CN113414543A - 一种阵列式转炉余热锅炉受热管快速更换的方法及弧形夹具 - Google Patents

Abstract

一种阵列式转炉余热锅炉受热管快速更换的方法，属于余热锅炉技术领域。该方法包括离线受热管阵列制作：根据受热管位置参数、受热管更换区域的弧度制作两个圆弧模型，圆弧模型包括第一容纳部；将两根以上受热管放入圆弧模型的第一容纳部；受热管两端分别由圆弧模型支撑；之后在两根以上受热管之间采用CO₂保护焊方式焊接鳍片，制作成具有弧度的受热管阵列；在切割区域将制作的受热管阵列通过弧形夹具稳定夹持，在受热管阵列夹持后，与余热锅炉内的原有受热管对接上，通过手焊焊接，焊接完成后拆除所述弧形夹具，完成切割区域的修复。该方法简单，可采用不同焊接方式配合，焊接效果更佳，不易损坏，更换速度快，新旧设备对正易于实现。

Description

一种阵列式转炉余热锅炉受热管快速更换的方法及弧形夹具

技术领域

本发明属于余热锅炉技术领域，尤其是指一种阵列式转炉余热锅炉受热管快速更换的方法及弧形夹具。

背景技术

目前使用的转炉余热锅炉受热管是直径42mm*壁厚5mm无缝钢管，针对受热管穿孔漏水，主要采取的措施是进行管皮贴补镶嵌法，该方法是将直径42mm*壁厚5mm*长1500mm无缝钢管切开均分成3等份，提前制作好；当受热管穿孔漏水时，找到漏水点，延漏水点位置往上和往下各1米处轻轻敲击受热管，一般情况下都是以1500mm长为固定贴补镶嵌长度，如果过于薄则继续往外敲击，最终确认管皮贴补长度，在进行管皮贴补。

贴补前，需要在受热管上用割枪开孔，孔的大小与均分三等份的管皮一样大，开好孔后，再用砂轮机打磨管口残余钢渣，将管皮镶嵌在受热管内，利用J422直径3.2mm焊条焊接，该方法由于焊缝过多，质量无法得到保证，容易漏水，加上还是有限空间作业，危险性比较高；不管有多少根管漏水，均采用该方法进行贴补，贴补管皮背部受热管质量无法得到保障；

整节管更换，一般长度都是以直径42mm*壁厚5mm*长3000mm无缝钢管为标准，更换时，需要将受热管与受热管之间链接3米长的鳍片割除，才能将旧受热管取出，换新的受热管，而锅炉内受热管和无缝钢管均开V型坡口，两管对接距离为一根3.2焊条的直径为宜，线上焊接是采用氩弧焊打底，J422直径3.2mm焊条盖面，试水正常，再将鳍片放入罐与管之间的间隙处进行焊接，更换管多长，焊接鳍片就需要多长，而且需要双面焊接，防止冶炼时冒火，烧损设备，该方法焊接量大，更换速度慢，效率低，浪费大量时间。

现有技术方案一：一种快速修复余热锅炉鳍片管模块缺陷的方法，包括以下步骤：

1)初步判断鳍片管模块的缺陷管的位置，通过炉外目视检查及运行数据分析，判断漏点所属系统或模块，确定外围应切割的管道；

2)剥除受热管鳍片，找出缺陷管的具体位置；首先，用切割机沿受热管径向切割鳍片，切割深度为沿管子径向切割到鳍片的4/5深度处；用短钢钎沿管径轴向敲击鳍片，鳍片松脱后用手钳拔起夹出；剥除鳍片形成4cm空隙后，用钢钎沿管壁往下敲击鳍片，至鳍片会自然松脱，再用手钳取出松脱的鳍片，清理完鳍片后找出缺陷管；

3)割除缺陷管段，根据缺陷管所在的模块位置，使用往复锯，按“1-1-3-3-5-5”的形式进行反向割除；所述“1-1-3-3-5-5”的形式是指：如果缺陷管在第二排，则最外面排只需割一根受热管，就能进行管子维修工作了，如果管子在第三排，则最外面需割3根管子才能有足够空间进行维修工作；

4)插入式更换缺陷管段，a)采用内填丝法进行氩弧打底焊接，通过对口间隙，焊工控制打底层焊缝质量；b)填充及盖面层焊接，采取一人焊接，一人配合用小镜观察的办法；控制盖面层焊缝质量；c)切除缺陷鳍片管段，换一新管焊接两个焊口，采用充氩装置解决充氩密封问题；

