加热炉炉门冷却水管裂纹带压补焊

李力

【摘 要】在生产运行过程中，压力容器和管道在有压力的情况下一般不宜进行补焊，原因有两个：其一，是熔融的金属在没有彻底凝固，强度未达到时，有可能被喷出的泄漏的介质喷跑，其二，是泄漏的介质本身也有可能威胁到施工人员的人身安全，尤其是易燃易爆的泄漏介质，更难在带压态下补焊，但是在实际生产中，压力管道泄漏总是难免的由于各种原因难免会产生泄漏，如果采用常规方法进行处理需先中断生产再作业，如果停产会造成很大损失及浪费，为减小对生产过程影响，本文介绍了在生产过程不间断情况下对压力管道设备进行焊接的技术经验。

【关键词】压力管道；轴向裂纹；补焊

0 前言

在轧钢生产厂中，钢坯的原料加热炉是常见的设备，加热炉炉门由冷却水管与钢板组合焊接而成，内壁镶有耐火砖，冷却水管在炉门边缘穿过，有进出两条通道，冷却水进入冷却水管进行循环降温，形成一套降温系统，防止炉门因高温而损坏。由于生产过程中炉门频繁起落，有时会因炉门提升速度与取钢机取臂不同步而发生碰撞，极易损坏炉门水管发生开裂，造成冷却水泄漏冷却效果不好，炉门长时间温度过高而烧废。正常情况下需要关停炉火，关闭水阀门后进行补焊修复，这样会影响生产造成巨大经济损失。因炉门被取钢机取臂撞坏，被迫停炉，待修复，重新开炉，耗时通常会达到十几个小时，造成巨大经济损失，这就要求维护人员尽可能的在不影响正常生产，不关闭加热炉的带着一定压力情况下及时快速的将其修复进行。

1 焊接性分析

1.1 焊接性分析

经过现场实践了解加热炉炉门冷却水水管为一般都为20g钢，20g属于优质碳素钢，根据碳当量可知，其焊接性较好，采用通常焊接方法为焊条电弧焊焊接，焊后不易产生淬硬组织或裂纹，可选用普通E4303型焊条即可，焊条直径选择2.5mm和3.2mm。

1.2 补焊的难点

炉门水管损坏，多为撞击产生裂纹，冷却水会在内部压力作用下从裂纹处喷出，在这种情况下进行补焊的难点是焊接电弧的吹力小于水的压力，补焊时焊接电弧一接触高压喷出的水流，熔化的熔滴就会被迅速吹跑，使电弧不能稳定燃烧，无法进行焊接，还有可能使漏点扩大，因此先把水压尽量调小至水是慢慢渗流的状态，但不能关停，如果彻底关闭，会使炉门内部残余水，在高温作用下迅速生成蒸汽，蒸汽迅速膨胀，沿裂纹处喷出极容易伤人，严重时可产生爆炸，造成人身伤亡事故。

1.3 补焊原理

在正常情况下，两块平板在自由状态下两端固定对接焊时，两板之间的间隙会随着焊接的进行逐渐缩小，这一现象主要在焊接热源作用下，焊件发生收缩变形，在焊缝不长的情况下，焊缝的横向缩短是主要的，并且焊缝的横向收缩量随焊缝的宽度增加有所增加。实际生产中，延管道轴向方向裂纹的形状，从任意一端到中间最宽部分，与对焊平板时的对焊间隙张开的角度非常近似。我们根据焊缝收缩的规律，合理地应用到压力管道裂缝的补焊工作中，掌握焊接速度，利用焊缝收缩产生的应力，使裂缝局部收缩无泄漏，补焊时只焊已收缩不漏的部分。

2 焊接工艺操作

补焊前先在裂缝的一端未损坏的工件金属上焊一段30-50mm长的焊缝。这段焊缝冷却后所产生的横向收缩应力就能使裂缝自这一端开始有2-15mm的一小段完全收缩，达到无泄漏，待焊缝冷却，药皮颜色由红变暗，就可以补焊该段收严的裂缝，不要图快，补焊时只焊已收严，不泄漏的部分，焊接方向是从裂纹处向裂纹起始端部焊接，并采取补焊一段，收缩一段，收缩一段，再补焊一段，这样反复进行，，直到最后形成一个漏点，漏水压力也会增高过高，难度加大，可先用铁锤敲击漏点使其密实再进行补焊，焊接时可在漏点处周围先焊成环形焊肉，之后再把环形内部逐步填满，切记，不要贪快，直接把电弧直接对着漏点，这样会引起剧烈反应飞溅伤人，也可造成烧穿使漏点加大。此时引弧和收弧速度要加快，快速均匀点焊，使熔滴快速凝固，等彻底凝固冷却后在进行二次，三次的加焊。这种方法是利用了金属焊接时产生物理变形的一种补焊方法，它一般适合于裂纹缺陷，但不适合夹渣气孔等点状泄漏的补焊。

2.1 操作要领

引弧，对已收缩的一段补焊时，宜采用接触式引弧并引弧点一定要落在以收缩的那一小段裂纹上补焊时，可先在待焊部位与裂纹中心间立一块100mm×100mm的挡板如图所示，挡板与水管接触的部位用气割切按水管的弧度大小割成弧状，这样可以使挡板与水管更严密结合，可以起到阻碍漏水向待焊部位涌动影响焊接，由于裂纹的收缩量有限，每次补焊的长度要很短，在2-15mm之间甚至接近点焊，因此要求运条动作要简便，迅速，焊条沿裂纹直线移动稍有前后摆动，动作要快电弧要压低在2-4mm为宜，防止形成过多的液态金属，形成焊瘤造成未熔合，给下一道工序造成不便，同时要注意控制熔深，一般为被焊工件40%左右工件薄时，注意不要烧穿，焊缝表面外观不一定要美观，主要是补住漏点为目的，因此在补焊收缩的那一小段时，应认真观察裂纹的收缩情况，确认下一步补焊的长度，不要图快，继续补焊时，要严格控制焊接的长度，确保电弧处在收缩范围内。

熄弧，每次补焊一小段，熄弧点都应落在已冷却的焊缝金属上并填满弧坑。

2.2 焊条角度

当泄漏水压力小于0.1MPa时焊条角度为垂直焊缝表面，与焊缝间夹角接近于90°，当泄漏水压力在0.1-0.2MPa焊条与裂纹角度为70°-80°。焊条应正对裂纹表面，防止焊偏。

2.3 焊接电流

第一层焊接时焊接电流应比正常焊接电流略大30-50A，以增加电弧的吹力和铁水熔滴附着力，提高融合性，提高熔池及母材的温度。加焊第二层时焊接电流应比第一层略小，焊接盖面层时，电流应调至小于补焊时但比正常大一些。

2.4 焊接层次

一般情况下，第一遍焊后焊缝表面不够美观平整，难免会有一些缺陷，可再加焊两遍，把之前的焊瘤烧掉，未熔合，焊肉过高等缺陷消除，必要是可用角向磨光机打磨，再进行加焊，一般需焊不低于三遍。最后一遍运条范围可略大一些，达到焊缝更平整牢固。必要时可在焊缝处加焊一道加强筋横跨焊缝，防止焊缝二次裂开。

3 结束语

本文阐述了当管道产生裂纹泄漏时，不需要停产，在带压状态下，通过分段收缩，分段焊接的方法进行补焊修复，一般用工时间在1.5小时左右，大大节约了工作周期时间，不影响正常生产，增加了经济效益。

[责任编辑：杨玉洁]