d碱炉安装施工工艺

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1、1204tds/d碱炉安装工艺1.课题概况:1.1选题理由:1204ds/d碱炉是目前中国最大容量的碱炉，碱炉是大型制浆造纸企业碱回收装置的核心设备，随着我国进入WTO，我国造纸企业将迎来无限商机，中国将成为一片制浆造纸企业家的投资热土。 1204tds/d碱炉安装工艺在国内还没有成熟，为此，为了扩大碱炉的安装市场，充分发挥自身技术、管理优势，针对1204tds/d碱炉结构特殊性、施工的复杂难度，为了保证安装质量与工期，特于2000年6月10日成立了碱炉安装工艺科技攻关课题小组。1.2课题小组研制的问题课题小组面临以下几个问题（1）由于装置设计紧凑，大吊车无法进场站位，如何安全平稳地解决钢架汽

2、包、膜式壁组等部件的吊装变形问题；（2）若部件安装精度差，会不利于碱炉热膨胀，必须确定合适的找正方法，以提高各个部件找正速度与精度问题；（3）炉顶管，焊口排列为品字型，焊缝重叠，间距小，给焊工施焊带来很大难度，不易返修；（4）膜式水冷壁间隙小，施工难度大，焊接合格率低； （5）水冷壁下部材质为不锈钢复合管SA210A1+304L/SA210A-1和SA210A1+304L，复合管普遍采用整体坡口，焊缝易被基层所稀释，产生马氏体淬硬组织。1.3研究思路我们课题小组主要从找正方法、吊装工艺、焊接控制加以研制、改进、创新，总结出一套碱炉安装工艺，以实现碱炉安装工程中的质量和工期、成本目标，向业主交付

3、满意的工程，实现安装利润最大化，以提高企业的竞争力。1.4施工依椐：首先执行奥斯龙碱炉技术标准，其次执行的国家的规程、规范如下表：蒸汽锅炉安全技术规程劳部发（1996）276号锅炉安装监督管理规则国家质量技术监督局电力建设施工及验收技术规范锅炉机组篇行 业DL/T5047-95电力建设施工及验收技术规范管道篇行 业DL5031-94电力建设施工及验收技术规范火力发电厂焊接篇行 业DL5007-92钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级国 家GB3323-87钢结构工程施工及验收规范国 家GB50205-95化工工程建设起重施工规范行 业HGJ201-83石油化工施工安全技术规程国家石油和化学工业局

4、SH3505-19991.5课题目标:我们课题组制定了碱炉安装质量目标为：分部工程为优良；工程一次交验合格。工期比国外同类型相比，缩短45天。经济效益目标：获利润200万元，节约成本60万元。总结一套1204tds/d碱炉安装工艺, 为推广碱炉安装工艺的科技进步,提高劳动生产率,做出贡献.2.工程特点1204tds/d碱炉设备其外形尺寸为宽9.2米长29米高59米，炉体本体重量达2600余吨，其日处理黑液固化物1204tds/d，锅炉本体由芬兰奥斯龙公司设计供货，达到90年代国际先进技术水平。本体结构如图1所示：图1 本体结构立面示意图+50.47m主要施工特点(1) 碱炉钢架外型尺寸为长宽高

5、：33.8726.17460.15m，安装施工全部集中在框架内作业，场地小，作业量大。(2) 钢架高度为60.15m，汽包安装高度为50.47m，省煤器、过热器、水冷壁安装作业主要在+49m层，高空作业量大，不安全因素多。(3) 碱炉结构设计紧凑，不易返修，工序交叉要求高，各工种必须配合好，否则下道工序根本无法实现。(4) 受热面安装质量高，由于受热面工作在高温状态，安装时受热面的膨胀间隙必须保证。(5) 炉膛体积大，找正难度大;焊口数量多，密封焊数量大，焊接空间小，焊接位置差，焊工施焊难度大。（6）奥斯龙碱炉焊接技术标准超过电力建设施工及验收技术规范火力发电厂焊接篇DL5007-92。3.施

