淺談如何提高噴火梁的焊接質(zhì)量

李永平

摘要：噴火梁是梁式石灰窯的核心部件，由于長(zhǎng)期處于1000度以上的高溫環(huán)境下工作，并且使用條件較差，容易出現(xiàn)焊縫開(kāi)裂而漏油的問(wèn)題。所以，對(duì)焊縫的焊接質(zhì)量和梁體形狀要求較高。通過(guò)采取相應(yīng)的工藝措施，使噴火梁的質(zhì)量不斷提高，現(xiàn)在已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，接近國(guó)際水平。

關(guān)鍵詞：噴火梁，石灰窯，焊接質(zhì)量

噴火梁是梁式石灰窯的核心部件，它由噴火梁梁體和燒嘴兩部分組成。由于長(zhǎng)期處于1000度以上的高溫環(huán)境下工作，并且使用條件較差，容易出現(xiàn)焊縫開(kāi)裂而漏油和燒嘴燒壞后更換兩個(gè)問(wèn)題。所以，對(duì)焊縫的焊接質(zhì)量和梁體形狀要求較高。但是，由于噴火梁本身的焊縫密集（每根工字型梁焊縫有近30條）、焊接尺寸長(zhǎng)（每根梁長(zhǎng)度在5-7米左右），結(jié)構(gòu)復(fù)雜（雙腔結(jié)構(gòu)、蛇形油路），重量大（每根重量在2-3噸）等特點(diǎn)，所以，在制作起來(lái)難度很大。尤其是噴火梁的焊接質(zhì)量和梁體變形是困擾技術(shù)工藝和生產(chǎn)制作人員的難題。為了攻克這個(gè)難題，我和我的同事做了大量的研究、試驗(yàn)，并在實(shí)踐中取得了很好的效果。現(xiàn)在，我將我的經(jīng)驗(yàn)介紹如下，希望能對(duì)同仁有所幫助。

1. 基本細(xì)節(jié)的控制

制作噴火梁的要求應(yīng)高于普通非標(biāo)設(shè)備，要細(xì)致到各個(gè)工序的控制。否則，累計(jì)的誤差會(huì)導(dǎo)致最終成品的形狀無(wú)法控制。具體要做到：

1.1 下料尺寸的控制：噴火梁的面板下料采用數(shù)控多槍同時(shí)切割，并且在每切割2米左右留一個(gè)斷點(diǎn)，以減小切割變形。每塊板料嚴(yán)禁拼接，減少焊縫等不利缺陷的產(chǎn)生。對(duì)孔板的加工，采用先開(kāi)孔后下料的方式，以減少由于板的變形而影響開(kāi)孔的精度問(wèn)題。在面板切割的時(shí)候，將面板寬度尺寸適當(dāng)加寬3-5mm，為后道齊邊工序留有加工余量。

1.2 機(jī)加工序控制：在面板下料完成后，一定要先校形。在形狀合格后，才允許放到銑邊機(jī)上加工。首先要齊邊，將面板兩側(cè)齊至設(shè)計(jì)尺寸。其次是銑坡口。調(diào)整銑邊機(jī)上銑刀的角度，銑至滿足設(shè)計(jì)要求的尺寸。在齊邊和銑坡口工部時(shí)，要逐漸銑至要求尺寸，避免由于一次吃刀量過(guò)大而損壞設(shè)備和引起面板的反彈變形。

1.3 組對(duì)工序控制：組對(duì)質(zhì)量的好壞，直接影響著噴火梁的焊接和變形情況，因此，該工序非常重要。組對(duì)間隙的控制很關(guān)鍵，可以采用制作適當(dāng)?shù)墓ぱb來(lái)控制。組對(duì)時(shí)的點(diǎn)焊一定要規(guī)范，并且盡量做到梁體的左右對(duì)稱、間隔均勻。

1.4 焊材烘干控制：焊接用的焊條、焊劑等一定要按規(guī)定做烘干處理，否則會(huì)帶來(lái)焊縫的內(nèi)在缺陷。在焊條烘干后，一定要放在保溫桶內(nèi)，隨用隨取。對(duì)需要二次使用的焊條，也一定要經(jīng)過(guò)烘干，并且焊劑用40目以上的篩子過(guò)篩后方可使用。

