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摘 要：压力容器的运行安全可靠性是特别重要的，对压力容器的焊接接头规定了很高的技术要求。这些要求基本上反映在两个方面：一方面焊缝金属和热影响区应具有足够好的力学性能（包括强度、塑性和韧性）；另一方面焊接接头中不存在不允许的裂纹等缺陷。
关键词：工艺改进 本体变形 天窗 漏水 管内清洁
中图分类号：TF341 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）010-059-02
宝钢二炼钢转炉自从1998年4月投产以来，经过十几年修复，积累了一些二炼钢裙罩修复的经验和技术能力。进行一些工艺改进例如：本体锅炉管弯弧工艺改进；针对裙罩漏水现象工艺改进；本体变形修复工艺改进；锅炉管内清除焊渣、铁屑工艺改进；进出水管取消开天窗工艺改进等。经过实际施工，取得了良好的效果。下面将介绍二炼钢裙罩修复工艺在技术的改进。
1 工程概况
宝钢二炼钢裙罩是属于循环冷却水装置，是转炉锅炉的主要受压部件，也是炼钢工艺必不可少的关键设备。二炼钢裙罩的主要技术规格：
结构形式：横管隔膜式排管，共20圈，受热面积25m2。
主要材料：受热面水管20g 60€？mm、 60€？mm；鳍片 12的Q235B圆钢。
裙罩规格尺寸：上口中径4635mm，下口中径5235mm；高度1238mm。
工作压力：0.8MPa，工作介质：工业水。
二炼钢裙罩具体结构如下图所示，因其工作环境及结构本身的特点，其修复使用中可能出现管子漏水，焊接应力集、焊接变形等现象，为了提高维修质量，在积累经验的基础上，针对上述问题在修复工艺进行改进。
2 针对裙罩漏水现象工艺改进
以前二炼钢裙罩修复合格后，送到现场生产不久经常发生漏水现象，其最大原因是现场环境温度很高，把裙罩内部应力完全释放出来，造成焊缝产生冷裂纹，导致出现漏水现象。
2.1 焊接应力的危害性
（1）焊接应力是形成各种焊接裂纹的因素之一。
（2）在焊接结构中的残余应力与工作应力相叠加时，增加了构件所承受的应力水平，因而降低了结构的强度安全裕量，实际上降低了结构的承载能力。
（3）具有焊接应力的焊接构件，如果经过焊后机械加工则会破坏内应力的平衡，引起焊接构件的变形，影响加工尺寸的稳定性。
2.2 二炼钢裙罩经常漏水点
（1）8块大筋板处容易产生裂纹。
（2）裙罩外侧点固处容易产生裂纹。
（3）进出水管与本体水管对接焊缝容易产生裂纹。
2.3 工艺改进后，所采取措施
（1）保证焊缝质量。进出水管与本体管对接口原采用开天窗 焊接现改为直接对接焊接，减少了二条丁字焊缝。
（2）本体管弯弧，原采用氧气、乙炔火焰弯管，现改为利用 弯管机进行弯管。机械弯管大大降低内应力、拘束力，也大大提高 弯弧的质量，提高了工作效率。
（3）减少焊接应力。1）焊接采用GMAW。减少了焊接线能量。2）焊接鳍片时采用上下交替分段焊法。3）拼焊进出水管与本体管子的对接焊缝，要控制好焊缝间隙。
（4）裙罩整体进行高温回火。实践表明，整体高温回火消除焊接残余应力的效果最好，它可将80﹪～90﹪以上的残余应力消除。
3 针对裙罩本体变形工艺改进
我们对裙罩产生大变形进行分析，产生的原因大概有以下几点：
（1）宝钢现场使用周期较长。
（2）操作使用不当：1）四个升降裙罩整体的油缸，升降不同步，使裙罩形成扭曲变形，使裙罩平面度较差。2）裙罩升降位置不到位，在转炉转动的时候产生碰撞裙罩形成压扁现象，使裙罩圆度较差。