6、工工艺程序为了合理安排施工顺序，确保各工种施工顺利工作有条不紊的进行，其施工工艺流程图如下：设备材料检验施工平台搭设、钢架拼装、水冷壁组装基础验收锅筒吊装空气预热器安装及焊接下降管、引出管安装及焊接水冷壁成片安装及焊接集箱安装省煤器安装及焊接过热器安装及焊接本体管路安装及焊接燃烧设备安装：炉门类及密封安装水冷壁、管道保温平台扶梯安装完善烘炉与煮炉辅机安装锅筒内件安装本体水压试验总体验收：1.严密性试验 2.安全阀调试 3.72小时试运行及交工蒸汽系统吹扫施工准备：1. 办理施工审批手续 2. 图纸会审 3. 施工方案编制 4. 焊接工艺评定及制定焊接工艺指导书 5. 施工人员资格审查 6. 技

7、术交底 7.施工机具及计量器具准备 8. 现场平面布置 9.随机技术资料审查 10.零部件清点及质量复验护板安装钢架组装及吊装4.研究步骤及创新工艺我们课题组通过总结、分析以往锅炉的安装技术、大型钢结构的安装找正和传动设备假想轴的找正经验，采取了用经纬仪一次确定假想基准面找正法，减少了借助钢架找正产生的积累误差，达到提高碱炉各个部件找正速度和精度。假想基准面找正法:即采用经纬仪定位安装基准线：因为锅炉钢架总计六部分，共有14层操作平台，炉膛6根立柱的垂直度最大偏差为15mm，找正时依据主柱找正，将造成较大的积累误差且效率低。为此设定了两个理想的基准面，横向基准面距锅炉前252mm，纵向基准面为

8、炉膛中心，分别叫作横向0-0面和纵向0-0面，具体做法：定位出这两个面在0m层的交线，用经纬仪将此线投放在各层平台上，做上永久标记，每层平台上的线称为0-0线，碱炉各部件均将此线为基准进行找正。该施工方法减少了借助钢架找正产生的积累误差，找正快，精度高，效率高，与同类型锅炉找正相比，节约15天时间。通过塔吊、卷扬机、滑车组组合吊装工艺与大吊车吊装方案的比较，我们克服了场地狭小、大吊车无法进场站位的困难，缩短了工期，同时节约了机械台班费。采用塔吊，在锅炉基础上分片组对钢架，利用钢架，采用卷扬机滑车组，45倾斜吊汽包，汽包单体重量46T，汽包安装标高为+50.7m。主吊采用8T卷扬机和50T滑车组

9、、副吊采用5T卷扬机和32T滑车组，共4套滑车组将其吊装就位。该工艺成熟，施工熟练，安全平稳可靠，节约200吨大吊车的费用。利用反变形原理，采用多吊点吊装，主吊点采用塔吊，其他吊点采用卷扬机和配套滑车吊装，使省煤器、管束、膜式水冷壁、过热器部件在吊装中垂直部件的平面受力弯矩为零，同时采用特制专用卡具以减少局部面弯变形，同时采用特制专用卡具，在吊装中沿部件长度方向多设吊点，分布均匀，减少了侧变形。这种的吊装方法可因地制宜，适用性强，在锅炉部件吊装中应优先考虑。我们成立焊接攻关QC小组,解决了炉管焊组对质量、障碍焊以及复合管焊接问题。在公司总工和技术开发部的指导下，由公司焊接中心实验室的大力支持下

10、，在正式焊接炉管前，我们主要开展以下几点工作：首先对焊接材料进行复验，共计制作70组试件，用于现场模拟试验，共同做出满足1204tds/d碱炉焊接要求的10项焊接工艺评定。其次，加强焊工的培训，针对“品”字型炉顶管进行障碍焊模拟试验，同时对膜式壁对口、双组双人对称焊接进行模拟焊接。复合管模拟试验要求更严，首先在公司实验室进行，通过单坡口和独立坡口焊接比较，选定了独立坡口型式，要求焊工焊前进行摸拟考试，试件经外观检查和X射线探伤合格后，垂直于焊缝，将试件剖开，焊缝断面用强酸腐蚀，肉眼检查，在复合层与碳钢层之间有一条清晰的分界线，经焊接专家评定合格后，焊工方可在炉管上正式焊接。经过专家筛选，选定4

