• ···回转窑筒体开裂质量事故分析与修复
2015-12-15 10:10:25   作者:魏建永|杜晓红   出处:水泥商情网      热     ★★★
摘要:我公司在非洲承建的一条4000t/d水泥熟料生产线,该项目回转窑在安装过程中发生了筒体开裂的质量事故;其规格为Φ4.6 × 68m,斜度3.5%,转速0.45~4.47rpm ,三挡支撑。 回转窑筒体采用了两种材质,一种材质为Q235-B,长度为40.8m;另一种材质为12CrMoV,长度为26.7m;
  • 我公司在非洲承建的一条4000t/d水泥熟料生产线,该项目回转窑在安装过程中发生了筒体开裂的质量事故;其规格为Φ4.6 × 68m,斜度3.5%,转速0.45~4.47rpm ,三挡支撑。 回转窑筒体采用了两种材质,一种材质为Q235-B,长度为40.8m;另一种材质为12CrMoV,长度为26.7m;

    一、事故经过:

    在1月31日,在质检查人员对回转窑筒体焊接情况例行的查时,发现靠近2#轮带出料端一侧特殊材质(12Cr1MoVg)的一段筒体从搭接板焊缝处沿窑轴向出现了一条纵向的裂纹,长度约为2000mm,基本裂到了下一条环焊缝,裂缝宽度最大处约2mm,深度为30mm左右(此段节筒体厚度为40mm);详见附图照片所示。

      

    二、质量事故分分析:

    筒体出现轴向裂纹后,立即对事故的经过和原因进行了解和分析;通过现场检测和分析制作工艺过程,笔者认为出现此事事故的主要原因是现场施工时施工单位没有严格按照工艺评定施工工序进行施工。具体原因是:

    制造问题

    该段节筒体钢板比较厚(40mm),材质为12CrMoV,属于珠光体耐热钢,由于含碳量及合金元素较多,因此材质的材料比较脆,在筒体卷制过程中通常需要在卷板机上调整纵向焊缝部位的圆度,因此需要往复卷制几次,可能造成此部位的钢板弯曲应力过于集中。

    施工问题

    1、排口的方法不正确:

    在回转窑窑筒体组对排口过程中,没注意将相邻两节筒体的周长进行适当的等分后,再进行排口,而是随意的从一个位置开始进行了组对排口,造成最后排口位置处筒体的错边最太大,不满足图纸的偏差要求:错边量小于2mm;但为了使错边量尽量的小,只好用丝杆强力的顶筒体,而造成筒体局部应力集中;

    两节筒体组对用的搭接板不符合设计要求:正确的搭接板应用应力释放孔(圆弧状),而施工单位丢失设备厂家自带的搭接板后,自己加工了一块进行了替代,但没有开释放孔,详见附图照片;这样结果造成焊接时焊接应力无法释放,筒体内部应力集中,给筒体开裂埋下了隐患;

     

    不正确的搭接板                       正确的搭接板

    2、搭接板的焊接质量不合格:

    Ø 起焊点太靠近筒体边缘,使焊接的应力有了释放的薄弱点;

    Ø 焊接咬肉严重,给筒体内部造成了应力集中;详见下图照片。

     

    搭接板焊接情况

    3、搭接板焊接过程中没有按工艺评定的施工工序进行:

    虽然焊接过程中按要求进行了预热,但焊后的保温程序却没有做,而且焊接后天气又不太好,两天休息日天气又总是下雨,这样使搭接板焊接处产生了很大的应力;在星期一又是晴天,被太阳一晒后,回转窑筒的内外应力交变作用下,应力就在薄弱点(起焊点)进行了释放,造成了筒体开裂的质量事故。

    三、修复工作:

    发现筒体开裂的情况后,为了防止裂纹的进一步的延伸,立即安排施工人员用磨光机对裂缝进行打磨止裂处理,进而减少裂纹尾端的应力集中,详见附图照片;接着对开裂的裂纹尾部和与其相关的环向焊缝和搭接板焊接处进行了着色渗透检查和超声波检查,均未再发现任何的微裂纹和缺陷。

       

    修复工作

    第一步:对筒体的弧度进行修复。

    在环向焊缝处焊接三块环向搭接板加固开裂处,以保证裂纹处筒体的强度和回转窑整体的刚度,然后对筒体的弧度进行修改,修复的工作与回转窑筒体组对的方式类似,在这就不做重点说明了;

    第二步:重新焊接

    重新焊接的方法及注意事项:

    Ø 先将开裂的裂纹内部用碳棒开坡口,坡口角度为60度;坡口及两侧缺陷打磨光滑,清理坡口两侧20mm及焊丝表面的油污氧化皮;

    Ø 按照工艺评定进行焊接;

    l 焊材(焊剂、焊条等)要在350℃的烘干箱里烘2小时;

    l 母材内外表面预热200℃,层间温度≥150℃~300℃。预热区域必须大于所焊板厚的4倍, 至少不少于150mm;

    l 焊接过程中预热要基本保持一致(用表面温度计在焊缝区域间距50mm范围每半小时测量并做好记录);

    l 焊接方法:手工焊条R317打底(不允许使用气保焊打底),埋弧焊焊接,焊丝+焊剂: H08CrMoVA+小天鹅SJ101;焊接电压29~31V,焊接电流600~650A;

    l 焊缝焊完后注意测量焊缝处的温度,待温度降到300℃时,进行后加热处理,保持焊缝温度200-300℃之间3小时后,再自然冷却;

    Ø 焊缝焊接顺序:首先将普通材质的焊缝焊接完成后,再对此焊缝进行修复,先焊裂纹缝,再焊止裂终缝,详见下图。

     

    Ø 先焊内部焊缝,再焊外部焊缝;

    Ø 整体工作完毕24小时后,100%超声波探伤。

    四、结束语:

    本次事故的主要原因是施工人员没有按施工方案和工艺评定方案施工,对新材料的性能的认识程度不到位造成的;这次事故的教训告诉我们,不管在什么情况下,都要加强质量管理,严格执行作业手册和施工规范等管理文件进行施工和管理,提高管理和作业水平保证施工质量是所有施工企业的根本。


     

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