回轉(zhuǎn)窯筒體開裂的修復(fù)

王宗璞

回轉(zhuǎn)窯筒體開裂的修復(fù)

王宗璞

回轉(zhuǎn)窯是水泥廠的關(guān)鍵設(shè)備，筒體又是回轉(zhuǎn)窯的關(guān)鍵部件，筒體開裂的原因很復(fù)雜，且受多方面因素影響。文章通過分析筒體開裂原因，制定和實施修復(fù)方案，并采取一定的措施，確保修復(fù)后的筒體焊縫質(zhì)量，防止裂紋擴展，保證回轉(zhuǎn)窯的正常運行。

筒體；開裂；修復(fù)

我公司2 500t/d熟料水泥生產(chǎn)線于2006年2月投產(chǎn)，回轉(zhuǎn)窯年實際產(chǎn)能均在設(shè)計生產(chǎn)能力的110%～115%。2013年年終大修停產(chǎn)冷窯后，發(fā)現(xiàn)在窯長度居中（距窯頭窯尾約30 000mm處）的燒成帶與過渡帶交匯區(qū)2號輪帶處，筒體加厚段往窯尾方向軸向排列有三道環(huán)向裂縫和若干道磨蝕溝。我公司分析了原因，制定了修復(fù)方案并實施，經(jīng)過兩年多的運轉(zhuǎn)證實，修復(fù)方案合理可行，措施得當，保證了回轉(zhuǎn)窯的正常運轉(zhuǎn)。

1　大窯筒體裂縫及磨蝕情況

1.1開裂及磨蝕區(qū)域

我公司回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為?4m×60m，筒體鋼板材質(zhì)為Q235-B，鋼板厚度為22～60mm，其開裂及磨蝕區(qū)域如圖1、圖2所示。

圖1　開裂及磨蝕區(qū)域示意圖

1.2開裂磨蝕情況

（1）2號輪帶處的輪帶下筒體鋼板（厚度80mm）與過渡段筒體鋼板（厚度60mm）焊縫環(huán)向開裂，從內(nèi)壁向外延伸，沿圓周方向長度1 460～1 500mm，厚度方向局部已裂透至筒體外表面，裂縫寬1～1.5mm（圖3）。

圖2?。ˋ部放大剖面）開裂及磨蝕區(qū)示意圖

圖3　裂縫現(xiàn)狀

焊縫向窯尾方向200mm（正好是一塊耐火磚長度）處環(huán)向開裂，從內(nèi)壁向外延伸，沿圓周方向長度600～650mm，局部已裂透至筒體外表面，裂縫寬0.5～1.2mm（圖4）。

焊縫向窯尾方向約400mm（正好是兩塊耐火磚長度）處環(huán)向開裂，從內(nèi)壁向外延伸，沿圓周方向長度1 300mm左右，局部已裂透至筒體外表面，裂縫寬1～1.5mm（圖5）。

（2）焊縫向窯尾方向約600mm軸向排列3道間隔200mm（正好是一塊耐火磚長度）磨蝕溝，寬15～18mm，深3mm左右（圖6）。

圖4　裂縫現(xiàn)狀

圖5　裂縫現(xiàn)狀

圖6　磨蝕溝現(xiàn)狀

2　開裂磨蝕原因分析

導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯筒體焊縫開裂的因素比較多，常見的原因有：窯體振動、紅窯燒損、某擋托輪頂力過大等等。我公司窯筒體開裂和磨蝕溝均在耐火磚縫處，我們分析認為，窯焊縫及筒體開裂原因主要有以下幾種：

（1）窯皮掛得不均勻及局部窯皮脫落引起筒體在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生階段性振動。