11、名焊工担任复合管焊接工作。我们课题小组总结出以下碱炉焊接新工艺要点：炉顶管困难位置的焊接处理将鳍片切开约500800mm，焊接部位的管距用自制工具夹及凿子凿开管间距约30mm，使“品”字型炉顶管间距形成弧形，焊后透视合格重新复位。同时采用由两名焊工上下密切配合，采用内填丝法施焊，即一人在管外侧操作焊炬，另一人通过管口间隙从管内侧填充焊丝，完成焊接操作。使仰点根部氩弧焊打底焊接成型好，确保根部焊接质量。如下图示炉顶管焊接示意图。 13mma. 原炉顶管同一端面焊口排列图： 炉顶管原施焊图b. 切开鳍片，凿开间距后的炉顶管管口端面弧形示意图：30mm切开鳍片、凿开间距后弧型示意图c. 受热面炉管焊

12、口排列紧密，焊接操作空间小，采用由两名焊工上下配合施焊。如下图： 上部焊工向坡口间隙内伸填焊丝 下部焊工用氩弧焊枪随沿填焊丝熔化根部的打底焊接图2 膜式壁组对图d. 对氩弧焊机原配套的氩弧焊炬进行改进碱炉使用新型空冷式PNE11-400型氩弧焊机，通过我们施工现场实用性的技术改进，使之操作范围大。喷嘴的改装使焊炬细而长，既增强了喷嘴氩气外喷的挺度，对高空施焊起到很好的氩气保护作用。又是解决了受热面管相距很近的施焊操作难度。氩弧焊把线的改装加长（15米），增大了高空焊接操作面，使用灵活，方便运用性强等优点。改变了从前焊枪施焊离焊机太近（5米）短距离操作不便等缺点。 平行双向对称组对，循序调整间隙

13、工艺膜式壁管屏组对 炉管采用膜式壁结构组对时，既要保证每道焊口错边量不超标，又要保证每道焊口的组对间隙符合要求;片膜式壁管屏要求每道焊口对口间隙控制在1.53mm。点固时，由于焊接收缩，经常出现间隙抵死现象，或者是由于管端平齐度相差，出现个别管子组对间隙过大现象。组对难度相当大并且单人全周焊接无法进行；管屏管管间距为14.5mm，焊缝处仅留出40mm的鳍片未密封，焊接空间小，施焊难度大。通过模拟试验总结采取如下可靠措施:a.组对前每片膜式壁的端部修磨整齐，组对时，将专用工具固定在装配孔上，用调整螺栓调整片与片之间的整体间隙。见图2所示：b.管与管的错口用楔子调整，必要时，可切割膜式壁的鳍片，增

14、大调整余量，管间鳍片可切开2.53mm间隙,长度根据调整量大小而定。,调整时管屏内外两侧均需人监测.c.受热面管子对口时，间隙应均匀，内壁平齐，错口不应超过壁厚的10%，且不大于1mm。作业时膜式壁内外均派人监测，避免单面监测造成的另一方面错边量失控。d.点固前，管端内外1015mm处，应清除油垢和铁锈，直至露出金属光泽。e.点固时,每片膜式壁均从两端向中间对称点焊,应首先点固间隙小的焊口,间隙较大者可暂时不点焊,由于点焊时,对口间隙会不断收缩,随着点焊的不断进行,其间隙收缩到规定的范围内,再点固,点固时每道焊口必须双面点固,点焊点冷却后,方可拆除楔子等调整工具.双组双人对称互补焊接技术膜式壁

15、管屏管与管之间间距为14.5mm,焊口处仅留出40mm的空间未密封,焊接空间小,焊接位置差,针对这种密集管排结构,采用双组双人对称焊接,两焊工分别位于膜式壁管屏两侧, 在每道焊口的组对位置引弧,焊接方向一致,焊接位置相互对应,收弧于另一焊工的引弧点.两焊工技能水平应相当,焊接电流、焊接电压、焊接速度力求一致。两名焊工里外配合焊接，避免了焊工爬进爬出炉膛次数，减少了劳动强度，提高了焊接速度。复合管焊接复合管的焊接若焊接材料选择不当或焊接参数不对时，焊缝易被严重稀释，形成马氏体淬硬组织。铬镍强烈渗入碳钢基层面引起严重脆化，并产生裂纹。高温下碳的扩散，在复合层侧交界区形成高 硬度的富碳层，产生脆性组