5)焊接完成后质量检验，焊后彻底清除熔渣及飞溅物，用手持放大镜检查，在密封不能有裂纹、气孔、夹渣焊接缺陷；若存在前述缺陷则采用角向磨光机打磨，清除焊接缺陷后重新焊接，直到检查合格为止。该现有技术需要采用特定的切割方式以及焊接方式，且采用两人操作的焊接方式，焊缝质量难以得到保证，需要人工量大。

根据以上存在问题，针对余热锅炉换热管更换方式亟待改进，消除手工焊接易漏水、更换效率低、受热管不易对正等弊病。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种阵列式转炉余热锅炉受热管快速更换的方法，其方法简单，可采用不同焊接方式配合，焊接效果更佳，不易损坏，更换速度快，新旧设备对正易于实现。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种阵列式转炉余热锅炉受热管快速更换的方法，包括如下步骤：

S1、当受热管漏水时，初步确定漏水点位置，确定出切割区域进行切割，割除所述受热管和鳍片，确定切割后的受热管更换位置和更换数量，通过现场测量获得所述余热锅炉的直径D以及所述受热管位置参数，通过计算获得受热管更换区域的弧度；

S2、离线受热管阵列制作：根据受热管位置参数、受热管更换区域的弧度制作两个圆弧模型，所述圆弧模型包括第一容纳部；将两根以上所述受热管放入所述圆弧模型的所述第一容纳部；所述受热管两端分别由所述圆弧模型支撑；之后在两根以上所述受热管之间采用CO2保护焊方式焊接鳍片，制作成具有弧度的所述受热管阵列；

S3、在所述切割区域将制作的所述受热管阵列通过弧形夹具稳定夹持，在所述受热管阵列夹持后，与所述余热锅炉内的原有受热管对接上，通过手焊焊接，焊接完成后拆除所述弧形夹具，完成切割区域的修复。

一些示例中，所述受热管位置参数包括相邻两根所述受热管之间距离、最外侧所述受热管距最近的切口边距离。

一些示例中，所述圆弧模型由模型底座支撑。

一些示例中，所述模型底座具有在最外侧的第一端部，相邻两根所述受热管伸出所述第一端部的长度不同。

一些示例中，相邻两根所述受热管伸出所述第一端部的长度相差90mm～110mm。

一些示例中，所述弧形夹具包括夹具第二容纳部、夹具第三容纳部、第一支撑部、第二支撑部、固定螺栓和第一开孔，所述第一开孔设置在所述第二支撑部上；根据受热管位置参数、受热管更换区域的弧度制作所述弧形夹具，所述夹具第二容纳部和所述夹具第三容纳部配合确定出容纳部用于夹持所述受热管，通过固定螺栓穿过设置在所述第一支撑部和所述第二支撑部的孔固定所述弧形夹具。

一些示例中，S3中，在所述切割区域处将原有受热管插入所述容纳部后，通过固定螺栓穿过设置在所述第一支撑部和所述第二支撑部的孔固定所述弧形夹具，将制作的所述受热管阵列一端插入所述弧形夹具进行支撑后进行焊接。

一些示例中，通过所述第一开孔调整所述受热管的间隙以及进行焊接。

一些示例中，CO₂保护焊方式焊接鳍片具体方式为在焊接前分段点焊所述鳍片，确定形状固定后开始CO₂保护焊焊接，引弧时焊丝伸出0.45mm～0.55mm，采用月牙形运丝法，运条时从鳍片上起弧往前移动一点后向上移动焊枪，在上方稍作停顿再往下移动，在焊接坡口两侧稍停留，保证焊缝两侧熔合良好，焊丝倾角控制在水平面40°～60°，采用额定电流300A以下半自动CO₂焊机，设定100A～110A电流，焊接材料选用普通低合金高强度钢焊丝，焊丝直径：1.1mm～1.3mm；所述鳍片采用宽度14mm～16mm、厚度2.7mm～3.3mm板条。

在第二方面，本申请的示例提供了一种弧形夹具，在上述的受热管快速更换的方法中使用，包括夹具第二容纳部、夹具第三容纳部、第一支撑部、第二支撑部、固定螺栓、第一开孔，所述第一开孔设置在所述第二支撑部上。

