大型预焙阳极铝电解槽制作安装工程施工方法

2014-04-29高伟

中国电子商情 2014年5期

高伟

引言：电解槽施工主要是钢结构（槽壳、上部结构）、筑炉（内衬砌体）、母线结构三个关键施工环节，本文从施工角度对钢结构施工环节就制作、安装施工技术要点进行总结，以保证施工质量，降低生产成本，提高使用寿命。

一、引言

铝电解槽经过一百多年发展，技术已经很成熟，今后发展方向是大容量、大型化、高程度自动化，追求高效、低污染、低能耗的工艺。

目前电解槽已发展到AP50，槽长度18米，电流500kA，单台日产量3825kg铝，阳极效应为0.04～0.05次/日，这种电解槽投资成本比一般电解槽高出15%，生产成本降低10%，和同样容积的AP30电解槽相比，每位记雇员的劳动生产率提高36%。

电解槽能否充分发挥它的性能，延长设备的使用寿命和提高生产产品的质量，在很大程度上决定于电解槽制作、安装的施工质量，其中钢结构部分的制作安装非常关键。

下面以某厂GY-30型予焙槽为例，阐述钢结构部分施工方法。

二、电解槽钢结构的施工方法

电解槽钢结构包括三个部分，即摇篮架、槽壳、上部结构。

摇篮架主要由底梁和两侧立撑组成，是支撑槽壳并加强槽壳强度；

槽壳主要由端头板、长侧板和底板组成，是加强内衬砌体强度，保护内衬砌体在生产时不因热膨胀过度而损坏；

上部结构一般为工字钢结构，也有桁架结构，是用来承重阳极提升装置、自动打壳下料装置、阳极母线和阳极组、集气排烟装置。

钢结构制作施工主要是保证几何尺寸和焊缝质量。控制焊接变形常用的方法有：工艺顺序法、胎具法、反变形法、焊后矫正法等。

根据电解槽结构特点，施工时主要采用焊缝工艺顺序法、胎具法、反变形法结合的方式。

2.1主要施工程序

2.1.1制作工艺流程

施工准备→材料验收 →下料→校平→加工→组对→校正→焊接→

校正→检验 →除锈刷漆→出场

2.1.2槽壳短侧结构制作

a 为控制焊接变形、保证制作质量，槽壳短侧结构组对采用胎具见附图1。也可以将胎具的一个角改为活口，用丝杠调节胎具的尺寸距离，便于脱胎。

b 短侧板结构利用半自动切割机进行下料或打坡口。

c 短侧壁板及围带下料校平后，用卷板机按圆弧定位进行卷弧，并用样板检查，其间隙应不大于1mm，将短侧壁板与斜侧板相贯线切割掉，立放待用。

d 将卷好的短侧壁板扣在胎具上，对好中心用卡具夹紧，划出各组对位置线，按沿板→斜侧板→丁字板→围带的顺序组对点固。

e 焊接，焊接采用CO2气体保护焊和手工电弧焊相结合，焊接顺序为丁字板与沿板 →丁字筋板与围带 → 丁字盘板、沿板与短侧壁板。焊接时自中间向两边分段退焊，沿板与围板内角缝等焊工操作者看不见不易施焊时，可将短侧板结构连同胎具放倒，吊至1.4m高的工字钢支架上，焊接平角焊缝。仍看不到的焊缝，由有经验的焊工进行经验焊接。f 焊接完后待冷至常温，方可从胎具上脱胎。

2.2长侧板结构制作

2.2.1长侧壁板与斜侧板按定尺板进料。

2.2.2长侧壁板、斜侧板及翼缘板等利用半自动切割机进行下料，并留出适当的收缩余量和作出中心线标记，翼缘板下料时可采用分段割开，等冷却后再将连点割开，以减小变形。对不合要求的用压力机予以校正。

2.2.3校平长侧板及斜侧板，用压力机校直、校平翼缘板后自中心线向两侧号孔并钻孔。

2.2.4在长侧板上准确放出翼缘板组对位置线及斜侧板组对定位线。

2.2.5组对翼缘板：依图纸尺寸将翼缘板组对点固成一体，注意螺栓孔定位尺寸一定要以中心线为准，然后进行焊接。焊接时可采用两种办法减少变形，一是采用卡具将要焊接侧平台卡紧（可加反变形），二是采用增加临时支撑板。每道焊缝均自中间向两侧焊接，焊接也尽可能采用C02气体保护焊，以减少变形。单面焊接完，等到冷却至常温再卸卡具，卡固、焊接另一面。

2.2.6组对长侧板与翼缘板。长侧板中心线与梁中心线一定要对正，在胎具上组对卡固后进行焊接，焊接顺序如图5。焊接时由两人对称分段退焊，先焊横缝，多条横缝均自中心向两侧焊；再焊纵缝，隔空分段退焊。焊后冷却至常温，方可脱胎。另外两侧最后一格焊缝待与端板组对后再焊。长度方向反变形控制依实际情况调整。

2.2.7将斜侧板分成三段，两侧椭圆弧板等长，在组对端板结构与端头壁板时在胎具上焊接。

2.2.8设置斜侧板与长侧板对接胎具。先将斜侧板与长侧板固定在胎具上，组对成一体。焊接仍由中间向两侧对称分段退焊。先焊一遍外焊缝，翻转后反面清根，再焊一遍里缝。该焊接须C02气体焊以减少开口变形。

