加热炉冷却水管（通用4篇）
加热炉冷却水管 篇1
摘要：在生产运行过程中,压力容器和管道在有压力的情况下一般不宜进行补焊,原因有两个:其一,是熔融的金属在没有彻底凝固,强度未达到时,有可能被喷出的泄漏的介质喷跑,其二,是泄漏的介质本身也有可能威胁到施工人员的人身安全,尤其是易燃易爆的泄漏介质,更难在带压态下补焊,但是在实际生产中,压力管道泄漏总是难免的由于各种原因难免会产生泄漏,如果采用常规方法进行处理需先中断生产再作业,如果停产会造成很大损失及浪费,为减小对生产过程影响,本文介绍了在生产过程不间断情况下对压力管道设备进行焊接的技术经验。
关键词：压力管道,轴向裂纹,补焊
0前言
在轧钢生产厂中,钢坯的原料加热炉是常见的设备,加热炉炉门由冷却水管与钢板组合焊接而成,内壁镶有耐火砖,冷却水管在炉门边缘穿过,有进出两条通道,冷却水进入冷却水管进行循环降温,形成一套降温系统,防止炉门因高温而损坏。由于生产过程中炉门频繁起落,有时会因炉门提升速度与取钢机取臂不同步而发生碰撞,极易损坏炉门水管发生开裂,造成冷却水泄漏冷却效果不好,炉门长时间温度过高而烧废。正常情况下需要关停炉火,关闭水阀门后进行补焊修复,这样会影响生产造成巨大经济损失。因炉门被取钢机取臂撞坏,被迫停炉,待修复,重新开炉,耗时通常会达到十几个小时,造成巨大经济损失,这就要求维护人员尽可能的在不影响正常生产,不关闭加热炉的带着一定压力情况下及时快速的将其修复进行。
1焊接性分析
1.1焊接性分析
经过现场实践了解加热炉炉门冷却水水管为一般都为20g钢,20g属于优质碳素钢,根据碳当量可知,其焊接性较好,采用通常焊接方法为焊条电弧焊焊接,焊后不易产生淬硬组织或裂纹,可选用普通E4303型焊条即可,焊条直径选择2.5mm和3.2mm。
1.2补焊的难点
炉门水管损坏,多为撞击产生裂纹,冷却水会在内部压力作用下从裂纹处喷出,在这种情况下进行补焊的难点是焊接电弧的吹力小于水的压力,补焊时焊接电弧一接触高压喷出的水流,熔化的熔滴就会被迅速吹跑,使电弧不能稳定燃烧,无法进行焊接,还有可能使漏点扩大,因此先把水压尽量调小至水是慢慢渗流的状态,但不能关停,如果彻底关闭,会使炉门内部残余水,在高温作用下迅速生成蒸汽,蒸汽迅速膨胀,沿裂纹处喷出极容易伤人,严重时可产生爆炸,造成人身伤亡事故。
1.3补焊原理
在正常情况下,两块平板在自由状态下两端固定对接焊时,两板之间的间隙会随着焊接的进行逐渐缩小,这一现象主要在焊接热源作用下,焊件发生收缩变形,在焊缝不长的情况下,焊缝的横向缩短是主要的,并且焊缝的横向收缩量随焊缝的宽度增加有所增加。实际生产中,延管道轴向方向裂纹的形状,从任意一端到中间最宽部分,与对焊平板时的对焊间隙张开的角度非常近似。我们根据焊缝收缩的规律,合理地应用到压力管道裂缝的补焊工作中,掌握焊接速度,利用焊缝收缩产生的应力,使裂缝局部收缩无泄漏,补焊时只焊已收缩不漏的部分。
2焊接工艺操作