本申请的有益效果包括：

通过离线受热管阵列制作，可采用相比手工焊接更大功率，效率更高、焊接效果更好的CO₂保护焊方式焊接鳍片，且能同时更换多跟受热管，大大增强了焊接效果，增大焊接的效率，提高了更换效率以及更换后的设备的耐用性。通过弧形夹具稳定夹持，可实现更换时省力，更快更好的实现新旧管的对正，焊接过程中部件稳定支撑，保证焊接效果，同样也大大提高了更换效率。通过制作圆弧模型，实现了余热锅炉的更换部分与原有部分的完美匹配，避免逐根受热管焊接，弧度无法控制等问题，更换后与新设备几乎相同，提高了设备使用寿命。

进一步地，相邻两根所述受热管伸出所述第一端部的长度不同设置，便于线上焊接，使焊接时的接头焊透，保证接口不漏水。进一步地，弧形夹具拆装方便，支撑效果好，可提高新旧受热管对接的效率及准确度，避免焊接过程中受热管的位移，第一开孔设置可实现受热管的微调整以及便于焊接操作，提高焊接效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1圆弧模型支撑受热管示意图；

图2圆弧模型支撑受热管俯视图；

图3圆弧模型支撑受热管侧视图；

图4圆弧模型侧视图；

图5圆弧夹具侧视图；

图6圆弧夹具俯视图。

图标：1-模型底座；2-受热管；3-圆弧模型；4-第一容纳部；5-第一端部；6-夹具第二容纳部；7-夹具第三容纳部；8-第一支撑部；9-第二支撑部；10-固定螺栓；11-第一开孔。

具体实施方式

本申请中基于转炉余热锅炉受热管更换的需要提出了圆弧模型以及夹具装置用以实现一种阵列式转炉余热锅炉受热管快速更换。

为了方便理解一种阵列式转炉余热锅炉受热管快速更换的工作原理，以下给出圆弧模型以及夹具装置的结构，并基于其展开对本申请中的转炉余热锅炉受热管更换方法的说明。

圆弧模型及弧形夹具的结构参阅图1-6所示。

本申请的示例提供了一种阵列式转炉余热锅炉受热管快速更换的方法，包括如下步骤：

S1、当受热管漏水时，初步确定漏水点位置，可通过炉外观察受热管状况，如是否有漏水点等确定，也可通过余热锅炉温度等数据分析获得。

确定出切割区域使用切割机进行切割，切除漏水点及周围的受热管和鳍片，相邻受热管与受热管之间切割位置不同，实现错位交叉切割，量好错位交叉之间的高度，做好标记，错开切割；确定切割后的受热管更换位置(如更换深度、受热管位置参数等)和更换数量，示例的更换四根，示例地，更换的受热管为四根直径42*壁厚5mm*长4000mm无缝钢管，通过确定切割后的受热管的更换位置信息和更换根数，更换根数应少于5根，用于后续离线复制获得相同的受热管分布的更换件，同时更换数量不易过多，过多，更换件总体重量过大，由于余热锅炉更换位置是有限空间，无法借助天车，吊机等工具，通过人工合作进行更换，重量过大，超过承受能力会导致无法更换。通过现场测量获得余热锅炉的直径D以及受热管位置参数，受热管位置参数包括相邻两根受热管之间距离、最外侧受热管距最近的切口边距离，通过计算获得受热管更换区域的弧度，计算弧度方法由余热锅炉直径、受热管更换区域尺寸等通过常规几何方法计算获得。

S2、离线受热管阵列制作：根据受热管位置参数、受热管更换区域的弧度制作两个圆弧模型3，圆弧模型3制作方式为由长方形钢板弯曲成与受热管更换区域的弧度一样的弧度；圆弧模型3包括第一容纳部4，第一容纳部4数量与需要更换的受热管数量相同，示例的为四个，第一容纳部4大小略大于受热管，便于受热管的插入与支撑；圆弧模型由模型底座1支撑，模型底座1设置为长方形的支架结构，具体结构和材质根据支撑的实际需要确定，在此不做具体限定。

