CN104400240A - 负温环境下焊接施工环境温度调节方法 - Google Patents

Abstract

本技术涉及高炉建设施工领域，提供一种负温环境下管道焊接施工环境温度调节方法；即：在负温环境下的施工平台上设置由围护结构构成的暖棚，在暖棚内设置通蒸汽的蒸汽包进行温度调节。

Description

负温环境下焊接施工环境温度调节方法

技术领域

本技术涉及高炉建设施工领域，提供一种负温环境下焊接施工环境温度调节方法。

背景技术

高炉水系统主要包括：高炉炉底软水系统、冷却壁软水系统、热风炉软水系统、风口小套软水系统、风口中套软水系统、直吹管软水系统、高炉炉体工业水系统，管道较复杂，管道焊接量大，且多为露天作业。

高炉水系统管道施工作业中，管道焊接作业是重要的组成部分。高炉水系统管道焊接，为了保证管道焊接质量，必须保证管道焊接环境在0℃以上，否则焊接易发生焊缝开裂，造成不必要的返工。在大气温度较低的负温环境下(如西北地区冬季11月、12月、1月、2月、3月最低平均气温达到-10℃左右)的管道焊接作业几乎不可能。

高炉负温下水系统管道施工，尤其是高炉负温下水系统管道焊接作业是困扰施工多年的技术难题。针对这种情况往往都是工程水系统施工停工，待气温回升后再进行施工，这样大大制约工程进度，影响高炉烘炉及投产时间。

发明内容

本技术的目的是提供一种负温环境下焊接施工环境温度调节方法。

本技术的目的是通过以下技术方案实现：

这种负温环境下焊接施工环境温度调节方法，是在负温环境下的施工平台上设置由围护结构构成的暖棚，在暖棚内设置通蒸汽的蒸汽包进行温度调节。

施工平台设置氧气报警器，暖棚采用下部进风与顶部出风的通风换气方式，形成空气流通。

暖棚每小时耗热量Q0和每小时耗蒸汽量Gz按以下公式计算：

Q0＝Q1+Q2

Q1＝A×K(tn+tw)

Q2＝V×n×Cp×ρp(tn+tw)/3.6

Gz＝Q0×1.3×3.6/2500

式中：Q0——暖棚总耗热量(W)

Q1——通过围护结构各部位的散热量之和(W)

Q2——由通风换气引起的热损失(W)

A——围护结构面积(㎡)

K——围护结构的传热系数(W/㎡·K)，可由下式计算：

K＝1/(0.043+d1/λ1+……+dn/λn+0.114)

d1……dn——围护各层的厚度(m)

λ1……λn——围护各层的导热系数(W/m·K)

tn——棚内温度(℃)

tw——棚外温度(℃)

V——暖棚体积(m³)

n——每小时换气次数，一般取2次

Cp——空气的比热容，取1kJ/kg·K

ρp——空气的表观密度(容重)，取1.37kg/m³

3.6——换算系数，1W＝3.6kJ/h

Gz——每小时耗蒸汽量(kg)

1.3——损失系数。

本技术的有益效果是：

设置蒸汽包，对施工现场升温，利用暖棚保温，可以使施工现场温度允许焊接施工正常作业(环境温度在0℃以上)，确保焊接质量。

各施工平台设置氧气报警器，利用下部进风与顶部出风的通风换气方式，形成空气循环流通风道，保证了施工平台的环境安全。

具体实施方式

下面以高炉水系统管道焊接为例，对本技术作进一步说明：

在负温环境下高炉水系统管道焊接施工作业中，针对所需施工现场的大小，可以采用搭设多个相应的暖棚。

但这种高炉水系统管道施工由于施工点多、面广，故采用将高炉全部进行封闭搭设暖棚，即在外侧使用阳极板进行封闭，中间铺设环保保温棉，内侧敷设2层阻燃帆布，以降低暖棚内外的热交换速度(即：保温)。

炉体封闭后，根据需要在高炉每层平台设置多个蒸汽包8个，蒸汽包设置在每层平台地板上，通过一定规格的蒸汽主管通入高温蒸汽进行增温。

为了能够及时观测棚内、外的环境温度，在高炉每层平台上四个方位安设温度计，定时观测温度变化，便于温度调节

各施工平台设置氧气报警器，利用风口带与炉顶敞，形成空气循环流通风道。

以在高炉每层平台设置8个蒸汽包为例，进行高炉炉体采暖热工计算：

暖棚每小时耗热量按以下公式计算：

Q0＝Q1+Q2

Q1＝A×K(tn+tw)

Q2＝V×n×Cp×ρp(tn+tw)/3.6

式中：Q0——暖棚总耗热量(W)

Q1——通过围护结构各部位的散热量之和(W)

Q2——由通风换气引起的热损失(W)

A——围护结构面积(m²)

K——围护结构的传热系数(W/m²·K)，可由下式计算：

K＝1/(0.043+d1/λ1+……+dn/λn+0.114)

d1……dn——围护各层的厚度(m)

λ1……λn——围护各层的导热系数(W/m·K)

tn——棚内温度(℃)

tw——棚外温度(℃)

