非标设备――炼钢高炉中间料仓制作技术研究

摘要：炼钢高炉除尘系统的中间料仓是典型的炼钢系统非标设备，其具有结构复杂，质量要求高，制作难度大等特点。文章从工艺流程、焊接要求、检验方法等方面详细地描述了料仓的制作方法，指出了非标料仓设备制作的关键要点，为将来类似的非标设备制作提供了良好的经验和方法。

关键词：非标设备；中间料仓；制作工艺；焊接工艺；压力测试；炼钢高炉

中图分类号：TU992 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）07-0050-04

俄罗斯利佩茨克NLMK7#高炉制造工程中有许多非标设备的制造，其中以中间料仓的制作最为复杂，既属于非标设备范畴，又要按高标准的压力容器要求进行制作。这对于我公司来说，是一个挑战，但也是一种机遇，由传统钢结构制作向高标准的非标设备制作转型的机遇。我公司经过精心的技术准备，严格的制作要求，终于克服了各种技术难关，向客户交了一份满意的答卷。

一、工程概况

俄罗斯利佩茨克NLMK7#高炉中的中间料仓是整个煤气清洗系统的核心设备，经过加压、吹扫、排灰等一系列的过程，将煤气中的杂质清除掉。其主体钢材材质为：16MnR、20g，所有焊缝为一级焊缝，不许存有任何缺陷。在交付使用前，需经过压力检测合格后方可出厂。

中间料仓的主要技术指标：工作压力为11kg/cm2，设计压力为16kg/cm2，试验压力为16kg/cm2，而试验压力介质为水。

二、制作技术准备

（一）材料选择

由于是国外工程，设计图上所给的材料全部是按国外标准和牌号给定，为了降低成本及制作方便，需要将其所给材料转换成相对应的国内钢材牌号，如表1所示：

表1 中间料仓材料牌号及标准国内外对应表

名称 国外牌号及标准 国内牌号及标准

钢板 S235JRG2 EN 10025 Q235B GB/T700-1998

钢板 P355 NH EN10028/-T3 16MnR GB6654-1996

无缝钢管 P235JRG2 EN 50112 20g GB713-1997

对于焊材，根据焊接要求及压力容器焊接规程，本论文选用焊丝H10Mn2，焊剂HJ431。

（二）焊接工艺评定

为了保证此次压力容器的焊接质量，邀请国际知名检测检验GL公司对我公司的焊接工艺规程做了焊接工艺评定，评定结果全部合格，可以采用此种焊接工艺进行压力容器的焊接。

三、中间料仓制作工艺

中间料仓制造工序一般可以分为：原材料验收工序、除锈工序、画线工序、切割工序、机加工（含刨边等）工序、滚制工序、组对工序、焊接工序、无损检测工序、开孔划线工序、压力试验工序、防腐工序。

（一）材料验收及除锈

要检查原材料质量证明书，检查原材料实物，核查原材料包装、标记及数量，检查原材料的外观质量和主要几何尺寸检查（厚度等）。

原材料在进入车间前要抛丸处理，等级达到Sa2.5级。

（二）下料

下料要依据设计展开图放样切割（并要考虑到滚圆时板两头留出压头量）。

号料时筒节钢板宽度、长度方向加2mm焊接收缩余量。筒节采用多头切割机下料。

下部锥体扇形段采用数控切割机下料，切割前应进行试切割，切割面应与工作面垂直，切割面及坡口面光滑。切割断面若出现深度大于1mm的局部缺口，深度大于0.3mm的割纹，均应补焊及打磨平整，否则不准进行下道工序。

下料允许偏差：外形尺寸允许偏差±1.0mm，孔距允许偏差±0.5mm。对角线允许偏差1.0mm，宽度、长度允许偏差±0.5mm。

（三）封头热冲压

中间料仓上部封头采用热冲压工艺，封头规格尺寸为20×529×φ2376 （如图1、图2所示），其平面展开尺寸为20×3334×3334。

封头采用两块板拼接，焊接检测合格后，焊缝打磨平整后方可下料冲压。热冲压封头如图3所示：

封头形状的检查：采用玄长等于封头内径3D/4内样板检查封头的内表面偏差如图4。其最大间隙e不得大于封头内径D的1.25％，检查时应将样板侧面垂直于待测表面。

（四）筒节滚圆

中间料仓的筒节长度为813mm，直径为2400mm，用钢板下料时，长度方向，既直径展开方向要加余量3mm，宽度方向要开X坡口，然后用数控卷管机进行筒节的卷制。筒节的卷制主要控制直径和圆度，壳体最大直径和最小直径的差值要小于该断面直径的1％。如图5所示。

（五）法兰装配及加工

为了保证法兰装配的精度，消除焊接变形对装配的影响，采用先装配后机加工的工艺方法，即先将法兰加工成半成品（法兰厚度，内外半径，都留有再次加工余量），然后将半成品法兰与圆管完全熔透焊接合格后，再次对法兰进行二次机加工，以满足法兰的平面度要求和装配要求。

（六）中间料仓组装

中间料仓的壳体组装，先将筒节垂直放置于水平地面，然后将封头与其连接，连接时注意筒节与封头的垂直度，并且要严格控制筒节与封头的错边量。为了保证组装尺寸，筒节与封头安装完后要先进行焊接，这样焊接收缩不会影响到下锥体与筒节的安装尺寸。

