1 680 m3高炉炉顶煤气封罩质量事故

罗庆革，张朗铭，冯 飞，曾宪欧，谢 聪

（广西柳钢中金不锈钢有限公司，广西 玉林 537600）

1 高炉的现状

广西柳钢中金不锈钢有限公司（全文简称柳钢中金）1 680 m3高炉在高炉炉壳标高42.660 m处高炉炉顶煤气封罩内径为Φ2 926 mm，而设计尺寸为Φ3 100 mm。

2 产生故障的原因

炉壳直段（34.174～38.900m段）制作时未留有调整余量，在组对时，为保证焊缝质量，对直段炉壳进行切割修平处理，导致煤气封罩锥段部分下移，从而导致内径变小。

3 故障产生的影响

煤气封罩上面的大法兰设计内径为Φ3 100 mm，而煤气封罩顶部的内径小于大法兰内径，导致煤气封罩顶部只有少部分与大法兰下表面重合。而且经现场观察，由于煤气封罩上部形成的圆不规则导致部分接触面有见光。因此，有一下几点影响：

1）煤气封罩上部的内径偏小不符合设计要求。

2）煤气封罩受力不均匀。

3）按照相应的设计要求，煤气封罩与大法兰之间无法焊接。

4）这个煤气封罩以上的炉顶标高都将变小。

5）影响煤气封罩上面上升管、大方孔的位置，减少上升管跟大方孔的间隙，造成间隙中的炉壳钢板面积减小而易受损。

4 对事故的处理措施

这次质量事故发生后施工方和业主得出了三种处理措施：第一种方案，通过降低煤气封罩顶部标高40 mm，再通过焊接加固；第二种方案，从大方孔上沿开始割掉，重新接上一节炉壳；第三种方案，把整个煤气封罩换掉。从工程质量、进度、费用等各方面因素综合考虑后决定采用第一种方案。第一种方案具体如下：

4.1 切割煤气封罩顶部

将煤气封罩顶部切割40 mm，至标高42.66 m，炉顶法兰与煤气封罩顶部接触重合面理论值为35 mm（见图1和图2）。

图1 原设计做法(mm)

图2 切割后的煤气封罩变成黑色(mm)

4.2 降低炉壳底部中心

通过测量放线，以炉壳底部中心为基准，将炉壳中心降至煤气封罩顶部。以此为圆心，将圆周以15°/组等分24组，与煤气封罩顶部内圈产生24个交点，测量中心与交点的距离，得出24组数据。

4.3 重合炉顶法兰与煤气封罩

将炉顶法兰放置在煤气封罩上，使两者圆心重合，得出炉顶法兰下法兰片与煤气封罩切割面重合部分为阴影部分（见图3），最大重合面处宽度74 mm，最小重合面处宽度21 mm。

图3 阴影部分为法兰面与炉壳顶面重合部分

煤气封罩是高压高温区域，必须严格保证焊缝质量。根据现场实际情况，为保证达到全熔透一级焊缝要求，坡口形式如下图4、图5所示。

图4 最小重合宽度（mm）

图5 最大重合宽度（mm）

4.4 补加强筋板

炉顶法兰与煤气封罩焊接完成后，在炉壳外侧夹角处按圆周24等分加厚度40 mm补强筋板，见图6。

图6 加强筋板后

在靠近大方孔的上升管周边加一圈400 mm的加强筋板，以减少上升管活动对焊缝的拉扯力。

5 采取措施后的效果

整个方案的执行过程业主全程监督，保证大法兰的水平度、大法兰与炉喉钢砖和炉缸中心校对都符合设计要求，而且在焊接方面保证焊接前的保温、焊缝的饱满度、焊接质量以及焊接后的退火都达到方案的要求（见图7）。

表1 焊接结束后大法兰水平度和中心的验收报告

6 结论

1）高炉正常生产后炉壳上涨，大法兰受到向上的推力，所以煤气封罩与大法兰之间的接触面要全部都有重合，煤气封罩外侧与大法兰之间的焊缝一定要饱满。

2）煤气封罩外侧一圈焊缝一定要均匀，避免应力不均匀。

3）整个施工前后一定要保证大法兰的水平度，并校对好中心，这对高炉的布料有很大影响。