补焊前先在裂缝的一端未损坏的工件金属上焊一段30-50mm长的焊缝。这段焊缝冷却后所产生的横向收缩应力就能使裂缝自这一端开始有2-15mm的一小段完全收缩,达到无泄漏,待焊缝冷却,药皮颜色由红变暗,就可以补焊该段收严的裂缝,不要图快,补焊时只焊已收严,不泄漏的部分,焊接方向是从裂纹处向裂纹起始端部焊接,并采取补焊一段,收缩一段,收缩一段,再补焊一段,这样反复进行,,直到最后形成一个漏点,漏水压力也会增高过高,难度加大,可先用铁锤敲击漏点使其密实再进行补焊,焊接时可在漏点处周围先焊成环形焊肉,之后再把环形内部逐步填满,切记,不要贪快,直接把电弧直接对着漏点,这样会引起剧烈反应飞溅伤人,也可造成烧穿使漏点加大。此时引弧和收弧速度要加快,快速均匀点焊,使熔滴快速凝固,等彻底凝固冷却后在进行二次,三次的加焊。这种方法是利用了金属焊接时产生物理变形的一种补焊方法,它一般适合于裂纹缺陷,但不适合夹渣气孔等点状泄漏的补焊。
2.1操作要领
引弧,对已收缩的一段补焊时,宜采用接触式引弧并引弧点一定要落在以收缩的那一小段裂纹上补焊时,可先在待焊部位与裂纹中心间立一块100mm×100mm的挡板如图所示,挡板与水管接触的部位用气割切按水管的弧度大小割成弧状,这样可以使挡板与水管更严密结合,可以起到阻碍漏水向待焊部位涌动影响焊接,由于裂纹的收缩量有限,每次补焊的长度要很短,在2-15mm之间甚至接近点焊,因此要求运条动作要简便,迅速,焊条沿裂纹直线移动稍有前后摆动,动作要快电弧要压低在2-4mm为宜,防止形成过多的液态金属,形成焊瘤造成未熔合,给下一道工序造成不便,同时要注意控制熔深,一般为被焊工件40%左右工件薄时,注意不要烧穿,焊缝表面外观不一定要美观,主要是补住漏点为目的,因此在补焊收缩的那一小段时,应认真观察裂纹的收缩情况,确认下一步补焊的长度,不要图快,继续补焊时,要严格控制焊接的长度,确保电弧处在收缩范围内。
熄弧,每次补焊一小段,熄弧点都应落在已冷却的焊缝金属上并填满弧坑。
2.2焊条角度
当泄漏水压力小于0.1MPa时焊条角度为垂直焊缝表面,与焊缝间夹角接近于90°,当泄漏水压力在0.1-0.2MPa焊条与裂纹角度为70°-80°。焊条应正对裂纹表面,防止焊偏。
2.3焊接电流
第一层焊接时焊接电流应比正常焊接电流略大30-50A,以增加电弧的吹力和铁水熔滴附着力,提高融合性,提高熔池及母材的温度。加焊第二层时焊接电流应比第一层略小,焊接盖面层时,电流应调至小于补焊时但比正常大一些。
2.4焊接层次
一般情况下,第一遍焊后焊缝表面不够美观平整,难免会有一些缺陷,可再加焊两遍,把之前的焊瘤烧掉,未熔合,焊肉过高等缺陷消除,必要是可用角向磨光机打磨,再进行加焊,一般需焊不低于三遍。最后一遍运条范围可略大一些,达到焊缝更平整牢固。必要时可在焊缝处加焊一道加强筋横跨焊缝,防止焊缝二次裂开。
3结束语
本文阐述了当管道产生裂纹泄漏时,不需要停产,在带压状态下,通过分段收缩,分段焊接的方法进行补焊修复,一般用工时间在1.5小时左右,大大节约了工作周期时间,不影响正常生产,增加了经济效益。
加热炉冷却水管 篇2
王珊珊
本节课在学生的动手能力上其实可以锻炼的部分很多，但是在实际教学中，由于自己缺乏经验，怕课堂纪律问题，没有大胆的让学生自己动手操作，整节课都是我自己在做演示实验，学生只能通过看来感受，没有自己真正体验，缺少探究的成分。
整节课也太单调，虽然在教学目标上基本能达到，但是很多东西并没有以学生为主，这是以后要注意的，就算再小的实验，也要让学生在课上自己动手操作，才能对现象更敏感，更能把握索要掌握的知识。
加热炉冷却水管 篇3