中间料仓的封头板厚为t＝20mm，而与之焊接的筒节的板厚为t＝12mm，因此需将封头板开一过渡坡口，以满足对接需要。如下图，L1=30mm。

筒节与封头焊接完毕后，再将其与下锥体进行组装焊接。组装时注意锥体与筒节的同心度和连接处的错边量，对接接头的错边量要符合表2的要求。

表2 压力容器壳体A，B类接头处容许错边量

壳体对接处的壁厚δs A类接头（mm） B类接头（mm）

≤12 ≤1/4δs

>12～20 ≤3 ≤1/4δs

>20～40 ≤3 ≤5

>40～50 ≤3 ≤1/8δs

>50 ≤1/16δs且 ≤10 ≤1/8δs且 ≤20

中间料仓壳体开孔，在切割封头上的孔洞时，要以封头顶部的中心点为标准点，以所开孔至标准点的距离为依据，以孔与孔间的相对位置为参照，来确定孔洞的位置。而下部圆锥体上的孔洞在参照封头上孔洞的位置时，还要以封头顶部平面为参照面，以确定其垂直位置。在开孔画线时，要按开孔展开图样画线。

管道的装配。管道与法兰已经装配在一起，在装配管道时，一定要注意法兰螺栓孔的位置、法兰面的角度及法兰面距标准面（封头顶部为标准面）的尺寸。

要控制好中间料仓壳体组装局部变形，筒体环向由纵缝收缩变形引起的棱角E1，使用玄长为1/6内径，且不大于300mm的内样板或外样板检查，其E1值不得大于（t1/1O+2）mm，且不大于5mm（如图7所示）。在筒体轴向由环缝收缩变形引起的棱角E2，用直尺检查，其E2值不得大于（t1/1O+2）mm，且不大于5mm（如图8所示）。

定位焊要求，定位焊应由持证焊工按主焊缝的焊接工艺焊接。

四、焊接工艺

中间料仓的焊接要求非常严格，所有焊缝均需探伤，焊缝等级一级，T型焊缝必须100％射线探伤，等级一级。为了能够保证焊接质量，仅采用埋弧自动焊和二氧化碳气体保护焊焊接工艺（如图9所示）。

五、中间料仓压力检测试验

为了保证中间料仓的各种设计指标，在组装、焊接完后，需要做压力检测试验，来检测其密封性及承压能力。

1．首先用0.4～0.5MPa的压缩空气检查开孔补强圈的焊缝质量，以涂肥皂水无气泡为合格。

2．封闭中间料仓底部人孔。并在底部出气管上封堵板，并在堵板上分别开孔接好压力表和加压管，加压管接至加压泵。

3．利用自来水管向中间料内注水，注水液面高度达到罐的1/3、2/3高度时，分别进行检查并做好记录。

4．水注满后，按顶部各管法兰面由低到高顺序，逐个封闭，尽可能减少罐中残留空气。

5．启动加压泵，给罐内升压，升压过程中，要一直保持罐外表面干燥，以免干扰渗漏检查，压力上升速度不宜过快。

6．升压到试验压力的50%时，保持15分钟，然后对所有焊缝和连接部位进行渗漏检查，确保无渗漏后继续打压。

7．升压到试验压力的90%时，确保无渗漏后继续升压。

8．升压到试验压力后，保持30分钟，同时用0.75kg小锤轻轻敲打罐体，不得有冒汗及漏水现象，压力下降不大于3%为合格，试压时特别要仔细检查焊接处有无渗漏现象，以无渗漏为合格。

试压完毕，利用顶部卸压管缓慢降压。压力为0后，打开顶部法兰盖，然后开启底排水阀，通过排水管排到污水井中，水排尽后，利用压缩空气将罐吹干。

六、中间料仓涂装

1．中间料仓成品外表面除锈采用喷砂的方法，等级为sa2.5级。

2．中间料仓外表面底漆涂装60um环氧富锌底漆，125um快干型环氧云母氧化铁漆。

3．涂装时要注意环境，当中间料仓外表面温度低于5℃，或高于50℃，或有雨、雾等情况下，都不得涂装油漆。

4．油漆使用前应搅拌均匀，配好的油漆应当天用完。涂装时不得任意添加不相容的稀释剂。涂层应均匀，不得漏涂，表面不应存在起泡，脱皮，返锈，流坠等缺陷。

七、产品验收

中间料仓在制作过程中，制定了过程记录卡，记录过程质量。同时根据其特点，在制作完成阶段，制定了专门的验收方案，分别制订了外形尺寸记录表、焊接检测记录表、压力测试记录表、油漆涂装记录表。经过这4项的检测验收，中间料仓最终通过了客户的检验，符合设计和客户要求，达到了国际标准。

通过本工艺进行料仓加工制作，其各项结果均能达到设计、工艺和客户要求。这为以后类似产品的加工制作奠定了坚实基础。

八、结语

本文系统地描述了非标设备-炼钢高炉中间料仓的制作，从前期的技术准备，中间过程中的零部件加工，组装、焊接，直到料仓检验，成品涂装，以及最终产品的验收。详细的阐述了整个产品的加工过程。按照本工艺对类似此产品的非标设备进行加工制作，可以有效提高生产效率，大大提升产品质量，增强了产品市场的竞争力。

近年中国非标设备市场发展迅速，产品产出持续扩张，投资者对非标设备行业的关注越来越密切。因此加强非标设备工艺调整，严控质量，提高产品品质，是占领非标设备市场的重要保证。

参考文献

[1] 中国机械工程学会焊接学会．焊接手册（第3卷）[M]．机械工业出版社，2001.

[2] 陈裕川． 钢制压力容器焊接工艺[M]． 机械工业出版社，2007．

[3] 钢制压力容器（GB150-1998）[S]．

[4] 钢制压力容器用封头（JB4746-2002）[S]．

作者简介：石磊（1976-），男，中冶天工上海十三冶建设有限公司工程师。