РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ СВАРКОЙ

ВОССТАНОВЛЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ С МЕСТНОЙ ТЕРМООБРАБОТКОЙ

В ряде случаев ремонта стальных массивных изделий приме­нение общей термообработки всего изделия осуществить невоз­можно. В то же время большие толщины свариваемого металла и общая жесткость изделия создают условия для возникновения значительных внутренних напряжений. Возникает реальная опасность разрушения сварного соединения или свариваемой стали по целому месту.

Такие разрушения могут возникнуть сразу же после сварки или при первых нагружениях детали. В этих случаях для умень­шения напряжений наиболее целесообразно:

1) при подготовке изделия под сварку полностью вскрывать дефект и обеспечивать заварку с минимальным количеством наплавленного металла;

2) сварочные работы производить с местным подогревом сва­риваемых участков до 150—250 °С, так как такой подогрев значи­тельно снижает величину внутренних напряжений;

3) для сварки применять электроды с фтористо-кальциевым покрытием;

4) марку электрода выбирать так, чтобы металл шва обладал большей вязкостью, чем основной металл; для сварки обычной литой стали целесообразно применять электроды УОНИ-13/45; сварку следует выполнять за один тепловой цикл, не прекращая ее до полного заполнения всей разделки.

Если объем наплавляемого металла велик и сварной шов имеет достаточную длину, целесообразно выполнять сварку одно­временно двумя или тремя сварочными дугами. При большом объеме металла для заполнения разделки в ряде случаев прихо­дится организовывать работу в несколько смен круглосуточно до полного окончания работ без охлаждения шва. Весьма целесо­образно применять послойную проковку швов (типа чеканки), выполняемую пневматическим молотком с зубилом с закруглен­ным бойком; после окончания всех сварочных работ во всех слу­чаях, когда это возможно, нужно провести подогрев сварного шва и зон влияния до температур порядка 450—650 °С или даже до более низких, насколько позволяют средства нагрева и раз­меры деталей. Такой подогрев можно произвести мощными газо­выми горелками. Хорошие результаты дает применение много­пламенных горелок, работающих на газах — заменителях ацети* лена (пропан-бутане, городском или коксовом газах). Хорошие результаты с равномерным прогревом дает индукционный нагрев токами промышленной частоты. Можно подогревать детали так­же подвесными жаровнями с коксом или древесным углем. Весьма целесообразно после полного остывания заваренную деталь выдержать 60—70 ч без нагрузки. При такой выдержке может произойти некоторая релаксация внутренних местных напряжений, кроме этого, значительно уменьшается опасность разрушения изделия в первые моменты нагрузки. Рекомендуется во всех случаях, когда это возможно, постепенно увеличивать нагрузку на отремонтированную деталь от минимума до нормаль­ной рабочей величины; в ряде случаев, в первый период эксплуа­тации, необходимо установить тщательный периодический конт­роль за состоянием сварного соединения.

Ниже рассматриваются несколько случаев выполнения ремонтных сварочных работ с местной термообработкой.

Заварка трещин в цапфах шаровых мельниц. Шаровые мель­ницы широко применяются в промышленности для размола сырья, различных полуфабрикатов и цемента. Все эти агрегаты весом до сотен тонн выполнены по общей конструктивной схеме. Стальной цилиндрический корпус защищен изнутри броневыми плитами. Мельница опирается на мощные стальные цапфы, отли­тые из стали заодно с днищем мельницы. Днища с цапфами кре­пятся к цилиндрической части болтами или привариваются. Мельницы устанавливают наклонно так, что через верхнюю цапфу производится загрузка сырья, а через нижнюю — выгрузка готового продукта. Внутренняя часть мельницы разделена на ряд отсеков с решетчатыми стенками. Отсеки заполняются размалы­вающими телами (шарами, звездами, цилиндрами), изготовлен­ными из твердого металла. Вращение мельницы осуществляется через редуктор, передающий усилие на шестерню, насаженную на цилиндрическую часть корпуса. Самым слабым местом этих агрегатов являются опорные цапфы, которые сильно нагружены, так как они воспринимают всю весовую нагрузку. В цапфах воз­никают значительные знакопеременные напряжения. Внутренняя поверхность цапфы подвергается износу движущимся перемалы­ваемым продуктом. Вес днища с цапфой в современных мельни­цах достигает 20—25 т. Толщина стенки цапфы 60—120 мм, а в месте перехода ее в днище— 150 мм. Цапфа является весьма ответственным узлом мельницы, так как в случае ее обрыва неизбежна авария, вызывающая падение мельницы, разрушение привода и другие тяжелые последствия. При эксплуатации мель­ниц в цапфах достаточно часто возникают трещины, которые, постепенно развиваясь, становятся сквозными. Как правило, кольцевые трещины возникают в зоне перехода цапфы к днищу и направлены обычно под углом около 40° к образующей цапфы. Цапфу как бы «выламывает» из тела днища. Значительно реже встречаются случаи продольного расположения трещин по обра­зующей цапфы и направленных радиально по днищу.