安阳钢铁集团公司第一轧钢厂现有φ300 mm、φ260 mm和φ400 mm三个轧钢生产机组,其中棒材生产机组两个( 分别为φ300机组和φ260机组) ,型材生产机组一个( φ400 mm) 。棒材机组主要生产φ12 mm - φ32 mm圆钢和热轧带肋钢筋6个品种, 30个规格; 型材机组主要生产角钢、槽钢和中圆钢4个品种33个规格,与其配套的三座加热设备为三段连续推钢式加热炉,加热钢坯为120 mm×120 mm×4 700 - 6 000 mm的连铸坯。三座加热炉设计加热能力分别为70 t/h、65 t/h和70 t/h,炉顶冷却水管冷却方式采 用强制循环水 冷式。纵水管使 用φ127 mm×25 mm的20号无缝钢管,水流方向为炉头进水,炉尾出水的逆流方式。加热段纵水管采用横水管和组合立柱支撑,预热段部位采用整体基墙支撑。三座加热2006年至2014年共发生水管断裂事故22次。主要表现在:
1) 断裂点主要集中在加热段和预热段交界处及预热段水管上方;
2) 非焊接处滑轨下方和两滑块之间;
3) 点火烘炉、正常生产和降温停炉期间都出现过;
4) 正常生产时耗水量升高,水位波动大。
2 水管断裂原因分析
2. 1 冷却水管材质的影响
三个机组加热炉冷却水管均采用20#无缝钢管作为滑轨的冷却水管,虽然塑性比较好,但是强度和硬度比较低。从断口处取样进行了化验分析,发现管道材质的化学成分符合要求,力学性能也在强度范围之内。因此,由于材质问题导致的水管断裂原因判断可以排除在外。水管化学成分和力学性能见表1,表2。
2. 2 软水变质产生水垢,水管壁腐蚀严重
300 mm、400 mm机组共用一个水泵房,一部冷却塔的循环方式,使用工业水预防突发事故的发生, 而260 mm机组使用一个水泵房,一部冷却塔循环方式,并使用一个水塔预防突发事件的发生。由于生产紧张,检修时间短,检修周期比较长,冷却水管绝热包扎层脱落严重,水温较高,尤其是夏天,水温最高可达72℃。正常生产时,随着冷却水温度的升高,某些容易结垢的盐( 如硫酸钙、硫酸镁、硅酸钙) 溶解度与温度成反比,温度升高时溶解度急剧下降。再加上不同盐类相互作用( 如碳酸钠和氯化钙相互作用生成碳酸钙) 或受热分解( 如碳酸氢钙和碳酸氢镁受热分解成碳酸钙和氢氧化镁) 形成沉淀物。由于沉淀物导热性能差,处于水管受热面水侧,水管内壁与水的热阻增加,水管内壁得不到内侧水的很好冷却。水管外壁长期处于1 200℃以上高温加热环境内,加速了水管的腐蚀过程,使水管壁快速变薄。而在高温条件下,金属强度降 低,低碳钢在315℃时机械强度达到其屈服点,450℃后金属开始产生高温蠕变,局部温度过高,变形,鼓泡,破裂甚至爆破,造成应力集中使水管断裂。
2. 3 急冷急热,造成水管应力集中
本厂三个生产机组由于受集团公司经营和生产结构调整的影响,对标挖潜,增产增效,各机组产量大幅度提升至90万吨/年、58万吨/和95万吨/年, 加热炉生产能力也由原来的70 t/h、65 t/h和70 t/h提升至平均120 t/h、130 t/h和105 t/h,加热能力大幅度提高,与轧机生产能力不相匹配的矛盾也日趋显著,就需要强化加热和压缩各种生产停顿,缩短检修时间和工期,延长检修周期,以此来提高作业率和作业时间。在换辊和事故处理过程中,快速升温、降温,加上待轧温度制度的限制,从700℃至1 320℃之间进行升、降温操作,检修停炉和点火烘炉过程中更甚。由于经常急冷急热使金属产生温度差,产生温度应力,过程中应力无法释放,在金属管壁最薄弱处产生应力集中,为冷却水管的变形和断裂埋下了伏笔。