16、织，使焊接接头塑性下降也使焊接接头的耐蚀性下降。 复合管采用分层独立坡口，碳钢层用手工钨极氩弧焊，复合层用手工电弧焊堆焊技术。图3焊接位置图内侧碳钢层采用手工钨极氩弧焊，焊接时操作方便容易，又避免对复合层造成损伤。焊接质量高，内部清洁度高，表面成型好，焊口表面无需再处理即可进行复合层焊接。复合层焊接采用堆焊工艺，在焊件表面获得具有耐蚀性能的熔敷金属。采用手工电弧焊堆焊，其优点：设备简单，操作灵活；采用低电压、小电流、快焊速，大大降低熔深，减少稀释率和合金元素的烧损。 焊接参数(1) 一般管坡口形式见图4及参数见表6ab图4 管壁坡口形式p表6方法ab（mm）p（mm）氩电联焊300350131

17、1.5氩弧焊300350120.51 (2) 复合管坡口形式见图5、图6及焊接工艺参数见表7、表86.532.5170337.51.52管壁碳钢层焊缝D1234管壁不锈钢层图5 复合管的碳钢层与复合管的不锈钢层焊接a 复合管管壁焊缝坡口尺寸b复合管剖面焊缝焊接 表7焊道焊接方法焊材及规格电 流(A)电 压(V)焊 速cm/min1-2手工钨极氩弧焊ER80S-G 2.090-12012-184-84-6手工电弧焊E309L-162.450-8018-226-10b复合管剖面焊缝焊接12456管壁碳钢层管壁不锈钢层D6.532.5170337.51.52图6 复合管的不锈钢层与复合管的不锈钢层焊

18、接焊缝a 复合管管壁焊缝坡口尺寸 表8焊道焊接方法焊材及规格电流(A)电压(V)焊速cm/min1-3手工钨极氩弧焊ER80S-G2.090-12010-184-84手工电弧焊E309L-16 2.450-8018-225-10其他改进措施：a采用新机具：购置六台北京时代逆变氩弧焊机和10台专用内磨机，在同等焊接条件下，提高了引弧和收弧时的焊接质量。 还购买了一台四川杰特机器有限公司出品的3DY750-SM电动试压泵，缩短了试压时间。b在进行炉膛下部水冷壁安装时，利用设计的炉膛检修平台，将炉膛内作业分成两个空间，使交叉作业在完全可控状态下进行施工，作业面可安全的同时铺开。同时、级过热器安装，改

19、为进行平行交叉作业。5实施效果：我们课题小组研制的新工艺：假想基准面找正法；反变形组合吊装工艺；“品”字型炉顶管内填丝法焊接工艺、循序调整间隙组对、双组双人对称互补焊接工艺，复合管焊接单坡口改为独立坡口工艺等几个方面创新成果，成功地在1204tds/d碱炉中的应用推广，取得了良好的效果。安装质量满足了奥斯龙技术标准和国家规程、规范要求，工期、质量、成本目标都确保实现。炉本体焊接后尺寸偏差满足了奥斯龙技术标准汽包I、II级省煤器、锅炉管束及炉膛检验尺寸见表9： 表9项 目偏差名称偏差量mm允许偏差mm汽 包纵向中心线+45横向中心线05水平度12标 高+15I级省煤器纵向中心线-25横向中心线0

20、5组件对角线68II级省煤器纵向中心线-35横向中心线15锅炉管束纵向中心线-45横向中心线05组件对角线310炉 膛纵向坐标偏差-25横向坐标偏差45炉顶对角线610炉底对角线210中部对角线（max）510炉受热面管接头探伤检验情况锅炉本体受热面管对接焊缝均为100%RT检验，按GB3323-87射线评定标准，II级为合格。碱炉锅炉本体受热管焊接为12793个达因，焊口数为5283道，合金钢焊口占60%，经2001年11月15日最终透片统计，共拍片14892张，一次合格率达98.7%，其中I级片率达73.3%。复合管焊接以良好的施工工艺，合理地焊接措施，创造了一次焊接合格率100%。2001年12月28日试压一次成功。照碱炉烘炉、化学清洗、72小时试运行一次过关，于2002年7月3日一次投料成功.1204tds/d碱炉施工质量受到业主和齐鲁监理工程公司的高度评价，先进合理的施工方法使工期比计划提前58天，节约价值超过元，为公司创造良好的经济效益。6推广应用前景1204tds/d碱炉施工工艺在国内同行业施工中处于领先地位，适应强，经济效益显著，具有很好的推广应用价值，可在碱炉、类似结构的中小型电站锅炉及其它工业锅炉安装、修理、改造中显示很强的优越性和技术上的先进性。