（2）耐火磚的燒損引起窯筒體溫度偏高，鋼板蠕變降低強度及出現(xiàn)紅窯造成筒體燒損。

（3）熟料燒制過程中產(chǎn)生的有害氣體的侵蝕。

（4）運行狀態(tài)下的熱態(tài)和降溫停窯情況下的冷態(tài)導(dǎo)致筒體和耐火磚產(chǎn)生不同步熱脹冷縮形變，耐火磚縫形成細微裂隙，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的飛砂在壓力的作用下進入耐火磚與筒體貼面，由于耐火磚和筒體熱脹冷縮產(chǎn)生位移，對窯筒體產(chǎn)生磨蝕。

（5）筒體彎曲變形在托輪頂力的作用下引起該區(qū)域筒體外表受壓、內(nèi)圓受拉，在局部產(chǎn)生的循環(huán)應(yīng)力作用下，筒體磨蝕變薄部位由內(nèi)向外逐漸開裂等。

3　開裂部位修復(fù)

筒體開裂的焊接修復(fù)按先內(nèi)側(cè)后外側(cè)的順序進行。

3.1焊接的準備

（1）二氧化碳氣體保護焊選擇ER50-6型號焊絲，手工電弧焊選用J507牌號焊條，焊條需350℃烘干1h。

（2）清理裂縫、除銹、加溫。

（3）加工坡口。在焊縫兩側(cè)各150mm的寬度內(nèi)加熱至150℃。先從筒體內(nèi)側(cè)壁用碳弧氣刨將裂縫刨挖1/2板厚，將缺陷刨挖干凈，刨成“U”型坡口。在刨挖時，控制氣刨電流在450～550A之間，將坡口清理干凈，不得有鐵銹、油污、氧化物等。

3.2焊接操作

（1）先從筒體內(nèi)側(cè)壁電弧焊接，電弧長度為2～3mm。

（2）刨一段焊一段，每一段長度約為500～600mm，分段進行氣刨和坡口焊接，并采用對接多層、多邊的方法進行焊接。

（3）每層焊縫焊完后，及時將藥皮清除干凈，防止夾渣。

（4）層焊正反方向交替進行。層焊每段接頭層層搭接，最上面一層用粗焊條連續(xù)焊接，以清除接頭，使各層焊料之間結(jié)合牢固。

然后從筒體外側(cè)將焊縫裂紋清除干凈，從裂紋中心沿環(huán)向兩側(cè)刨挖，裂透處應(yīng)刨到內(nèi)側(cè)焊縫，并呈“U”型坡口，施焊方法同內(nèi)側(cè)。

3.3要求

（1）筒體內(nèi)外側(cè)壁焊縫表面應(yīng)平整、不得有咬邊等缺陷，內(nèi)側(cè)焊縫余高不得高于母材，外側(cè)焊縫形成圓弧過渡到母材。

（2）焊接完畢以后，清理焊渣及飛濺物，不得有裂紋、未熔合、未焊透及表面缺陷。

（3）用保溫材料覆蓋于焊縫表面，保溫24h。

（4）對焊縫進行探傷檢測，同時用探傷儀檢查窯筒體內(nèi)部是否還有隱藏的焊縫開裂。

（5）個別部位打磨處理，使焊縫與筒體表面形成一個完整的曲面。

4　綜合措施防開裂

筒體開裂修復(fù)完畢后，還須進一步檢查分析造成回轉(zhuǎn)窯筒體焊縫開裂原因，并針對相關(guān)原因，采取調(diào)整大窯筒體中心線同軸度、加固筒體、調(diào)整托輪底座位置、合理調(diào)整托輪頂力等措施。同時操作上要穩(wěn)定，盡量減少停開窯次數(shù)，避免筒體頻繁熱脹冷縮，降低回轉(zhuǎn)窯筒體溫度，徹底消除大窯筒體焊縫二次開裂的不利因素。

5　修復(fù)效果

我公司?4m×60m回轉(zhuǎn)窯筒體焊縫開裂修復(fù)后，從2013年終大修到2015年年終大修，保持連續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)兩年多時間，為企業(yè)創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益。

The Repair of Kiln Shell's Crack

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