CN114918633B - 修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法，涉及炼铁技术领域。修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法包括：S1：切割铜冷却壁上铜管相应的炉壳，并清理，炉壳与铜冷却壁之间的填料；S2：沿漏水铜管的根部进行切割，对切割后的铜冷却壁的焊接区域打磨平整；S3：对铜管根部进行打磨，形成焊接坡口；S4：将铜管对准铜冷却壁进行焊接。该方法能够增大焊接空间，便于工人便捷、准确地实施焊接工艺，打磨的焊接剖口比较整齐，可以从根部焊接起来，保证焊接效果，提高焊接质量。

Description

修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法

技术领域

本发明涉及炼铁技术领域，具体而言，涉及一种修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法。

背景技术

现有的钢铁高炉的工程设计在炉腹三层，第六、七、八段为铜冷却壁。铜冷却壁的本体含99.9％以上纯铜，纯铜的导电性在目前已知的常用金属中是最高的，铜冷却壁的热量可以迅速的用冷却水带走，冷却水是软水密封循环水，压力15Kg/m3，目前高炉高温区多设计铜冷却壁，且铜冷却壁的高炉有长寿高炉的先例。例如高炉安装铜冷却壁的炉龄达到15年以上。有些高炉已经投产11年多，本体设备大致完好。

铜冷却壁有导热性能好、长寿命等特点。由于高炉的产能压力，窑炉长期维持在高强度冶炼的生产状态，炉腹煤气量较大，铜冷却壁长期承受过高的热负荷，生产热疲劳是引起铜冷却壁破损的原因。当然铜冷却壁破损的原因是复杂的，与设计结构、制造质量、高炉操作等因素相关。铜冷却壁损坏的形式主要是冷却水漏水，一种是铜冷却壁热面(靠炉内的面)磨损，漏出冷却水通道，使冷却水漏入炉内，另一种是冷却壁进水水管漏水，水漏到炉壳外面或者铜冷却壁的冷面。铜冷却壁热面漏水在高炉检修时才能解决漏水，平时只有临时封掉该漏水的水管，但该冷却壁减少1/4的冷却量，长期下去该冷却壁寿命不长。

铜冷却壁进出水管漏水可以在高炉计划检修时进行焊补，铜冷却壁有4根进水管，4根出水管，材质也是纯铜的，进出水管和铜冷却壁本体是焊接而成的。进出水管设计10mm厚的铜管，一般铜管本体不会漏水，进出水铜管和冷却壁本体焊接部位会有漏水现象，进出水管根部的焊接部位或为铜冷却壁冷却水通道最薄弱的地方。当高炉投产后，炉壳在热胀冷缩情况下有变形，铜冷却壁也有变形，铜冷却壁进出水管焊接在炉壳上，铜水管径向方向和炉壳设计有8mm的间隙，铜管伸出炉壳后，有波纹膨胀节焊将铜管和炉壳焊接起来，后因炉壳和冷却壁热变形不一致时，容易造成铜冷却壁水管径向受到炉壳的剪切力，将铜水管根部切断、漏水。

由于施工准备不足，只是用铜焊专业焊机、铜焊条在漏水外进行焊接，同时焊接处狭窄，只有300mm*500mm的方形孔在深300mm处焊接铜水管根部，效果不理想，焊完后还是有漏水的情况。分析焊接铜管失败的原因有：

1.焊接空间受限，焊枪只能在300*500mm的地方伸进去300mm焊接，不易看清焊缝；

2.铜管根部焊接处剖口不易施工，根部焊接需要刨开剖口，坡口深度、角度需要均匀；

3.铜焊接一般要求需将铜件预热，焊接效果最佳，但铜冷却壁尺寸为3m×0.8m，重达3吨的冷却壁在已经安装在高炉上，几乎不能预热，不能预热铜冷却壁，就需要在焊接工艺和焊接材料上需要调整。

