炉壳冬季焊接保温棚及其施工保护方法

技术领域

本发明属于高炉建筑工程技术领域，具体是一种炉壳冬季焊接保温棚及其施工保护方法。

背景技术

随着我国工业建设的发展，工程进度的要求越来越紧张，许多工程需要在天气情况不利的情况下进行施工，尤其是北方地区，冬季气温较低，但冬季的施工周期较长，如果能够充分的利用，对于整个工程的进度是非常有利的。

但是在低温的影响下，焊接后的钢结构会以非常快的速度进行冷却。而过快的冷却速度会使焊缝应力释放不完全，极易在结构约束偏高的时候造成焊缝金属偏析，进而在较强的拉应力场作用下，在焊缝的偏析处或者焊缝中心部分发生结晶裂纹，即热裂纹。炉壳焊接质量影响整座高炉的正常使用，避免因焊接环境温度太低造成的焊缝应力释放不完全的问题，是实现冬季施工的关键问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在寒冷空气中进行高炉炉壳焊接，焊缝温度下降过快，导致焊缝应力差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种炉壳冬季焊接保温棚，包括由若干桁架以中心点相连组成的棚顶，所述桁架包括下桁杆、上桁杆、竖直设置的弦杆和斜杆，下桁杆通过弦杆和斜杆与上桁杆固接，上桁杆设置有两根，两根上桁杆于桁架中间相连且连接节点高于外端；桁架之间通过连接杆固接；还设有防风苫布，防风苫布自棚顶顶部悬挂至炉壳焊接位置，防风苫布与焊接操作平台密封连接。

采用上述结构的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：

本结构将高炉焊接位置与外部环境很好的分隔，减少了冷空气对焊缝温度变化的剧烈影响，避免焊缝应力释放不完全的问题，保证了焊接的质量要求。

结合上述炉壳冬季焊接保温棚对施工进行保护的方法：

1）根据高炉尺寸设计棚顶；根据图纸下料，在地面拼装桁架。

2）桁架吊装至高炉顶部，在高炉顶部拼装成伞状棚顶。

3）将防风苫布由上而下悬挂至保温棚顶上，防风苫布下端悬挂至高炉焊接操作平台位置，下端与焊接操作平台密封严实。

4）在防风苫布以内安装暖风机进行保温棚内加热。

5）沿焊缝安装陶瓷加热设备对焊口预热以及焊后热处理。

6）暖风机和陶瓷加热设备与配电系统相连，通过配电系统供电加热。

采用上述方法的本发明，与现有技术相比，其有益效果是：1、保证了冬季低温条件下，厚板焊接质量；2、陶瓷加热更均匀，对于保证焊接质量比传统的火焰加热更有优势；3、利用了冬季施工周期，节约了施工工期；4、相比于工程尽快投产，产生的效益，投入的冬施成本相对较小。

附图说明

图1 为本发明桁架结构示意图。

图2 为本发明棚顶结构俯视角图。

图3 为本发明保温棚整体结构示意图。

图4 为本发明在保温棚内焊接施工示意图。

图5为本发明陶瓷加热备配电结构示意图。

图6 为本发明陶瓷加热设备结构示意图。

图中：棚顶1、下桁杆1-1、弦杆1-2、斜杆1-3、上桁杆1-4、连接杆1-5、防风苫布2、炉壳3、焊接操作平台4、陶瓷加热设备5、陶瓷加热片5-1、保温棉5-2、固定条5-3、耐高温磁铁5-4、配电系统6、测温热电偶7。

具体实施方式

本发明研究的就是在冬季施工期间，炼铁工程高炉热风炉炉壳冬季施工焊接质量保证问题。其有效的解决了低温条件下，炉壳厚板焊接质量的问题，为提高工期，保证工程效益提供了一条新的思路。

如图1至图3所示，本发明提供的一种炉壳冬季焊接保温棚，包括由若干桁架以中心点相连组成的棚顶1，棚顶设置于炉壳3顶部；所述桁架包括下桁杆1-1、上桁杆1-4、竖直设置的弦杆1-2以及斜杆1-3，下桁杆1-1通过弦杆1-2和斜杆1-3与上桁杆1-4固接，上桁杆1-4设置有两根，两根上桁杆1-4于桁架中间相连且连接节点高于其外端；桁架之间通过连接杆1-5固接；还设有防风苫布2，防风苫布2自棚顶1顶部悬挂至焊接操作平台4位置，防风苫布2与焊接操作平台4密封连接。