2. 4 整体基墙设计不合理
加热炉设计为三段加热,前半部10米左右为均热段和高温加热段,后12. 62米左右为预热段,均热段采用架空炉炕结构,加热段纵水管采用横水管和组合立柱支撑,预热段部位采用整体基墙支撑。预热段基墙采用下部为粘土砖砌筑,纵水管下方垫管托,管托与基墙之间用斜铁楔紧焊接后包扎耐火材料封闭,纵水管两头固定( 见图1) 。在升温和降温过程中,水管上下两部分温差较大,升降温速度不一致,上半部分受拉应力,下半部分受压应力,从而使水管变形不均,造成断裂。
2. 5 停、点炉过程中掏钢温度过高,出钢操作方法 不当
由于停炉检修受检修时间和生产条件的限制, 为了保证检修工期,节省检修时间,加快降温速度, 停炉时提前将掏钢架顶入炉内,把炉内钢坯推出以供轧机轧制,待炉内钢坯被轧完后再将掏钢架从炉尾拉出来。由于掏钢架是压在炉内中间两根纵水管上,在推钢的中、后期,中间两根水管炉尾部分比炉头部分受载荷轻,两边两根水管炉尾部分处于自由状态; 炉头部分四根水管均承受钢坯的重量,导致水管前后受力不均,变形比较大。而低碳钢在315℃以下,虽然长期承受载荷,但其机械性能基本无明显变化; 而在315℃以上,其机械强度达到其屈服点, 载荷超过极限强度时会发生缓慢塑性变形,继续增大时导致金属开始产生蠕变。因为掏钢时炉温一般都在900℃左右,远远高于315℃,掏钢的中后期,水管受力不均,产生大的变形。检修结束后,装钢过程当中,水管被压平,又产生冷变形。两者共同作用后,水管材质超过其极限强度时机会发生破裂漏水。
2. 6 滑轨与水管材质不同
由于水管使用20号钢,而滑轨使用镍铬合金。加热时二者发生热膨胀,700℃时20号钢的热膨胀系数为12. 28×10- 6/ ℃ ,镍铬合金的热膨胀系数为14. 5×10- 6/ ℃ ,两者的膨胀系数不一样,两块滑轨中间位置受到压应力,滑轨与水管联接处表面上方受拉应力,下方受压应力,受力增加,导致水管受力不均,超过强度极限时产生断裂。
3 技术改进及措施
3. 1 防止软水变质产生水垢,水管壁腐蚀严重的措施
为了防止水管内软水结垢,严格控制供、出水温度,使之小于55℃,; 保证排污的次数和时间,检修时清理冷却塔等供水设备,; 并对水管进行打压冲洗,清除水管内的水垢,同时定期更换炉内水管。
3. 2 防止急冷急热,造成水管应力集中的措施
为了防止换辊和事故处理过程中,快速升温、降温,造成急冷急热使金属产生热应力,过程中应力无法释放,在960℃以上升、降温时,升、降温速度不得超过200℃ /h,300 ~ 960℃时,升、降温速度不得超过100℃ /h,300℃以下,升、降温速度 不得超过50℃ / h。烘炉过程中,严格按照烘炉曲线进行烘炉。小修时烘炉时间不得少于1天,中修时烘炉时间不得少于3天,大修时烘炉时间不得少于5天。同时对水管的绝热包扎要完整,脱落严重时要及时更换, 并将原来的莫来石块包扎改为锚固件、绝热纤维毯和防爆浇注料组合整体浇注,防止水管裸露造成的局部温度过高,产生热应力。
3. 3 基墙的改进
高温段仍然使用纵水管、横水管和组合立柱结构,预热段水管基墙由原来的一体式改为点式基墙, 也就是将原来的基墙拆分成每1. 2米设置一段基墙,基墙的尺寸为580 mm×460 mm。四根水管基墙位置处于同一条直线上,且斜铁楔打紧在管托与基墙中间,并进行焊接。
