機(jī)安裝烘爐與煮爐蒸汽系統(tǒng)吹掃總體驗(yàn)收： 1.嚴(yán)密性試驗(yàn)2.安全閥調(diào)試3.72 小時試運(yùn)行及交工4.研究步驟及創(chuàng)新工藝我們課題組通過總結(jié)、分析以往鍋爐的安裝技術(shù)、大型鋼結(jié)構(gòu)的安裝找正和傳動設(shè)備假想軸的找正經(jīng)驗(yàn)，采取了用經(jīng)緯儀一次確定假想基準(zhǔn)面找正法，減少了借助鋼架找正產(chǎn)生的積累誤差，達(dá)到提高堿爐各個部件找正速度和精度。假想基準(zhǔn)面找正法:即采用經(jīng)緯儀定位安裝基準(zhǔn)線：因?yàn)殄仩t鋼架總計六部分，共有14 層操作平臺， 爐膛6 根立柱的垂直度最大偏差為15mm，找正時依據(jù)主柱找正，將造成較大

8、的積累誤差且效率低。為此設(shè)定了兩個理想的基準(zhǔn)面，橫向基準(zhǔn)面距鍋爐前252mm ，縱向基準(zhǔn)面為爐膛中心，分別叫作橫向0-0 面和縱向0-0面，具體做法：定位出這兩個面在0m 層的交線，用經(jīng)緯儀將此線投放在各層平臺上，做上永久標(biāo)記，每層平臺上的線稱為 0-0 線，堿爐各部件均將此線為基準(zhǔn)進(jìn)行找正。該施工方法減少了借助鋼架找正產(chǎn)生的積累誤差，找正快，精度高，效率高，與同類型鍋爐找正相比，節(jié)約15 天時間。通過塔吊、卷揚(yáng)機(jī)、滑車組組合吊裝工藝與大吊車吊裝方案的比較，我們克服了場地狹小、大吊車無法進(jìn)場站位的困難，縮短了工期，同時節(jié)約了機(jī)械臺班費(fèi)。采用塔吊，在鍋爐基礎(chǔ)上分片組對鋼架，利用鋼架，采用卷揚(yáng)機(jī)滑

9、車組，45傾斜吊汽包，汽包單體重量46T ，汽包安裝標(biāo)高為+50.7m 。主吊采用8T 卷揚(yáng)機(jī)和50T 滑車組、 副吊采用 5T 卷揚(yáng)機(jī)和 32T 滑車組，共4 套滑車組將其吊裝就位。該工藝成熟，施工熟練，安全平穩(wěn)可靠，節(jié)約200 噸大吊車的費(fèi)用。利用反變形原理，采用多吊點(diǎn)吊裝，主吊點(diǎn)采用塔吊，其他吊點(diǎn)采用卷揚(yáng)機(jī)和配套滑車吊裝，使省煤器、管束、膜式水冷壁、過熱器部件在吊裝中垂直部件的平面受力彎矩為零，同時采用特制專用卡具以減少局部面彎變形，同時采用特制專用卡具，在吊裝中沿部件長度方向多設(shè)吊點(diǎn)，分布均勻，減少了側(cè)變形。這種的吊裝方法可因地制宜，適用性強(qiáng)，在鍋爐部件吊裝中應(yīng)優(yōu)先考慮。我們成立焊接攻

10、關(guān)QC 小組 ,解決了爐管焊組對質(zhì)量、障礙焊以及復(fù)合管焊接問題。在公司總工和技術(shù)開發(fā)部的指導(dǎo)下，由公司焊接中心實(shí)驗(yàn)室的大力支持下，在正式焊接爐管前，我們主要開展以下幾點(diǎn)工作：首先對焊接材料進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，共計制作70 組試件，用于現(xiàn)場模擬試驗(yàn)，共同做出滿足1204tds/d堿爐焊接要求的10 項(xiàng)焊接工藝評定。其次，加強(qiáng)焊工的培訓(xùn)，針對“品”字型爐頂管進(jìn)行障礙焊模擬試驗(yàn)，同時對膜式壁對口、雙組雙人對稱焊接進(jìn)行模擬焊接。復(fù)合管模擬試驗(yàn)要求更嚴(yán)，首先在公司實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，通過單坡口和獨(dú)立坡口焊接比較，選定了獨(dú)立坡口型式， 要求焊工焊前進(jìn)行摸擬考試， 試件經(jīng)外觀檢查和 X 射線探傷合格后，垂直于焊縫，將試件剖開