通过上述铜焊接失效的原因分析，主要是受限空间和焊接工艺的影响，现有的铜焊接技术要求铜件焊接前预热，目前因为铜冷却壁是整体安装在高炉炉内，对其局部预热后很快由于其导热将其高温传递到其它物体，也不能拆下来预热，因此，整体预热不具备条件。

发明内容

本发明的目的包括提供了一种修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法，其能够增大焊接空间，便于工人便捷、准确地实施焊接工艺，打磨的焊接剖口比较整齐，可以从根部焊接起来，保证焊接效果，提高焊接质量。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明提供一种修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法，修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法包括：

S1：切割铜冷却壁上铜管相应的炉壳，并清理，炉壳与铜冷却壁之间的填料；

S2：沿漏水铜管的根部进行切割，对切割后的铜冷却壁的焊接区域打磨平整；

S3：对铜管根部进行打磨，形成焊接坡口；

S4：将铜管对准铜冷却壁进行焊接。

在可选的实施方式中，在S3中，焊接坡口的尺寸形状为：8mm×45°。

在可选的实施方式中，在S4之前，修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法还包括：

在方盒中模拟现场施焊空间进行试焊。

在可选的实施方式中，在S4中，焊机选用电流在500A以上的直流焊机，电焊条选用硅铜合金焊条。

在可选的实施方式中，在S4中，焊机选用手工直流弧焊机，输出电流超过500A，电流可调；焊条选用硅青铜焊丝SCu6560。

在可选的实施方式中，S4包括：

焊接时，先焊接左边，从7点方向顺时针焊至11点方向，再焊右边，从5点方向逆时针焊至1点方向，再焊下面，从7点逆时针焊至5点方向，最后焊上面，从11点方向顺时针焊至1点方向。

在可选的实施方式中，S4包括：

焊接过程中，施焊电流控制在170A～260A之间，焊接速度控制在5-8cm/min，层间温度控制在50℃～65℃，焊道控制在8mm～12mm，焊缝高度大于8mm。

在可选的实施方式中，S4包括：

在第一期间，控制焊接电流为220A～260A；在第二期间，控制焊接电流为200A；在第三期间，控制焊接电流170A-220A。

在可选的实施方式中，S4包括：

在焊接过程中，若层见温度高于65℃，则采用间隙式施焊，降低焊接速度，直到层见温度不高于65℃再施焊。

在可选的实施方式中，在S4之后，修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法还包括：

焊接完成后，冷却30min至60℃后，进行试压；

试压无泄漏后，进行灌浆、焊炉壳、焊接铜管的补偿器。

本发明实施例提供的修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法的有益效果包括：

1.将炉壳切割下来，并清理掉炉壳与铜冷却壁之间的填料，这样有利于增大焊接空间，便于工人便捷、准确地实施焊接工艺，提高焊接质量；

2.将铜管切割下来再打磨焊接坡口，这样打磨的焊接剖口比较整齐，可以从根部焊接起来，保证焊接效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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为本发明实施例提供的修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明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发明和简化描述，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发明的限制。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法，包括以下步骤：

S1：切割铜冷却壁上铜管相应的炉壳，并清理，炉壳与铜冷却壁之间的填料。

其中，炉壳切割的尺寸以方便铜管的焊接为宜。这样，将炉壳切割下来，并清理掉炉壳与铜冷却壁之间的填料，这样有利于增大焊接空间，便于工人便捷、准确地实施焊接工艺，提高焊接质量。