（3）裙罩的耐材做得不紧密，在高温，震动中逐步脱落或松动。使裙罩隔热效果大大减弱，形成严重变形。
3.1 施工前的准备
（1）先测裙罩的管厚，接着测量裙罩原始数据。最后给裙罩进行水压试验，根据以上三种数据，决定更换13圈管子。裙罩一共有20圈，更换量占了总量的65%。
（2）切割十三圈旧管，并且打磨干净，剩余的七圈管测量裙罩的圆度和平面度，测得裙罩圆度相差40mm，平面度相差65mm。对裙罩打上8个点米字型内支撑，使裙罩圆度控制在15mm。
（3）在平台上制作一个水平工作平台。
（4）把已经撑好支撑的裙罩吊入工作平台上待施工。
（5）由于割剩的裙罩的平面度还有不平，我们就从裙罩底部最后一圈管子中心测到水平工作台距离，一共测了16个数据，取16个数据的平均数为基准给裙罩找到水平。裙罩与水平工作台有间隙，在下面垫上小钢板并且与工作台焊接。
（6）在裙罩外侧画一圈水平基准线，便于以后组装管子时控制裙罩的水平度。
（7）找出裙罩的圆心，并且在平台上焊一根2m长直径为30mm的圆钢当圆心点，而且要求垂直于水平工作台，便于以后组对时控制裙罩的圆度。
3.2 施工过程
（1）管子组对时，水平度以裙罩外侧的水平线为基准。以最高处开始组对，测出本圈管子中心到水平基准线的距离。以后一直以这个距离为基准，每一圈水平度借5mm左右，因为裙罩总的水平度差65mm，更换十三圈，所得一圈借5mm。
（2）每圈的圆度靠半径来控制，每一圈圆度半径借1.5mm左右。
（3）裙罩内侧用直径为12的圆钢作鳍片，外侧管子与管子，直接焊接，间距控制在400mm左右。
（4）就这样一圈圈组对，直到最后一圈裙罩的平面度和圆度基本解决。
通过这种新的施工方法，解决了裙罩的扭曲变形和不圆度的问题，保证裙罩正常使用。
4 针对进出水管与本体管子焊接开天窗工艺改进
裙罩本体管子之间间隙仅有1mm，进出水管与本体管子对接焊缝，下部焊缝无法焊接，故原来采用开天窗焊接。这种方法就产生了二条横缝与对接焊缝形成了T形接头。T形接头焊缝向母材金属过渡较急剧，造成应力分布极不均匀，在过渡处易产生很大的应力集中。
针对以上问题，提高焊接接头疲劳强度我们采取以下措施：
（1）降低应力集中。焊接接头是造成应力集中是的主要原因。对焊接接头采取的措施主要有两点：1）尽量采用应力集中系数小的接头我们采用了对接接头，并且余高不宜过大，并使母材与焊缝之间平滑过渡。2）可用钨极氩弧焊在焊缝的两焊趾处重熔一次，既能使焊缝与母材金属之间平滑过渡，又能缓和热影响的组织硬化。
（2）进行焊后消除应力热处理。消除焊接接头应力集中处的残余应力，可提高接头的疲劳强度，尤其是在应力集中较高时，能取得较好的效果。
（3）改善材料的力学性能。表面强化处理，用小锤轻打焊缝及过渡区，都可以提高接头的疲劳强度。
5 裙罩管内清除焊渣、铁屑工艺改进
裙罩管内如果没有彻底清除焊渣、铁屑等杂物。在生产过程中会使裙罩系统减少循环水的流量，使水温逐步升温致使水循环不良，造成水管过热烧化泄漏，严重时造成停炉、停产现象。针对这种严重情况，我们对裙罩管内清除焊渣、铁屑进行了工艺改进，采取措施如下：
（1）在拼装之前必须清除管内的杂物。（2）在焊接进出水管之前必须清除管内的杂物。（3）焊完进出水管后，必须清除二组集箱管管内的杂物接着焊接集箱管的底板，最后焊接特制的集箱管试压堵板。
6 结束语
以上就是我们对宝钢二炼钢裙罩的工艺改进，实际操作效果非常好，但是还一些工艺不完善，在今后需要加以改进。
参考文献：
[1] 王继军，等.锅炉压力容器的事故案例及其对策[M].北京：北京科学技术出版社，1991.