上述防风苫布2与焊接操作平台4的“密封连接”并非指绝对密封，而仅是要求利用苫布尽量使外部冷空气少进入内部，而非绝对使焊接环境形成一种密封环境。具体的，防风幅面与焊接操作平台的拦杆固定。防风苫布外侧面为PVC层，内侧面为帆布层，PVC层保持内外空气的隔绝，防风防雨，帆布层阻燃效果好，避免焊接火花蹦溅灼伤苫布。

本发明实施例中，使用10#槽钢拼装焊接作为保温棚的桁架横梁，在横梁上焊接不同长度的50*5的角钢作为桁架弦杆1-2和斜杆1-3，再利用50*5带角钢作为连接杆1-5把桁架结构焊接成“雨伞状”顶棚结构。当保温棚顶部焊接完成后，使用防风苫布2在棚顶1自上而下悬挂起来，顶部及侧面封闭密实，底部与焊接操作平台4相连，保证密封严实。

具体的，结合图4、图5，本发明高炉热风炉炉壳冬季施工防护方法，包括如下步骤:

1）根据高炉尺寸设计棚顶1；根据图纸下料，在地面焊接桁架。

2）在高炉顶部拼装伞状棚顶。棚顶1半径应大于高炉炉壳3半径1-2米。

3）将防风苫布2由上而下悬挂至保温棚顶上，防风苫布2下端悬挂至炉壳上焊接操作平台4所在位置，防风苫布2下端与平台密封严实。本发明利用保温棚围护焊接操作平台，起到防风保温的作用。

4）在防风苫布2内安装暖风机进行保温棚内加热。起到提高棚内环境温度的作用。

5）沿焊缝安装陶瓷加热设备5对焊口预热以及焊后热处理。起到保证厚板焊接质量的作用，保护焊缝温度应力缓慢释放。

6）暖风机和陶瓷加热设备与配电系统6相连，通过配电系统6供电加热。

参考图6，上述方法中，陶瓷加热设备5包括履带式陶瓷加热片5-1和保温棉5-2，保温棉5-2包裹于陶瓷加热片5-1外层，陶瓷加热片5-1与配电系统6相连；还设有沿保温棉长度方向均匀设置的固定条5-3，固定条5-3两端设置有耐高温磁铁5-4；固定条5-3中部与保温棉5-2相连，两端分别与陶瓷加热片5-1上侧炉壳、下侧炉壳吸合。配电系统包括配电箱、电源及控制面板。在陶瓷加热片与炉壳之间设置测温热电偶7，并且与配电系统相连，通过测温热电偶7的值控制加热温度。

下面对本发明的焊接工艺详细介绍，本发明的操作工艺主要构思是：

1、防护棚采用L50*5的角钢及10#槽钢（可根据现场情况自行设计）制作，盖在炉壳结构之上，上边及四周搭设防风苫布，进行防风保温处理。

2、炉壳内部通暖风机，提高焊接环境温度。由于炉壳结构材质大多为Q345，要求环境温度应大于5℃。

3、焊口处安装陶瓷加热片，进行焊接前预热及焊后热处理。

（1）焊前预热

A.为减少焊接应力，防止裂纹，改善焊缝性能，母材焊接前必须预热。

B.预热温度

常温时预热温度要求：

T 型接头应比对接接头的预热温度高25-50℃。

低温时预热要求：当焊接作业区环境温度低于0℃但不低于-10℃见GB50661-2011中7.5.3，低于-10℃时见7.5.4，根据规范选择对应预热参数。

实际加热温度应根据构件构造特点、钢材类别及质量等级和焊接性、焊接材料熔敷金属扩散氢含量、焊接方法和焊接热输入等因素确定，其加热温度应高于常温下的焊接预热温度，并由焊接技术责任人员制订作业方案，经认可后方可实施。作业方案应保证焊工操作技能不受环境低温影响，同时对构件采取必要的保温措施。

预热方法及范围

预热方式：温控箱+履带式加热器+测温热电偶。预热范围：预热区在焊缝坡口两侧，每侧宽度不小于焊件厚度的1.5倍，且不小于100mm。预热温度宜在焊件反面测量，测温点应在离电弧经过前的焊接点各方向不小于75mm处。

(2)焊后热处理

后热有利于氢的逸出，因此焊后立即将焊缝加热至200-250℃，并且保温时间不得小于1小时。

(3)外观质量控制

对焊缝内部质量在焊后24小时按规定进行无损检测。

焊缝加强高及过渡角的圆滑过渡可减小应力集中，因此对焊缝外观进行打磨处理，不得出现加强高过高、焊缝咬边等缺陷。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。