S2：沿漏水铜管的根部进行切割，对切割后的铜冷却壁的焊接区域打磨平整。

因为现场不好打铜管根部的焊接剖口，切除整个铜管下来，把切除下来的铜管根部打磨焊接坡口，这样便于打磨的焊接剖口。

S3：对铜管根部进行打磨，形成焊接坡口。

这样打磨出的焊接坡口比较整齐，可以从根部焊接起来，保证焊接效果。

具体的，焊接坡口的尺寸形状为：8mm×45°，也就是说，焊接坡口的表面长度为8mm，相对于铜管表面的夹角为45°。

现场不好打铜管根部剖口，本实施例中，可以将整个铜管切除下来，把切除下来的铜管根部打磨焊接坡口，这样打磨的剖口比较整齐，可以从根部焊接起来，保证焊接效果。

S4：将铜管对准铜冷却壁进行焊接。

针对受限空间，在线下模拟现场焊接空间，制作1个300*500mm、深300mm的方盒模拟现场施焊空间进行试焊。

经线下多次模拟试验手动焊接，对焊机的选择，因为需要在短时间内达到比较高的电流，所以焊机选用电流在500A以上的直流焊机，电焊条选用硅铜合金焊条。经过以上焊接工艺的试验，发现铜管焊接效果非常好，焊后试压也合格。

具体的，焊机选用手工直流弧焊机，输出电流超过500A，电流可调；焊条选用硅青铜焊丝SCu6560。选择该焊条，焊件可以不预热。

具体焊接工艺为：焊接时，先焊接左边，从7点方向顺时针焊至11点方向，再焊右边，从5点方向逆时针焊至1点方向，再焊下面，从7点逆时针焊至5点方向，最后焊上面，从11点方向顺时针焊至1点方向；这样的焊接顺序方便焊接，同时尽可能的保持铜管与铜冷却壁的垂直度。

焊接过程中，施焊电流控制在170A～260A之间，焊接速度控制在5-8cm/min，控制层间温度为50℃～65℃，焊道控制为8mm～12mm左右，焊缝高度大于8mm。这样焊接能够保证焊接质量。

焊接初期(时间为5min)，控制焊接电流为220A～260A；焊接中期(时间为50min)控制焊接电流为200A左右；焊接后期(时间为5min)，控制焊接电流(170A-220A)；其中，焊接过程中若层见温度高于65℃，则采用间隙式施焊，降低焊接速度，直到层见温度不高于65℃再施焊。

焊接完成后，冷却30min至60℃后，进行试压；试压无泄漏后，进行灌浆、焊炉壳、焊接铜管的补偿器等操作。其中，补偿器能够补偿铜冷却壁和高炉炉壳之间的位移变形量。

实施例1

1.焊工持证上岗，穿戴好防护用品；

2.清除焊缝周围杂物，冷却壁本体焊接区域需打磨平整，不平整度不能超过2mm；

3.铜管壁厚10mm，形成8mm×45°的焊接坡口；

4.对焊接铜管进行定位：铜管在切割下来以前，沿着铜管根部在铜冷却壁上做记号，新焊的铜管按照记号定位，新安装的铜管定位后进行尺寸核实，测量相邻的铜管之间的间距，本实施例中，左右相邻两根铜管的中心距为211mm；

5.将铜管对准铜冷却壁进行焊接；

焊机采用手工直流弧焊机，输出电流超过500A，电流可调，焊条采用硅青铜焊丝SCu6560，保护气体为纯氦气，氦气纯度不低于99.99％；

焊接方法：采用熔化极和钨极气体保护电弧焊，小溶池的施焊方法，层间温度低于65℃，以减少热裂纹，层间温度可用测温枪检测。焊接初期电流调至260A，焊接中期随着层间温度的升高，适当调低电流至200A左右，如果电流低于170A时，层间温度还是高于65℃，采用间隙式施焊，控制焊接速度，等层间温度降下来再施焊。焊接电弧作用在焊丝或者铜冷却壁上，铜管侧依靠溶池金属的传热进行加热融化，在铜冷却壁侧收弧，焊接速度以不超过层间温度65℃为主，焊接速度过快会导致层间温度快速上升，焊接速度控制在5-8cm/min。同时，采用窄焊道减少收缩应力，提高冷却速度，越过热脆温度范围，施焊电流控制在170A～260A之间。

焊接顺序：焊接铜管大部分为角焊缝，面对焊缝，先焊接左边，从7点方向顺时针焊至11点方向，再焊右边，从5点方向逆时针焊至1点方向，再焊下面，从7点方向逆时针焊至5点方向，最后焊上面，从11点方向顺时针焊至1点方向。