Днища изготовляют из литой стали, содержащей: 0,35—

0,45% С, 0,6—0,8%’ Мп и 0,2—0,35% Si. Во всех случаях ремонта, когда это возможно, необходимо снять днище с мель­ницы и выполнять все сварочные работы в удобном для нагрева и сварки положении. Обязательно следует провести термообра­ботку для снятия напряжений. В этом случае можно гарантиро­вать последующую нормальную работу восстановленного узла. Нагрев удобно выполнять в специальном горне, где днище раз­мещается горизонтально, а отверстие цапфы используется в каче­стве вытяжной трубы. Схема нагрева цапфы и заварки трещины показана на рис. 42. Нагрев осуществляется коксом, с умеренным воздушным дутьем. Разделка трещин производится газовой рез­кой при общем нагреве до 150—200 °С. Сварка выполняется по обычней технологической схеме, принятой для горячих работ на стальных изделиях, описанной выше.

Иногда по ряду причин (отсутствие подъемных механизмов, матые габариты помещения и др.) не представляется возмож­ным снять днище с мельницы для ремонта. В таких случаях приходится выполнять работы без демонтажа днища. Для полу­чения удовлетворительных результатов необходимо производить
эти работы по следующей технологической схеме: цапфу и днище устанавливают в удобное для сварки положение и освобождают от нагрузки путем поднятия корпуса мельницы с опорного под­шипника гидравлическими домкратами на высоту, при которой расстояние поверхности цапфы от подшипника будет равно 100—150 мм. В этом положении корпус мельницы фиксируется

подкладками. Во внутреннюю полость цапфы устанавливают решетку временного горна на расстоянии ’/з диаметра (считая снизу). На вертикальной части днища устраивают подвесное решетчатое горно. Перед началом работ по разделке цапфы про­изводят общий нагрев днища коксом до 200—250 °С (рис. 43). Чтобы уменьшить тепловые потери и обеспечить удобство работы, всю наружную поверхность днища и цапфы за исключением места сварки изолируют асбестовой крошкой или шлако­ватой.

Вырезка трещины под сварку и выполнение всех сварочных работ ведется за один тепловой цикл. После окончания раздел­ки допускается охлаждение цапфы и днища для тщательного осмотра и зачистки места реза. Весьма важно убедиться в том, что весь дефект удален полностью. Заварка ведется при общем подогреве днища до 200—250 °С и выполняется также за один тепловой цикл.

При большом объеме работ сварку выполняют посменно не­сколько сварщиков. Обязательно проводится тщательная и ин­тенсивная проковка шва пневматическим молотком. Для сварки используют электроды УОНИ-13/55. После окончания
сварки горн вновь заполняют коксом, а место сварки дополни­тельно прогревают мощной газовой горелкой до 450—480 °С. Контроль температуры производится с помощью термокаранда­шей. Установку цапфы на подшипник желательно производить через 48—64 ч после полного остывания цапфы и днища. Отре­монтированные по описанной технологии несколько цапф, имев­шие достаточно большие разрушения, показали хоро­шую работоспособность в течение длительного перио­да эксплуатации.

