Способ ремонта кожуха доменной печи

 

Использование: металлургия, способы ремонта кожухов доменных печей, воздухонагревателей и трубопроводов горячего дутья, работающих при повышенных температурах и давлениях. Сущность изобретения: локальный нагрев ведут вдоль контура трещин с образованием пятен нагрева в виде полос, границы центральной зоны которых удален по обе стороны от контура трещины на 500-600 мм, а внешние границы крайних зон удалены от центральных на 50-100 мм, при этом нагрев центральной зоны ведут со скоростью 40-60⁰С/мин до 600-640⁰С, а крайних зон - с той же скоростью до 200-320⁰С, выдержка 10-20 мин, а охлаждение со скоростью 20-30⁰С/мин ведут до комнатной температуры или до 65-100⁰С температуры предварительного подогрева кожуха. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам ремонта кожухов доменных печей, воздухонагревателей и трубопроводов горячего дутья, работающих при повышенных температурах и давлениях.

Известен способ ремонта оборудования, при котором осуществлялся высокотемпературный отпуск оборудования при 650^оС [1] Такой режим восстановительной термической обработки позволяет залечивать микродефекты, сформировавшиеся лишь на начальных стадиях ползучести. Исследования показали, что режим нагрева перед сваркой обусловлен уровнем механических свойств стали и при температуре ниже 600^оС не обеспечивается требуемый уровень сопротивления стали хрупкому разрушению, а при температурах выше 640^оС происходит разупрочнение стали и она не отвечает требования по σ_0,2 и σ_в.

Наиболее близким к заявляемому является способ ремонта кожухов доменных печей, воздухонагревателей и воздухопроводов горячего дутья [2] в соответствии с которым трещины устраняются путем заварки или замены поврежденных частей вставками. При этом проводят предварительный подогрев до 120-160^оС. Однако в этом способе не устраняются причины охрупчивания металла в результате пребывания конструкции при повышенных циклических температурах в условиях действия переменных напряжений и не предотвращается дальнейшее трещинообразование в конструкциях после заварки трещин.

Целью изобретения является повышение качества и надежности сварки путем предотвращения дальнейшего трещинообразования.

Цель достигается тем, что в известном способе ремонта кожуха доменной печи, заключающемся в локальном нагреве кожуха с образованием пятна нагрева, выдержке, охлаждении и заварке трещин, локальный нагрев проводят с образованием пятен нагрева в виде полос вдоль контура трещин, состоящих из центральной зоны и двух крайних зон, в которых границы центральной зоны удалены на 500-600 мм по обе стороны от контура трещин, а внешние границы крайних зон удалены от границ центральной зоны на 50-100 мм, при этом нагрев центральной зоны осуществляют со скоростью 40-60^оС/мин до 600-640^оС, а крайних зон с той же скоростью до 200-320^оС, выдержку проводят продолжительностью 10-20 мин, а охлаждение зон осуществляют со скоростью 20-30^оС/мин до температуры окружающего воздуха или рекомендуемой температуры предварительного подогрева кожуха, после чего проводят заварку трещин.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что локальный нагрев кожуха проводят с образованием пятен нагрева в виде полос вдоль контура трещин, состоящих из центральной зоны и двух крайних зон, при этом нагрев центральной зоны осуществляют со скоростью 40-60^оС/мин до 600-640^оС, а крайних зон с той же скоростью до 200-320^оС, выдержку проводят продолжительностью 10-20 мин, а охлаждение осуществляют со скоростью 20-30^оС/мин до температуры окружающего воздуха или рекомендуемой температуры предварительного подогрева кожуха перед сваркой, после чего проводят заварку трещин. Таким образом, заявленный способ соответствует критерию изобретения "Новизна". Известны технические решения, в которых использовался высокотемпературный отпуск при 650^оС. Однако при таком однозонном отпуске не предотвращается вторичное растрескивание металла у фронта теплового пятна с температурой 650^оС, вызывающего появление локальных термических напряжений. Наличие зоны с температурой контролируемого нагрева 200-320^оС в заявленном техническом решении способствует снижению локальных термических напряжений, предотвращая растрескивание охрупченного металла кожуха, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "Существенные отличия". Полное предотвращение растрескивания металла толщиной до 70 мм достигается при удалении фронта тепловой зоны с температурой 200-320^оС от фронта тепловой зоны с температурой 600-640^оС на расстоянии не менее 50-100 мм. Как показали проведенные исследования, восстановление физико-механических свойств металла на участках металла, расположенных вдоль траектории трещины в полосе шириной около 500 мм от края трещины, полностью предотвращает растрескивание металла под дополнительным воздействием сварочных напряжений от сварного шва, выполняемого при ремонте кожуха доменной печи.

Предлагаемый способ ремонта кожуха доменной печи с трещинами реализуют следующим образом.

Ремонт осуществлен на опытном образце, вырезанном из конструкции, изготовленной из стали 09Г2С толщиной 50 см. Образец имел размеры 1500х1500х50 мм с трещиной длиной 800 мм. С помощью горелок газопламенного нагрева осуществляли нагрев зоны, внешняя граница которой была удалена от края трещины на 550 мм, до 300^оС со скоростью 40-60^оС/мин. Затем в пределах этой зоны на удалении 50 мм от внешней границы теплового пятна с температурой 200^оС был нагрет участок 500х800 мм до 620^оС со скоростью 50^оС/мин, после чего проводили охлаждение со скоростью 20^оС/мин до температуры окружающего воздуха и заварку трещины в соответствии с РД14-12-18-80.

Результаты опыта сравнивались с данными, полученными при ремонте аналогичного образца известным способом, и приведены в таблице.

В результате испытаний установлено, что в образце, отремонтированном предлагаемым способом, трещины не появились, а в образце, обработанном известным способом, трещины появились в зоне термического влияния.

Локальный нагрев кожухов доменных печей целесообразно вести пламенем газовых горелок или с использованием гибких электронагревателей сопротивления, а температурные режимы поддерживать с помощью теплоизоляционных высокотемпературных матов и специальных автоматических устройств регулирования тока нагрева.

Исследования показали, что наиболее эффективным режимом охлаждения является регулируемое снижение температуры со скоростью, линейно меняющейся по величине от 10-15 до 20-30^оС/мин, что можно обеспечить защитой тепловых зон теплоизоляционными высокотемпературными матами. Целесообразно охлаждение до климатической температуры окружающего воздуха вести при температуре воздуха не ниже +5^оС, а при более низких климатических температурах до температуры предварительного подогрева.

Использование предлагаемого способа ремонта кожуха доменной печи с трещинами обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: предотвращается трещинообразование после заварки трещин; повышается качество и надежность сварного соединения в период эксплуатации кожуха; снижаются расходы на крупные аварийные мероприятия и увеличиваются сроки работы оборудования; снижаются потери продукции при простоях оборудования во время ремонтов доменных печей.

Формула изобретения

Способ ремонта кожуха доменной печи, включающий локальный нагрев кожуха с образованием пятен нагрева, выдержку, охлаждение и заварку трещин, отличающийся тем, что локальный нагрев осуществляют вдоль контура трещин с образованием пятен нагрева в виде полос, границы центральной зоны которых удалены по обе стороны от контура трещины на 500 600 мм, а внешние границы крайних зон удалены от центральных на 50 100 мм, при этом нагрев центральной зоны ведут со скоростью 40 60^oС/мин до 600 640^oС, а крайних зон с той же скоростью до 200 320^oС, выдержка 10 20 мин, а охлаждение со скоростью 20 30^oС/мин ведут до комнатной температуры или до 65 100^oС температуры предварительного подогрева кожуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1