11、，焊縫斷面用強(qiáng)酸腐蝕，肉眼檢查，在復(fù)合層與碳鋼層之間有一條清晰的分界線，經(jīng)焊接專家評定合格后，焊工方可在爐管上正式焊接。經(jīng)過專家篩選，選定4 名焊工擔(dān)任復(fù)合管焊接工作。我們課題小組總結(jié)出以下堿爐焊接新工藝要點(diǎn)：爐頂管困難位置的焊接處理將鰭片切開約500800mm ，焊接部位的管距用自制工具夾及鑿子鑿開管間距約30mm，使“品”字型爐頂管間距形成弧形，焊后透視合格重新復(fù)位。同時采用由兩名焊工上下密切配合，采用內(nèi)填絲法施焊，即一人在管外側(cè)操作焊炬，另一人通過管口間隙從管內(nèi)側(cè)填充焊絲，完成焊接操作。使仰點(diǎn)根部氬弧焊打底焊接成型好，確保根部焊接質(zhì)量。如下圖示爐頂管焊接示意圖。13mma. 原爐頂管同一

12、端面焊口排列圖：爐頂管原施焊圖b. 切開鰭片，鑿開間距后的爐頂管管口端面弧形示意圖：30mm切開鰭片、鑿開間距后弧型示意圖c. 受熱面爐管焊口排列緊密，焊接操作空間小，采用由兩名焊工上下配合施焊。如下圖：上部焊工向坡口間隙內(nèi)伸填焊絲下部焊工用氬弧焊槍隨沿填焊絲熔化根部的打底焊接d. 對氬弧焊機(jī)原配套的氬弧焊炬進(jìn)行改進(jìn)堿爐使用新型空冷式PNE11-400 型氬弧焊機(jī)，通過我們施工現(xiàn)場實(shí)用性的技術(shù)改進(jìn)，使之操作范圍大。噴嘴的改裝使焊炬細(xì)而長，既增強(qiáng)了噴嘴氬氣外噴的挺度，對高空施焊起到很好的氬氣保護(hù)作用。又是解決了受熱面管相距很近的施焊操作難度。氬弧焊把線的改裝加長（ 15 米），增大了高空焊接操作

13、面，使用靈活，方便運(yùn)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。改變了從前焊槍施焊離焊機(jī)太近（ 5 米）短距離操作不便等缺點(diǎn)。平行雙向?qū)ΨQ組對，循序調(diào)整間隙工藝膜式壁管屏組對爐管采用膜式壁結(jié)構(gòu)組對時，既要保證每道焊口錯邊量不超標(biāo)，又要保證每道焊口的組對間隙符合要求 ;片膜式壁管屏要求每道焊口對口間隙控制在 1.53mm。點(diǎn)固時，由于焊接收縮，經(jīng)常出現(xiàn)間隙抵死現(xiàn)象，或者是由于管端平齊度相差，出現(xiàn)個別管子組對間隙過大現(xiàn)象。組對難度相當(dāng)大并且單人全周焊接無法進(jìn)行；管屏管管間距為14.5mm，焊縫處僅留出 40mm的鰭片未密封，焊接空間小，施焊難度大。通過模擬試驗(yàn)總結(jié)采取如下可靠措施 :a. 組對前每片膜式壁的端部修磨整齊，組對時

14、，將專用工具固定在裝配圖 2 膜式壁組對圖孔上，用調(diào)整螺栓調(diào)整片與片之間的整體間隙。見圖2 所示：b. 管與管的錯口用楔子調(diào)整，必要時，可切割膜式壁的鰭片，增大調(diào)整余量，管間鰭片可切開2.5 3mm間隙 , 長度根據(jù)調(diào)整量大小而定。,調(diào)整時管屏內(nèi)外兩側(cè)均需人監(jiān)測.c. 受熱面管子對口時，間隙應(yīng)均勻，內(nèi)壁平齊，錯口不應(yīng)超過壁厚的10%，且不大于1mm。作業(yè)時膜式壁內(nèi)外均派人監(jiān)測，避免單面監(jiān)測造成的另一方面錯邊量失控。d. 點(diǎn)固前，管端內(nèi)外1015mm處，應(yīng)清除油垢和鐵銹，直至露出金屬光澤。e. 點(diǎn)固時 ,每片膜式壁均從兩端向中間對稱點(diǎn)焊,應(yīng)首先點(diǎn)固間隙小的焊口,間隙較大者可暫時不點(diǎn)焊 ,由于點(diǎn)焊

15、時 ,對口間隙會不斷收縮,隨著點(diǎn)焊的不斷進(jìn)行,其間隙收縮到規(guī)定的范圍內(nèi),再點(diǎn)固 ,點(diǎn)固時每道焊口必須雙面點(diǎn)固,點(diǎn)焊點(diǎn)冷卻后 ,方可拆除楔子等調(diào)整工具.雙組雙人對稱互補(bǔ)焊接技術(shù)膜式壁管屏管與管之間間距為 14.5mm, 焊口處僅留出 40mm 的空間未密封 ,焊接空間小 ,焊接位置差 ,針對這種密集管排結(jié)構(gòu) ,采用雙組雙人對稱焊接 ,兩焊工分別位于膜式壁管屏兩側(cè) , 在每道焊口的組對位置引弧 ,焊接方向一致 ,焊接位置相互對應(yīng) ,收弧于另一焊工的引弧點(diǎn) .兩焊工技能水平應(yīng)相當(dāng) ,焊接電流、焊接電壓、焊接速度力求一致。兩名焊工里外配合焊接，避免了焊工爬進(jìn)爬出爐膛次數(shù)，減少了勞動強(qiáng)度，提高了焊接速度