V——暖棚体积(m³)

n——每小时换气次数，一般取2次

Cp——空气的比热容，取1kJ/kg·K

ρp——空气的表观密度(容重)，取1.37kg/m³

3.6——换算系数，1W＝3.6kJ/h

(1)炉体暖棚计算：

外界温度按元月平均气温为-20℃，暖棚内平均气温取5℃，暖棚采用帆布外加一层岩棉围护，

K＝1/(0.043+0.002/0.23+0.0002/0.024+0.114)＝5.746W/M²·K

A＝30m*16m*4＝1920㎡，围护结构为长宽均为16m,高30m的长方体四个侧面(顶部敞开)；

V＝30m*16m*16m＝7680m³，暖棚为长宽均为16m,高30m的长方体空间；

Q1＝A×K(tn+tw)＝1920×5.746×15＝165484.8W

Q2＝V×n×Cp×ρp(tn+tw)/3.6＝7680×1×1×1.37×15/3.6＝43840W

Q0＝Q1+Q2＝20932.48W

暖棚内考虑采用蒸汽加热，则每小时耗蒸汽量

Gz＝每小时耗蒸汽量，kg；

Gz＝Q0×1.3×3.6/2500＝391.85kg。    1.3——损失系数

$d=\sqrt{\frac{4\mathrm{Qu}}{3600*3.14*C}}*2$

式中：d-蒸汽管内径(m)

Q-蒸汽流量(数值相当于Gz)Kg/h

u-蒸汽比容m³/h，可查得u＝0.198

C-蒸汽流速m/s，可查得C＝12m/s

$d=\sqrt{\frac{4*391.85*0.198}{3600*3.14*12}}*2=\sqrt{\frac{310.3452}{135648}}*2=\sqrt{0.002288}*2=0.096m=96\mathrm{mm}$

若在共计5层平台上设置蒸汽包，每层设置8个均布在各层平台上，供气主管选用108mm管道即可满足暖棚内平均气温取5℃要求。

(2)管道焊接暖棚计算：

外界温度按元月平均气温为-10℃，暖棚内平均气温取5℃，暖棚采用帆布外加一层岩棉围护，

K＝1/(0.043+0.002/0.23+0.0002/0.024+0.114)＝5.746W/M²·K

A＝4m*2m*4＝32m²；

V＝4m*2m*4m＝32m³；

Q1＝A×K(tn+tw)＝32×5.746×15＝2758.08W

Q2＝V×n×Cp×ρp(tn+tw)/3.6＝32×1×1×1.37×15/3.6＝182.67W

Q0＝Q1+Q2＝2940.75W

暖棚内考虑采用蒸汽加热，则每小时耗蒸汽量

Gz＝每小时耗蒸汽量

Gz＝Q0×1.3×3.6/2500＝5.5kg。1.3——损失系数

$d=\sqrt{\frac{4\mathrm{Qu}}{3600*3.14*C}}*2$

d-蒸汽管内径(m)

Q-蒸汽流量Kg/h

u-蒸汽比容m³/h，可查得u＝0.198

C-蒸汽流速m/s，可查得C＝12m/s

$d=\sqrt{\frac{4*5.5*0.198}{3600*3.14*12}}*2=\sqrt{\frac{4.356}{135648}}*2=\sqrt{0.000032}*2=0.0113m=11.3\mathrm{mm}$

现场供气主管选用34mm管道即可满足暖棚内平均气温5℃要求。

本技术的有益效果是：

设置蒸汽包，对施工现场升温，利用暖棚保温，可以使施工现场温度允许管道焊接施工正常作业(环境温度在0℃以上)，确保焊接质量，方法简单易行。

Claims (3)

1.负温环境下焊接施工环境温度调节方法，其特征是，在负温环境下的施工平台上设置由围护结构构成的暖棚，在暖棚内设置通蒸汽的蒸汽包进行温度调节。

2.根据权利要求1所述的负温环境下焊接施工环境温度调节方法，其特征是，施工平台设置氧气报警器，暖棚采用下部进风与顶部出风的通风换气方式，形成空气流通。

3.如权利要求2所述的负温环境下焊接施工环境温度调节方法，其特征是，暖棚每小时耗热量Q0和每小时耗蒸汽量Gz按以下公式计算：

Q0＝Q1+Q2

Q1＝A×K(tn+tw)

Q2＝V×n×Cp×ρp(tn+tw)/3.6

Gz＝Q0×1.3×3.6/2500

式中：Q0——暖棚总耗热量(W)

Q1——通过围护结构各部位的散热量之和(W)

Q2——由通风换气引起的热损失(W)

A——围护结构面积(m²)

K——围护结构的传热系数(W/m²·K)，可由下式计算：

K＝1/(0.043+d1/λ1+……+dn/λn+0.114)

d1……dn——围护各层的厚度(m)

λ1……λn——围护各层的导热系数(W/m·K)

tn——棚内温度(℃)

tw——棚外温度(℃)

V——暖棚体积(m³)

n——每小时换气次数，一般取2次

Cp——空气的比热容，取1kJ/kg·K

ρp——空气的表观密度(容重)，取1.37kg/m³

3.6——换算系数，1W＝3.6kJ/h

Gz——每小时耗蒸汽量(kg)

1.3——损失系数。