2.2.9脱胎后由中心向两侧对称切割阴极钢棒孔。该切割可先用手枪钻在孔角钻一个3～6mm孔，然后用火焰切割以减少烘烤时间长引起的变形。

2.2.10检查校正侧板结构，不符合要求应予以校正。

2.3摇篮架制作

2.3.1工字钢留出余量下料并校正，最好按定尺进料。

2.3.2钢板下料矫正，δ=14mm及其以下的板可用剪板机剪切，其余用半自动切割机下料。

2.3.3摇篮架端头立柱内翼缘板及顶板用液压机压出反焊接变形量。内翼缘板变形也可以焊后用压力机校正

2.3.4焊接除点固点外，均采用CO2气体保护焊焊接。

2.3.5工字钢上、下翼缘板上的贴板组对焊接，焊接时由两名焊工对称由中心向两侧同步分段退焊。

2.3.6摇篮架端头立柱组对焊接。

在工字钢组件上做出中心线标记，由中心往两侧划出立柱安装线并留出焊接收缩余量，切割翼缘缺口，在定位的胎具上将立柱插入工字钢翼缘缺口内组对焊接。

2.3.7摇篮架角部的两板先焊成T形后再与摇篮架组焊。

2.3.8摇篮架检查修正，合格后除锈刷漆。

2.4底板制作

2.4.1底板由两块定尺板拼而成，也可由四块板拼接，拼接板的尺寸按图中要求。

2.4.2底板下料平直后，在平台上组对，最好在车间内组对，组对间隙0-1mm，在焊口两端各点焊一块12×100×150mm的引弧板，焊前在焊缝下垫一通长反焊接变形垫板，板宽20-30mm板厚3-6mm。

2.4.3用埋弧自动焊进行焊接，单面焊完后，用专用胎具翻面，然后清根焊另一面，焊完后去除焊接引弧板，然后用磨光机修整端部。焊接时应先焊横缝（可自由收缩），后焊纵缝。

2.4.4检查底板变形情况，底板不平度1米<1.0mm,如不符合要求，用火焰进行修正。

2.4.5单面除锈、刷漆，做好中心标记。

2.5、支承梁制作

支承梁工字钢及连接板下料校正横梁及连接板钻床钻孔焊接连接板除锈刷漆。

2.6槽壳组装

2.6.1槽壳组装可在电解车间内搭设的组装平台上进行，也可在电解槽基础墩上搭设组装平台，即先安装支承梁并找平，将26根端梁等距放在支承梁上，用水准仪测量并找平、点固，即成槽壳组装平台

2.6.2将底板用吊架吊至组对平台上，检查中心线并划出组对内环线。

2.6.3将两短侧板结构吊至底板上，对正中心线及内环线后，检查垂直度、对角线无误后，用角钢作临时支撑固定，将短侧壁板与底板组对点固。

2.6.4测量两短侧壁至中心间距，由中心向两侧测量并修正长侧板，然后吊装长侧板，对正中心线及内环线并与底板点固，找好垂直度、对角线后用角钢临时支撑，组对壁板四条立缝、斜侧板对接缝及翼板对接缝，组对且检查槽壳尺寸应符合设计要求。

2.6.5由四名焊工同时焊四条立缝及斜侧板对接缝，先焊外缝，再清根焊内缝，然后焊接翼缘板对接缝和斜侧板与底板的角缝，最后再焊短侧板结构的立筋与底板的角焊缝。为防止变形，焊斜侧板与底板的角缝时，焊前在底板上压一定重物，重约15-20t，底板与短侧板、长侧板的焊接，先焊外缝，后焊内缝，焊工应对称分段退焊。

2.6.6焊完后，进行检查探伤，对超差部位进行矫正，合格后除锈刷漆。

2.7上部结构大梁制作

2.7.1大梁腹板及翼缘板按定尺进料，下料采用半自动切割机，腹板做出中心标记后，在腹板上直接切割出上拱度，翼缘板可在压力机上压出2-3mm反变形量。大梁腹板及翼缘板也可拼接，拼接缝按图纸要求避开集中载荷，腹板与翼缘板对接缝应错开100以上。焊条可采用E50××-×型焊条。

2.7.2组对单片工字梁，加设引弧板，采用埋弧自动焊焊接，焊后检查上拱度并超探角缝。注意单片梁应组对一片焊接一片，焊缝应除锈清理干净再施焊。按设计要求检查上拱度及旁弯度。腹板与翼缘板间的角焊缝用超声波探伤，探伤长度及焊缝质量应符合设计要求。

2.7.3单片大梁腹板开孔，组焊角钢。

2.7.4在平台上将工字梁定位点固，组对料箱及连接角钢，检查无误后进行焊接。

2.7.5单片梁、水平罩板、料箱及连接角钢也可以在同一平台上一次组对完成。

2.8水平罩板制作

2.8.1罩板按定尺进料，下料采用半自动切割机和手工切割，筋板类用剪板机下料。水平罩板不平度按设计要求。罩板也可拼接，但拼接缝要躲开洞孔。

2.8.2罩板两边折边用胎具及千斤顶压制，罩板下的烟道在液压机上压制，罩板上的螺栓孔采用磁力钻钻孔。

2.8.3罩板、打壳桶烟道及筋板组对、焊接。

2.9门型立柱制作