将四根受热管2放入圆弧模型3的第一容纳部4，受热管2两端分别由圆弧模型3支撑，即圆弧模型3间隔小于受热管长度4000mm的距离设置为至少两个；放管方式为：模型底座具有在最外侧的第一端部5，相邻两根受热管伸出第一端部5的长度不同。优选地，相邻两根受热管伸出第一端部5的长度相差90mm～110mm，可选为90mm、95mm、97mm、100mm、103mm、106mm、110mm等。相邻两根受热管伸出第一端部5的长度相差与之前受热管错位交叉切割位置一一对应。模型底座具有在最外侧的第一端部5，相邻两根受热管伸出第一端部5的长度不同，可确保新旧管焊接时焊接热量不相互影响，可采用更高更大功率的焊接方式进行焊接，在上一次焊接处温度未降下时，可直接进行下一次焊接。便于线上焊接，使焊接时的接头焊透，保证接口不漏水。

受热管放置好之后在四根受热管2之间采用CO₂保护焊方式焊接鳍片，鳍片采用宽度14mm～16mm、厚度2.7mm～3.3mm板条，优选地，鳍片采用宽度15mm、厚度3mm板条。焊接后即可制作成具有弧度的受热管阵列。

CO₂保护焊方式焊接鳍片具体方式为在焊接前分段点焊鳍片，电焊之前，鳍片可采用定位块固定支撑，确保后续焊接时不发生位移，点焊鳍片确定形状固定后开始CO₂保护焊焊接，引弧时焊丝伸出0.45mm～0.55mm，可选为0.45mm、0.47mm、0.49mm、0.51mm、0.53mm、0.55mm等，采用月牙形运丝法，运条时从鳍片上起弧往前移动一点后向上移动焊枪，在上方稍作停顿再往下移动，在焊接坡口两侧稍停留，保证焊缝两侧熔合良好，焊丝倾角控制在水平面40°～60°，可选为40°、43°、46°、48°、50°、53°、57°、60°等，采用额定电流300A以下半自动CO₂焊机，设定电流100A～110A，可选为100A、103A、106A、108A、110A等，焊接材料选用普通低合金高强度钢焊丝，焊丝直径：1.1mm～1.3mm，可选为1.1mm、1.2mm、1.3mm等。

通过离线受热管阵列制作，可采用相比手工焊接更大功率，效率更高、焊接效果更好的CO₂保护焊方式焊接鳍片，且能同时更换多跟受热管，大大增强了焊接效果，增大焊接的效率，提高了更换效率以及更换后的设备的耐用性。CO₂保护焊具体参数选择提供了更优的焊接效果。

S3、在切割区域将制作的受热管阵列通过弧形夹具稳定夹持。

本申请的示例提供了一种弧形夹具，参见图5-6。

弧形夹具包括夹具第二容纳部6、夹具第三容纳部7、第一支撑部8、第二支撑部9、固定螺栓10和第一开孔11，所述第一开孔11设置在所述第二支撑部9上；根据受热管位置参数、受热管更换区域的弧度制作具有与受热管阵列相同弧度的弧形夹具，第一支撑部8、第二支撑部9可由钢板制作成与受热管阵列相同弧度，夹具第二容纳部6、夹具第三容纳部7可为直接成型于第一支撑部8、第二支撑部9上的凹槽，也可以为钢板制作成的半圆凹槽与第一支撑部8、第二支撑部9焊接后获得。夹具第二容纳部6和夹具第三容纳部7配合确定出容纳部用于夹持受热管2，该容纳部直径应略大于受热管2。在相邻的受热管之间的第一支撑部8和第二支撑部9上分别开始有相对应的孔，使用时通过固定螺栓10穿过设置在第一支撑部8和第二支撑部9的孔固定弧形夹具。固定螺栓10数量可根据固定的实际需要确定，示例中设置为10个。弧形夹具拆装方便，支撑效果好，可提高新旧受热管对接的效率及准确度，避免焊接过程中受热管的位移，第一开孔设置可实现受热管的微调整以及便于焊接操作，提高焊接效果。

在切割区域处将原有未切割的错位受热管插入夹具第二容纳部6和夹具第三容纳部7配合确定出容纳部，受热管端部开有焊接用的坡口，之后通过固定螺栓10穿过设置在第一支撑部8和第二支撑部9的孔固定弧形夹具，再将制作的新的受热管阵列一端插入弧形夹具进行支撑，在受热管阵列夹持后，与余热锅炉内的原有受热管对接上，通过第一开孔11调整受热管的间隙，通过第一开孔11使用手焊焊接，焊接完成后拧开固定螺栓10，拆除弧形夹具，完成切割区域的修复。

通过弧形夹具稳定夹持，可实现更换时省力，更快更好的实现新旧管的对正，焊接过程中部件稳定支撑，保证焊接效果，同样也大大提高了更换效率。通过制作圆弧模型，实现了余热锅炉的更换部分与原有部分的完美匹配，避免逐根受热管焊接，弧度无法控制等问题，更换后与新设备几乎相同，提高了设备使用寿命。