16、。復(fù)合管焊接復(fù)合管的焊接若焊接材料選擇不當(dāng)或焊接參數(shù)不對時，焊縫易被嚴(yán)重稀釋，形成馬氏體淬硬組織。鉻鎳強(qiáng)烈滲入碳鋼基層面引起嚴(yán)重脆化，并產(chǎn)生裂紋。高溫下碳的擴(kuò)散，在復(fù)合層側(cè)交界區(qū)形成高 硬度的富碳層，產(chǎn)生脆性組織，使焊接接頭塑性下降也使焊接接頭的耐蝕性下降。復(fù)合管采用分層獨(dú)立坡口，碳鋼層用手工鎢極氬弧焊，復(fù)合層用手工電弧焊堆焊技術(shù)。內(nèi)側(cè)碳鋼層采用手工鎢極氬弧焊，焊接時操作方便圖 3 焊接位置圖容易，又避免對復(fù)合層造成損傷。焊接質(zhì)量高，內(nèi)部清潔度高，表面成型好，焊口表面無需再處理即可進(jìn)行復(fù)合層焊接。復(fù)合層焊接采用堆焊工藝，在焊件表面獲得具有耐蝕性能的熔敷金屬。采用手工電弧焊堆焊，其優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單

17、，操作靈活；采用低電壓、小電流、快焊速，大大降低熔深，減少稀釋率和合金元素的燒損。焊接參數(shù)(1)一般管坡口形式見圖4 及參數(shù)見表6apb圖 4 管壁坡口形式表 6方法ab（ mm）p（mm ）氬電聯(lián)焊30035 01311.5氬弧焊30035 0120.51(2) 復(fù)合管坡口形式見圖5、圖 6 及焊接工藝參數(shù)見表7、表 8管壁不銹鋼層237.5管壁碳鋼層焊縫57043.13215.6D32.5 1a 復(fù)合管管壁焊縫坡口尺寸b 復(fù)合管剖面焊縫焊接圖 5復(fù)合管的碳鋼層與復(fù)合管的不銹鋼層焊接表 7焊道焊接方法焊材及規(guī)格電 流電 壓焊 速 cm/min(A)(V)1-2手工鎢極氬ER80S-G 2.0

18、90-12012-184-8弧焊4-6手工電弧焊E309L-16 2.450-8018-226-102管壁不銹鋼層37.5管壁碳鋼層6焊縫45705.12351.6D32.51b 復(fù)合管剖面焊縫焊接a 復(fù)合管管壁焊縫坡口尺寸圖 6復(fù)合管的不銹鋼層與復(fù)合管的不銹鋼層焊接表 8焊道焊接方法焊材及規(guī)格電流 (A)電壓 (V)焊速 cm/min1-3手 工 鎢 極 氬 弧ER80S-G 2.090-12010-184-8焊4手工電弧焊E309L-16 2.450-8018-225-10其他改進(jìn)措施：a采用新機(jī)具：購置六臺北京時代逆變氬弧焊機(jī)和10 臺專用內(nèi)磨機(jī)，在同等焊接條件下，提高了引弧和收弧時的焊

19、接質(zhì)量。還購買了一臺四川杰特機(jī)器有限公司出品的3DY750-SM 電動試壓泵，縮短了試壓時間。b在進(jìn)行爐膛下部水冷壁安裝時，利用設(shè)計的爐膛檢修平臺，將爐膛內(nèi)作業(yè)分成兩個空間，使交叉作業(yè)在完全可控狀態(tài)下進(jìn)行施工，作業(yè)面可安全的同時鋪開。同時、 、級過熱器安裝，改為進(jìn)行平行交叉作業(yè)。5實(shí)施效果：我們課題小組研制的新工藝：假想基準(zhǔn)面找正法；反變形組合吊裝工藝；“品”字型爐頂管內(nèi)填絲法焊接工藝、循序調(diào)整間隙組對、雙組雙人對稱互補(bǔ)焊接工藝，復(fù)合管焊接單坡口改為獨(dú)立坡口工藝等幾個方面創(chuàng)新成果，成功地在1204tds/d 堿爐中的應(yīng)用推廣，取得了良好的效果。 安裝質(zhì)量滿足了奧斯龍技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和國家規(guī)程、規(guī)范要求， 工期、質(zhì)量、 成本目標(biāo)都確保實(shí)現(xiàn)。爐本體焊接后尺寸偏差滿足了奧斯龍技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)汽包 I 、 II 級省煤器、鍋爐管束及爐膛檢驗(yàn)尺寸見表9：表 9項(xiàng)目偏差名稱偏差量