3. 4 掏钢方式的改进
为了防止掏钢过程中水管受力不均,产生较大的变形,检修结束后压钢负载过大造成水管断裂,在炉温降低到300℃以后再进行掏钢作业。
3. 5 滑轨与冷却水管结构的改进
对滑轨在水管上的布置进行优化,在高温段滑轨交错布置( 见图2) ,预热段滑轨和水管之间使用马鞍式结构( 见图3) 。这样在高温段滑块不再一条直线上,调整了滑轨间距,既减少了“水管黑印”,提高了加热质量,又防止了应力过大; 在预热段使用马鞍式结构,有效的增大了受力面积,降低了应力,防止了应力集中的出现。
4 改进后效果验证
改进后经过一年多的运行,检修中对滑轨进行测量,所有滑轨的标高均在设计标准之内,再没有发生冷却水管严重变形和断裂事故,杜绝了水管断裂事故的发生。同时,由于降低了事故率,提高了生产率和产量,提升了经济和无形效益,取得了良好的结果。
5 结束语
通过控制加热炉冷却水管中水质、升降温速度, 改变掏钢方式,改进基墙的和滑轨与水管结构,有效的防止了冷却水管严重变形和断裂事故的的发生。虽然采用马鞍式结构增加了热损失,但是炉子的实际作业率提高,延长了加热炉冷却水管的使用寿命, 节约了成本,提高了生产率和轧机的日历作业率,提升了经济效益和社会效益。
摘要：在分析了加热炉冷却水管断裂原因的基础上,通过加热炉冷却水管中水质和升降温速度的控制,掏钢方式的改变,基墙和滑轨与水管结构的改进,有效地防止了冷却水管严重变形和断裂事故的发生,提高了生产率,延长了冷却水管的使用寿命,节约了成本,提升了效益。
加热炉冷却水管 篇4
初期冷却温控的最终目的就是通过温控措施降低混凝土的最高温升, 使混凝土温度场更趋于均匀, 以防止出现过大的温度剃度导致温度裂缝[4,5]。为了得出影响初期冷却效果的主要因素, 我们将对影响冷却水管的各项参数进行分析。水管冷却效果影响因素的分析主要包括水管的管径、水管间距、管材和冷却水温等。
1 计算模型和计算参数
1.1 计算模型
大体积混凝土水管冷却分析是为了分析各种温控措施对温度场影响, 给实际工程的仿真计算提供有益参考。计算模型是以某大体积混凝土结构为原型, 计算模型如图1-1。
1.2 计算参数
温控仿真计算采用的主要参数如下:
2 水管冷却效果影响因素分析
2.1 冷却水管直径对冷却效果的影响
2.2冷却水管间距对冷却效果的影响
2.3冷却水管材料特性对冷却效果的影响
2.4冷却水温对冷却效果的影响
3 结论
通过以上计算分析可以得出:通过增加管径来加大冷却速度或降低冷却幅度效果不明显;水管间距对冷却效果比较明显, 但管距减小的同时也使管材耗量相应增加;管材的不同也会产生不同的冷却效果, 但因考虑成本和铺设难度;冷却水管通水水温对结构施工期温度场影响较大, 特别是温度较低的冷却水, 其降温效果更明显, 但这样会增大制冷的成本。由于混凝土温度场是瞬态和非线性的, 又受到冷却水管和混凝土内部的热交换、结构表面的散热等因素的影响, 大体积混凝土结构温度场计算非常复杂和困难。本研究运用有限元法, 对埋有冷却水管的大体积混凝土温度场进行三维仿真分析, 为确定经济合理的冷却水管布置方案提供理论参考。
参考文献
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