通过上述阵列式转炉余热锅炉受热管快速更换的方法，可采用不同焊接方式配合，焊接效果更佳，不易损坏，更换速度快，新旧设备对正易于实现。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以上内容结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以上对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，在不矛盾或冲突的情况下，本申请的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本申请中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本申请公开的内容自制。在本申请中，为了突出本申请的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阵列式转炉余热锅炉受热管快速更换的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、当受热管漏水时，初步确定漏水点位置，确定出切割区域进行切割，割除所述受热管和鳍片，确定切割后的受热管更换位置和更换数量，通过现场测量获得所述余热锅炉的直径D以及所述受热管位置参数，通过计算获得受热管更换区域的弧度；

S2、离线受热管阵列制作：根据受热管位置参数、受热管更换区域的弧度制作两个圆弧模型，所述圆弧模型包括第一容纳部；将两根以上所述受热管放入所述圆弧模型的所述第一容纳部；所述受热管两端分别由所述圆弧模型支撑；之后在两根以上所述受热管之间采用CO₂保护焊方式焊接鳍片，制作成具有弧度的所述受热管阵列；

S3、在所述切割区域将制作的所述受热管阵列通过弧形夹具稳定夹持，在所述受热管阵列夹持后，与所述余热锅炉内的原有受热管对接上，通过手焊焊接，焊接完成后拆除所述弧形夹具，完成切割区域的修复。

2.根据权利要求1所述的受热管快速更换的方法，其特征在于，所述受热管位置参数包括相邻两根所述受热管之间距离、最外侧所述受热管距最近的切口边距离。

3.根据权利要求1所述的受热管快速更换的方法，其特征在于，所述圆弧模型由模型底座支撑。

4.根据权利要求1所述的受热管快速更换的方法，其特征在于，所述模型底座具有在最外侧的第一端部，相邻两根所述受热管伸出所述第一端部的长度不同。

5.根据权利要求4所述的受热管快速更换的方法，其特征在于，相邻两根所述受热管伸出所述第一端部的长度相差90mm～110mm。

6.根据权利要求1所述的受热管快速更换的方法，其特征在于，所述弧形夹具包括夹具第二容纳部、夹具第三容纳部、第一支撑部、第二支撑部、固定螺栓和第一开孔，所述第一开孔设置在所述第二支撑部上；根据受热管位置参数、受热管更换区域的弧度制作所述弧形夹具，所述夹具第二容纳部和所述夹具第三容纳部配合确定出容纳部用于夹持所述受热管，通过固定螺栓穿过设置在所述第一支撑部和所述第二支撑部的孔固定所述弧形夹具。

7.根据权利要求6所述的受热管快速更换的方法，其特征在于，S3中，在所述切割区域处将原有受热管插入所述容纳部后，通过固定螺栓穿过设置在所述第一支撑部和所述第二支撑部的孔固定所述弧形夹具，将制作的所述受热管阵列一端插入所述弧形夹具进行支撑后进行焊接。

8.根据权利要求6所述的受热管快速更换的方法，其特征在于，通过所述第一开孔调整所述受热管的间隙以及进行焊接。

9.根据权利要求1所述的受热管快速更换的方法，其特征在于，CO₂保护焊方式焊接鳍片具体方式为在焊接前分段点焊所述鳍片，确定形状固定后开始CO₂保护焊焊接，引弧时焊丝伸出0.45mm～0.55mm，采用月牙形运丝法，运条时从鳍片上起弧往前移动一点后向上移动焊枪，在上方稍作停顿再往下移动，在焊接坡口两侧稍停留，保证焊缝两侧熔合良好，焊丝倾角控制在水平面40°～60°，采用额定电流300A以下半自动CO ₂焊机，设定100A～110A电流，焊接材料选用普通低合金高强度钢焊丝，焊丝直径：1.1mm～1.3mm；所述鳍片采用宽度14mm～16mm、厚度2.7mm～3.3mm板条。

10.一种弧形夹具，使用在如权利要求1至9中任意一项所述的受热管快速更换的方法中，其特征在于，包括夹具第二容纳部、夹具第三容纳部、第一支撑部、第二支撑部、固定螺栓、第一开孔，所述第一开孔设置在所述第二支撑部上。

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