1.5 焊接參數(shù)控制：焊接參數(shù)的選擇，在通用焊接工藝的指導(dǎo)下，主要通過(guò)焊接試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，找出最佳的焊接參數(shù)來(lái)執(zhí)行。

2. 對(duì)影響焊接變形因素的環(huán)節(jié)重點(diǎn)控制

對(duì)減少焊接變形控制上，我們主要從兩個(gè)方面進(jìn)行：一是減少產(chǎn)品焊接變形的發(fā)生因素；二是對(duì)已經(jīng)發(fā)生變形的產(chǎn)品進(jìn)行校形處理。重點(diǎn)是控制前者。

2.1 減少產(chǎn)品焊接變形的發(fā)生因素

2.1.1 減少焊接量：由于噴火梁本身具有焊縫密集、焊縫尺寸長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此減少每條焊縫坡口的角度，對(duì)減少梁體焊縫的焊接質(zhì)量影響明顯。同時(shí)，也降低了焊縫缺陷產(chǎn)生的幾率，節(jié)省了焊材，降低了人工、設(shè)備、用電量等的消耗，也減小了梁體的變形量。為此，我們進(jìn)行了多次焊接試驗(yàn)，使焊接坡口角度減小后，保證焊接的強(qiáng)度不變。同時(shí)，焊接參數(shù)也相應(yīng)作出合理的調(diào)整。最終，達(dá)到了理想的效果。

2.1.2 改進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)：T型噴火梁的翼邊，在老結(jié)構(gòu)中采用的是鑲嵌板條后塞焊的制作方式，在窯內(nèi)高溫燃燒的環(huán)境中使用后，容易發(fā)生燒損而漏油事故。經(jīng)過(guò)分析原因，發(fā)現(xiàn)是由于部分焊縫容易出現(xiàn)未熔合缺陷導(dǎo)致的，該結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的弊端。在經(jīng)過(guò)多方研究后，將此處改為翼板結(jié)構(gòu)形式。結(jié)果，焊接缺陷減少了，焊縫質(zhì)量提高了，漏油現(xiàn)象也控制住了。但是，新結(jié)構(gòu)在噴火梁的翼邊兩側(cè)各增加了一道焊縫，使焊接量增加了，焊接變形較大。為了改善噴火梁的外觀，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部燒嘴的互換，我們對(duì)該處結(jié)構(gòu)再次進(jìn)行了改進(jìn)。將上內(nèi)面板改為L(zhǎng)形狀，采用機(jī)加工成型。此結(jié)構(gòu)不但減少了焊縫及焊接量，還大大減少了焊接變形量，使噴火梁整體上更加美觀。

2.1.3 調(diào)整組裝順序：在側(cè)內(nèi)面板的上部由于焊有十幾個(gè)噴口位置的扁圓環(huán)，增加了焊接量和焊接的不均勻性因素，導(dǎo)致梁體內(nèi)腔經(jīng)常發(fā)生彎曲變形，增大了內(nèi)應(yīng)力。我們經(jīng)過(guò)研究其特點(diǎn)后，對(duì)傳統(tǒng)的組裝順序進(jìn)行了調(diào)整。改為先將扁圓環(huán)和側(cè)內(nèi)面板組焊在一起，校形合格后，再與上下內(nèi)面板組對(duì)。這樣既減少了變形，又避免了強(qiáng)力組對(duì)，減小了內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。

2.1.4 改變焊接順序：由于焊接變形具有絕對(duì)性，利用變形的互相制約來(lái)控制變形，是我們一直在研究的問(wèn)題。我們?cè)趯?shí)踐中，也總結(jié)出了一些方法。噴火梁是一種方正的腔體式結(jié)構(gòu)，我們將組對(duì)好的腔體，采用對(duì)角順序焊接，焊后梁的形狀要比按順時(shí)針或逆時(shí)針順序焊接效果好。在此基礎(chǔ)上，我們又近一步發(fā)現(xiàn)，采用同向焊接方式，梁體的變形會(huì)更小，成型效果更好。在焊接面板兩側(cè)多個(gè)扁圓環(huán)時(shí)，我們又采用跳躍式焊接、從中間向兩邊同時(shí)焊接等方式，同樣收到了非常好的效果。