Ремонт опорных бан­дажей цементных печей.

Бандажи являются ответ­ственными и сильно нагру­женными деталями цемент­ных вращающихся печей.

Цементная печь, опираясь на бандаж, передает часть своего веса на участок бан­дажа, лежащий на двух опорных роликах. Банда­жи изготовляются из ли­той или кованой стали по­вышенной прочности и твер­дости. Для печей большо­го диаметра (до 6 м) бан­дажи по условиям транспор­тировки изготовляются из двух полуколец, со сваркой двух стыков на месте мон­тажа. Бандажи устанавли­ваются на подбандажную обечайку печи при ее мон­таже. Смена бандажа в про­цессе эксплуатации печи невозможна без проведения больших монтажных работ.

Разрывы бандажей происходят достаточно часто и могут вывести печной агрегат из строя на длительный период. В настоя­щее время разработана и широко применяется следующая тех­нология ремонта бандажей без демонтажа печи.

Печь устанавливают так, чтобы разрыв бандажа был распо­ложен в ее верхней части. Обычно сечение бандажа прямоуголь­ное размером 800X200 мм или коробчатое. В Еерхней части, где бандаж не будет соприкасаться с корпусом печи, в зазор закла­дывают теплоизоляцию из листового асбеста для того, чтобы изолировать свариваемый стык от корпуса печи. Разделка тре­
щины или разрыва производится газовым резаком и делается чашеобразной с зазором 8—-10 мм. Под стык устанавливают подкладную планку размером 5X20 мм. Схема ремонта показа­на на рис. 44.

Резка производится с подогревом кромок до 150 200 С.

Сварка ведется одновременно в две дуги «горкой» с вершиной, пасположенной по центру сечения. Для сварки применяются

электроды УОНИ-13/65. Верх­ние три-четыре слоя по поверх­ности катания завариваются электродами У-340/105. Свар­ку обязательно нужно выпол­нять за один тепловой цикл. Необходимо применять по­слойную проковку швов (че­канку) .

Сразу же после окончания сварки на стык надевают раз­борный переносной горн, и стык подвергают отпуску при 650—680 °С для снятия напря­жений. Нагрев осуществляет­ся коксом, остывание естест­венное вместе с горном. После термообработки поверхность катания обрабатывается наж­дачным камнем.

По описанной технологии было восстановлено большое количество бандажей. Наблю­дение за эксплуатацией пока­зало, что повторное разруше­ние бандажей, как правило, происходит вне сварного сое­динения.

Реконструкция стальных реакторов на заводах синтеза спир­тов. Реактор представляет собой цельнокованый сосуд, изготов­ленный из стали, по своему составу и механическим свойствам соответствующей стали 20К. Размеры реактора: высота 11 м, диаметр 1340 мм, толщина стенки 70 мм. Рабочее давление 80 кГ/см2, рабочая температура 300 °С, среда агрессивная. Внутренняя поверхность реактора защищена слоем меди. Для замены медной футеровки потребовалось удалить одно из днищ реактора и затем вновь приварить его на прежнее место. Резка производилась кислородным резаком по разметке и шаб­лону. После замены футеровки отрезанную часть подготовляли под сварку с помощью кислородной резки. Поверхность реза
зачищали зубилом и наждачным камнем до чистого металла. Сборку выполняли на подкладной остающейся планке. Сварку осуществляли на ролико-опоре с предварительным местным подогревом свариваемого стыка до 140—160 °С. Сварку вели одновременно два сварщика с двух диаметрально противополож­ных участков и с постепенным поворотом реактора; сварка была выполнена за один тепловой цикл до полного заполнения раз­делки кромок. После сварки шов был подвергнут местному отпуску дл я снятия напряжений путем нагрева до 650 °С с выдержкой в течение 2 ч при этой температуре. Нагревание про­изводилось индукционным способом токами промышленной ча­стоты путем наложения на сварное соединение витков индук­тора, охлаждаемых водой.

По этой технологии были выполнены работы на нескольких реакторах, которые затем работали нормально в течение дли­тельного времени.