在大型预焙阳极电解槽槽壳制作过程中,控制焊接变形技术是施工关键,该槽壳加工工艺工效高、加工精度高、各部件不论是底板、长侧板、端侧板均具有互换性,现场组装简单,易保证安装质量。本文立足于实际案例,分上、下两部分对电解槽槽壳制作施工技术进行探究,供企业参考借鉴。
一、案例解析
某厂承担的1#铝业公司一期230KA、二期350KA及2#铝业公司的420KA大型预焙阳极电解槽槽壳制作,其结构如下图1所示。槽壳的外形庞大,由钢板组成船形结构,端侧板的立板围成1/4周长圆弧,斜侧板与底板、长侧板连接均成135°角。
由于壁板结构因加固围板不对称设计,易使端板焊后内口尺寸超差、长侧板结构焊后产生纵向收缩。因此,槽壳的制作难点是控制焊接变形。
图1 大型预焙阳极电解槽槽壳结构
在焊接过程中,对工件进行局部的、不均匀的加热和冷却,不可避免地产生焊接变形;焊接变形虽不可避免,但可采取相应的工艺措施,有效控制焊接变形,确保制造精度。
二、工艺措施
1、端侧板、长侧板工艺措施
采用胎具刚性固定,整个结构的组装及焊接均在胎具上固定完成(见图2、图3),长侧板吊装采用专用工具(见图4)。
图2 长侧板组装焊接防变形胎具示意
图3 端侧板组装焊接防变形胎具示意
图4 长侧板吊装防变形吊具示意
2、底板工艺措施
首先,采用预留余量法和固定在刚性平台上的刚性固定法(见图5)焊后进行二次下料;其次,底板吊装防变形胎具;最后,底板焊接翻身防变形胎具。
图5 底板拼接防变形刚性固定胎具平面示意
3、工艺方法
选择合理的装配顺序、焊接方法和焊接顺序相结合的工艺措施。
4、其他方面
对拼板焊接及其他主要位置的焊接编制焊接工艺卡。
三、施工技术
1、端侧板制作
下料与拼接:端侧面板圆弧直边尺寸,若设计短,保证不了圆弧的圆滑度,因此在下料时应根据设计尺寸和所采用的卷板机滚筒尺寸确定一定的附加量;端侧面板拼接采用埋弧焊焊接;
端侧面板圆弧成形:对该构件的检测应作样板检查,样板尺寸不应小于该构件弯曲面的1/2,二者之间的间隙≤1.5mm;直立于平台上用≥1m的钢直尺检查,其间隙≤1mm;
组装:先组装丁字构件再组装部件;将端侧面板扣在胎具上,使端侧面板与胎具紧密接触,并用夹具将端侧面板夹牢,夹具间距以250mm左右为宜,若两者间隙大,应用火焰矫正;筋板定位要求:以端侧面板的纵向中心和横向下端为基准定位,并在端侧面板的纵向中心打上样冲孔;
组装焊接:采用CO2气体保护焊焊接,由2名焊工从中间同时对称施焊,吊车配合翻身以保持平焊,待整个端侧板结构焊接完成并完全冷却后脱模;
修割及铲坡口:端侧面板留有附加量时,进行横向两端二次下料及铲坡口;
检查尺寸:对端侧板进行全面检查,超差者矫正,尺寸偏差符合要求。
综上所述,焊接变形控制技术是大型预焙阳极电解槽槽壳制作的关键技术,掌握好此项技术能保证电解槽平稳高效运行。电解槽槽壳外形庞大,为便于运输,一般分成五个部件制作即两个端侧板、两个长侧板和底板。本文重点阐述了端侧板制作工艺,至于长侧板和底板的制作工艺我们明天再行探讨,欢迎继续关注!