2.1.5 加設(shè)工藝板：工字型梁的工字結(jié)構(gòu)由于板材厚，焊接量大，焊完變形較大。為了減小變形量，我們?cè)谄渖舷旅姘迳戏謩e添加了多塊工藝板，并對(duì)工藝板的尺寸、規(guī)格、焊接要求、組焊間距等方面進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。經(jīng)過(guò)工藝板的固定，梁體上下面板的變形情況得到了明顯改觀，滿足了設(shè)計(jì)要求。工字型梁的下內(nèi)面板由于其窄而長(zhǎng)，采取懸臂單側(cè)焊接，在焊后出現(xiàn)上翹且波浪式變形，直接影響到腔體燒嘴的高低不平和與噴口的配合情況。經(jīng)過(guò)研究，我們也為其量身定做了工裝。在下內(nèi)面板下側(cè)增加了與腔體高度相等的板條，并在下面板與下內(nèi)面板之間增加了多處[形狀的可調(diào)整工藝板卡具。這樣既防止了懸臂焊接的上翹現(xiàn)象，又避免了下內(nèi)面板的波浪式不規(guī)則變形。

2.1.6 采用預(yù)變形：對(duì)于方形噴火梁結(jié)構(gòu)，由于其火焰噴口在下部，并且數(shù)量較多，口徑較大，導(dǎo)致上下面板處焊接量嚴(yán)重的不對(duì)稱。在下部的噴口焊接完成后，梁體就會(huì)出現(xiàn)40-60mm的上拱現(xiàn)象。為了改變這種不良變形，我們將梁體的側(cè)面板在組對(duì)前采取了下?lián)鲜降念A(yù)變形措施。隨著焊接過(guò)程的進(jìn)行，梁體變形與之前做的預(yù)變形逐漸抵消，直至最后焊接完成后，兩者完全抵消，梁體成直線形。

2.2 對(duì)已經(jīng)變形的產(chǎn)品進(jìn)行校形處理

2.2.1 壓力矯正：壓力矯正主要采用壓力機(jī)、千斤頂和手工錘擊的方法。對(duì)于采用千斤頂矯正時(shí)，可以制作2個(gè)以上的門字形框架，用對(duì)角放置的千斤頂與變形方向反向逐漸用來(lái)，至矯形稍過(guò)些為好（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)使矯過(guò)的尺寸不超過(guò)回彈量為好）。對(duì)于成品后的頑固變形，可采用退火后加壓力矯形，效果會(huì)更好。

2.2.2 熱矯形：熱矯形是利用火焰進(jìn)行局部加熱以期冷卻收縮后引起新的塑性變形來(lái)抵消已經(jīng)產(chǎn)生的焊接變形，用以達(dá)到矯正焊接變形的目的。火焰矯正采用氧—乙炔火焰，加熱時(shí)一般采用中性火焰。我們對(duì)梁體面板的矯形，多采用兩種方式：線狀加熱和三角形加熱。加熱溫度不超過(guò)730℃（呈褐紅色至暗櫻紅色），用眼睛觀察加熱部位的顏色來(lái)判斷加熱的大致溫度。T型梁焊后產(chǎn)生翼板的角變形和整梁的彎曲。合理的順序是應(yīng)先矯正角變形，再矯正側(cè)彎，最后矯正上拱或下?lián)系淖冃危皇窍喾错樞颉Ｔ诨鹧娉C正的加熱位置通常都遠(yuǎn)離焊縫，矯正區(qū)焊縫處的焊接殘余應(yīng)力狀態(tài)基本保持不變。并且注意，在火焰矯正噴火梁過(guò)程中，禁止采用水急冷的方式。

除以上的控制措施外，在制作過(guò)程中，還可以采用增加工序間的矯正、多道焊時(shí)采取錘擊釋放應(yīng)力等措施。在整個(gè)制作過(guò)程中，內(nèi)腔形狀的控制是關(guān)鍵。前道工序不合格，不得轉(zhuǎn)入下道工序。否則，誤差累計(jì)起來(lái)將造成嚴(yán)重變形。

3. 效果：

由于采取了以上措施，使噴火梁的質(zhì)量不斷提高，現(xiàn)在已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。我相信，通過(guò)我們不斷的努力，肯定會(huì)使我國(guó)的噴火梁制作水平達(dá)到國(guó)際上弗卡斯梁的制作標(biāo)準(zhǔn)。