[2] 上海市焊接协会.现代焊接生产手册[M].上海：上海科学技术出版社，2007.
[3] 胡宝良.焊工-问答450例[M].上海：上海科学技术出版社，2006.
关键词：工艺改进 本体变形 天窗 漏水 管内清洁
中图分类号：TF341 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）010-059-02
宝钢二炼钢转炉自从1998年4月投产以来，经过十几年修复，积累了一些二炼钢裙罩修复的经验和技术能力。进行一些工艺改进例如：本体锅炉管弯弧工艺改进；针对裙罩漏水现象工艺改进；本体变形修复工艺改进；锅炉管内清除焊渣、铁屑工艺改进；进出水管取消开天窗工艺改进等。经过实际施工，取得了良好的效果。下面将介绍二炼钢裙罩修复工艺在技术的改进。
1 工程概况
宝钢二炼钢裙罩是属于循环冷却水装置，是转炉锅炉的主要受压部件，也是炼钢工艺必不可少的关键设备。二炼钢裙罩的主要技术规格：
结构形式：横管隔膜式排管，共20圈，受热面积25m2。
主要材料：受热面水管20g 60€？mm、 60€？mm；鳍片 12的Q235B圆钢。
裙罩规格尺寸：上口中径4635mm，下口中径5235mm；高度1238mm。
工作压力：0.8MPa，工作介质：工业水。
二炼钢裙罩具体结构如下图所示，因其工作环境及结构本身的特点，其修复使用中可能出现管子漏水，焊接应力集、焊接变形等现象，为了提高维修质量，在积累经验的基础上，针对上述问题在修复工艺进行改进。
2 针对裙罩漏水现象工艺改进
以前二炼钢裙罩修复合格后，送到现场生产不久经常发生漏水现象，其最大原因是现场环境温度很高，把裙罩内部应力完全释放出来，造成焊缝产生冷裂纹，导致出现漏水现象。
2.1 焊接应力的危害性
（1）焊接应力是形成各种焊接裂纹的因素之一。
（2）在焊接结构中的残余应力与工作应力相叠加时，增加了构件所承受的应力水平，因而降低了结构的强度安全裕量，实际上降低了结构的承载能力。
（3）具有焊接应力的焊接构件，如果经过焊后机械加工则会破坏内应力的平衡，引起焊接构件的变形，影响加工尺寸的稳定性。
2.2 二炼钢裙罩经常漏水点
（1）8块大筋板处容易产生裂纹。
（2）裙罩外侧点固处容易产生裂纹。
（3）进出水管与本体水管对接焊缝容易产生裂纹。
2.3 工艺改进后，所采取措施
（1）保证焊缝质量。进出水管与本体管对接口原采用开天窗 焊接现改为直接对接焊接，减少了二条丁字焊缝。
（2）本体管弯弧，原采用氧气、乙炔火焰弯管，现改为利用 弯管机进行弯管。机械弯管大大降低内应力、拘束力，也大大提高 弯弧的质量，提高了工作效率。
（3）减少焊接应力。1）焊接采用GMAW。减少了焊接线能量。2）焊接鳍片时采用上下交替分段焊法。3）拼焊进出水管与本体管子的对接焊缝，要控制好焊缝间隙。
（4）裙罩整体进行高温回火。实践表明，整体高温回火消除焊接残余应力的效果最好，它可将80﹪～90﹪以上的残余应力消除。
3 针对裙罩本体变形工艺改进
我们对裙罩产生大变形进行分析，产生的原因大概有以下几点：
（1）宝钢现场使用周期较长。
（2）操作使用不当：1）四个升降裙罩整体的油缸，升降不同步，使裙罩形成扭曲变形，使裙罩平面度较差。2）裙罩升降位置不到位，在转炉转动的时候产生碰撞裙罩形成压扁现象，使裙罩圆度较差。
（3）裙罩的耐材做得不紧密，在高温，震动中逐步脱落或松动。使裙罩隔热效果大大减弱，形成严重变形。
3.1 施工前的准备