焊缝高度大于8mm，焊接完成后，不需要保温，自然冷却30分钟后再试压，试压至无泄漏为止。

实施例2

经过试验和技术准备，对高炉计划检修3天的时间，安排实施铜管焊接，连续在线焊接三根铜管都达到要求，试压1MPa水压，不漏水，具体实施过程如下：

(一)施工前的准备

1.提前两天切割七段铜冷却壁上三根要更换的铜管下部水槽，施工期间注意煤气，如煤气含量超标，等休风后再施工；

2.休风前一天将施工机具、各种材料搬至现场，并检查完好性；

3.提前做好铜冷却壁上铜管停水、搭接、试压的方案；

4.准备铜焊所需的氦气和氩气。

(二)切割铜冷却壁上铜管的施工步骤

1.切割七段铜冷却壁下部水槽500mm左右的空间，方便人员施工，搭接检修平台；

2.切割三处铜冷却壁上铜管相应的炉壳，切割炉壳尺寸尽量大，方便水管的焊接，切割尺寸现场定；

3.清理炉壳和冷却壁之间的填料；

4.拆除三根铜冷却壁的进出水管，切除三根铜冷却壁上的铜管；

5.焊接三根铜管，焊接的方式请参照实施例1中铜管的焊接过程；

6.接通三根铜管的进出水，并试压；

7.试压合格后，焊炉壳以及铜管的补偿器；

8.在炉壳和冷却壁之间灌浆；

9.拆除检修平台；

10.恢复七段铜冷却壁下部水槽；

11.清理现场。

本发明实施例提供的修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法的有益效果包括：

1.将炉壳切割下来，并清理掉炉壳与铜冷却壁之间的填料，这样有利于增大焊接空间，便于工人便捷、准确地实施焊接工艺，提高焊接质量；

2.将铜管切割下来再打磨焊接坡口，这样打磨的焊接剖口比较整齐，可以从根部焊接起来，保证焊接效果。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法，其特征在于，所述修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法包括：

S1：切割铜冷却壁上铜管相应的炉壳，并清理，炉壳与铜冷却壁之间的填料；

S2：沿漏水铜管的根部进行切割，对切割后的铜冷却壁的焊接区域打磨平整；

S3：对铜管根部进行打磨，形成焊接坡口；

S4：将铜管对准铜冷却壁进行焊接，包括：焊接时，先焊接左边，从7点方向顺时针焊至11点方向，再焊右边，从5点方向逆时针焊至1点方向，再焊下面，从7点逆时针焊至5点方向，最后焊上面，从11点方向顺时针焊至1点方向，焊接过程中，施焊电流控制在170A～260A之间，焊接速度控制在5-8cm/min，层间温度控制在50℃～65℃，焊道控制在8mm～12mm，焊缝高度大于8mm，若层见温度高于65℃，则采用间隙式施焊，降低焊接速度，直到层见温度不高于65℃再施焊，其中，焊机选用电流在500A以上的直流焊机，电焊条选用硅铜合金焊条；

在S4之前，所述修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法还包括：

在方盒中模拟现场施焊空间进行试焊，所述方盒为300*500mm、深300mm。

2.根据权利要求1所述的修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法，其特征在于，在S3中，所述焊接坡口的尺寸形状为：8mm×45°。

3.根据权利要求1所述的修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法，其特征在于，在S4中，焊机选用手工直流弧焊机，输出电流超过500A，电流可调；焊条选用硅青铜焊丝SCu6560。

4.根据权利要求1所述的修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法，其特征在于，S4包括：

在第一期间，控制焊接电流为220A～260A；在第二期间，控制焊接电流为200A～240A；在第三期间，控制焊接电流170A～220A。

5.根据权利要求1所述的修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法，其特征在于，在S4之后，所述修复铜管与铜冷却壁根部处漏水的方法还包括：

焊接完成后，冷却30min至60℃后，进行试压；

试压无泄漏后，进行灌浆、焊炉壳、焊接铜管的补偿器。

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