（1）先测裙罩的管厚，接着测量裙罩原始数据。最后给裙罩进行水压试验，根据以上三种数据，决定更换13圈管子。裙罩一共有20圈，更换量占了总量的65%。
（2）切割十三圈旧管，并且打磨干净，剩余的七圈管测量裙罩的圆度和平面度，测得裙罩圆度相差40mm，平面度相差65mm。对裙罩打上8个点米字型内支撑，使裙罩圆度控制在15mm。
（3）在平台上制作一个水平工作平台。
（4）把已经撑好支撑的裙罩吊入工作平台上待施工。
（5）由于割剩的裙罩的平面度还有不平，我们就从裙罩底部最后一圈管子中心测到水平工作台距离，一共测了16个数据，取16个数据的平均数为基准给裙罩找到水平。裙罩与水平工作台有间隙，在下面垫上小钢板并且与工作台焊接。
（6）在裙罩外侧画一圈水平基准线，便于以后组装管子时控制裙罩的水平度。
（7）找出裙罩的圆心，并且在平台上焊一根2m长直径为30mm的圆钢当圆心点，而且要求垂直于水平工作台，便于以后组对时控制裙罩的圆度。
3.2 施工过程
（1）管子组对时，水平度以裙罩外侧的水平线为基准。以最高处开始组对，测出本圈管子中心到水平基准线的距离。以后一直以这个距离为基准，每一圈水平度借5mm左右，因为裙罩总的水平度差65mm，更换十三圈，所得一圈借5mm。
（2）每圈的圆度靠半径来控制，每一圈圆度半径借1.5mm左右。
（3）裙罩内侧用直径为12的圆钢作鳍片，外侧管子与管子，直接焊接，间距控制在400mm左右。
（4）就这样一圈圈组对，直到最后一圈裙罩的平面度和圆度基本解决。
通过这种新的施工方法，解决了裙罩的扭曲变形和不圆度的问题，保证裙罩正常使用。
4 针对进出水管与本体管子焊接开天窗工艺改进
裙罩本体管子之间间隙仅有1mm，进出水管与本体管子对接焊缝，下部焊缝无法焊接，故原来采用开天窗焊接。这种方法就产生了二条横缝与对接焊缝形成了T形接头。T形接头焊缝向母材金属过渡较急剧，造成应力分布极不均匀，在过渡处易产生很大的应力集中。
针对以上问题，提高焊接接头疲劳强度我们采取以下措施：
（1）降低应力集中。焊接接头是造成应力集中是的主要原因。对焊接接头采取的措施主要有两点：1）尽量采用应力集中系数小的接头我们采用了对接接头，并且余高不宜过大，并使母材与焊缝之间平滑过渡。2）可用钨极氩弧焊在焊缝的两焊趾处重熔一次，既能使焊缝与母材金属之间平滑过渡，又能缓和热影响的组织硬化。
（2）进行焊后消除应力热处理。消除焊接接头应力集中处的残余应力，可提高接头的疲劳强度，尤其是在应力集中较高时，能取得较好的效果。
（3）改善材料的力学性能。表面强化处理，用小锤轻打焊缝及过渡区，都可以提高接头的疲劳强度。
5 裙罩管内清除焊渣、铁屑工艺改进
裙罩管内如果没有彻底清除焊渣、铁屑等杂物。在生产过程中会使裙罩系统减少循环水的流量，使水温逐步升温致使水循环不良，造成水管过热烧化泄漏，严重时造成停炉、停产现象。针对这种严重情况，我们对裙罩管内清除焊渣、铁屑进行了工艺改进，采取措施如下：
（1）在拼装之前必须清除管内的杂物。（2）在焊接进出水管之前必须清除管内的杂物。（3）焊完进出水管后，必须清除二组集箱管管内的杂物接着焊接集箱管的底板，最后焊接特制的集箱管试压堵板。
6 结束语
以上就是我们对宝钢二炼钢裙罩的工艺改进，实际操作效果非常好，但是还一些工艺不完善，在今后需要加以改进。
参考文献：
[1] 王继军，等.锅炉压力容器的事故案例及其对策[M].北京：北京科学技术出版社，1991.
[2] 上海市焊接协会.现代焊接生产手册[M].上海：上海科学技术出版社，2007.
[3] 胡宝良.焊工-问答450例[M].上海：上海科学技术出版社，2006.