王鐵，卿浩平，董虎林，張旭輝，蘭廣林，王金德，楊增福

1 前言

由天津水泥工業(yè)設計研究院有限公司設計的老撾水泥工業(yè)有限公司2500t/d水泥生產線（以下簡稱老撾水泥廠），于2007年1月點火投料，2007年6月完成PAC臨時驗收證書頒發(fā)，2009年9月完成FAC最終驗收證書頒發(fā)。截至2011年末已連續(xù)安全運行5年，累計生產水泥210萬噸。

2008年5月工廠發(fā)現(xiàn)?4m×60m回轉窯II擋輪帶側面有一處徑向裂紋，經停窯焊接處理后繼續(xù)使用。為安全起見，工廠與制造商聯(lián)系II擋輪帶備件，并于2009年運抵老撾水泥廠。2010年再次發(fā)現(xiàn)該處裂紋加深并延長，隨后進行第二次焊接加固。2011年6月工廠計劃停窯進行大修，決定更換?4m×60m回轉窯II擋輪帶。

2011年5月老撾水泥廠與天津仕名機電備件有限公司簽署《老撾水泥廠?4m×60m回轉窯II擋輪帶更換維修合同》，確定2011年9月對回轉窯II擋輪帶進行更換，合同周期25d（不含運行考核時間10d）。2011年8月27日施工隊伍入廠，于9月20日完成冷態(tài)驗收，10月10日熱態(tài)驗收結束。

老撾地理位置屬亞熱帶季風氣候，每年從4月至8月為雨季，且多為連續(xù)大雨，空氣濕度較大；晴天陽光直曬強烈，因此給回轉窯的切割、吊裝、焊接帶來特殊的困難。為確保工程施工質量，我們選擇氣候條件較好的9月份進行施工作業(yè)。

在老撾水泥廠回轉窯輪帶更換施工過程中，我們總結了有關在東南亞高溫、高濕地區(qū)進行回轉窯輪帶更換的一些經驗，供讀者參考。

2 回轉窯輪帶拆裝前的準備工作

2.1 編制切實可行的施工安裝方案

施工方案編制應根據(jù)回轉窯設備圖、汽車起重機性能表以及其他現(xiàn)場實地測量數(shù)據(jù)等編制。

回轉窯輪帶的拆除及新輪帶的安裝、筒體切割、焊接組對等在整個施工中，吊裝是最重要的一環(huán),它要求在有限的場地內順利完成大體積、大重量的輪帶更換、筒體的切割組對、吊裝，組對工作就必須做好場地規(guī)劃、吊裝計算。為確保窯輪帶的拆裝安全，以及以后的正常運轉及生產，根據(jù)其他現(xiàn)場輪帶更換經驗，通過現(xiàn)場的測量與計算，決定采用兩臺50t汽車起重機進行輪帶的拆裝及筒體的吊裝組對。施工安裝方案見圖1。

2.2 軸向基準線分布及切斷線確定原則

2.2.1 軸向基準線分布

為完成回轉窯輪帶拆裝，制定筒體切割施工方案,設置4條軸向基準線（見圖2），最外側二條軸向基準線（軸1和軸2）是切割回轉窯筒體測量安裝基準線，分別距離II擋輪帶3350mm（軸1）和4650mm（軸2）。在回轉窯切割前后分別進行測量，以保證筒體切割前后安裝精度及質量。測量方法是以回轉窯基準點圓心八等分圓周法測量筒體徑向值，圖中數(shù)據(jù)是筒體切割前測量值（見圖2）。

2.2.2 切斷線確定原則

回轉窯筒體切斷線確定原則是，一方面基于所要更換輪帶的最大寬度，新輪帶測量寬度為730mm,同時要考慮到輪帶通過窯筒體縫隙時安裝間隙每側200mm的要求；另一方面，還要考慮到切割筒體時距原來焊縫的距離，以及支架位置等綜合因素。根據(jù)計算和以往施工經驗，確定本次更換輪帶切割筒體寬度為1200mm,切斷線位于軸向基準線（軸1和軸2）之間，分別距離軸向基準線（軸1和軸2）50mm（見圖2）。

2.3 施工機具及施工臨時用料準備

由于是在國外施工，施工機具及用料準備尤為重要。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，施工機具及施工臨時用料采購可分為國內和國外現(xiàn)場兩種方式。

在國內采購的施工機具及施工臨時用料，一般有激光測量儀、氣動扁鏟、焊條、千斤頂?shù)葯C具?？紤]到汽車運輸載重量、裝載體積及吊車起重量，每件貨物應分類包裝，重量控制在1～3t（max＜20t），體積控制在L×W×H=14m×3.5m×3m以內，做好貨物嘜頭、裝箱單及形式發(fā)票等工作，并確保國內運輸按時到達指定海關進行檢疫檢驗和清關工作。

圖1 施工安裝方案

圖2 回轉窯切斷線確定原則

施工機具及施工臨時用料國外運輸時間，應按照施工計劃采取海運或者陸運及時安全運抵現(xiàn)場。

在國外現(xiàn)場采購及制作的施工機具及施工臨時用料一般包括施工材料、電焊機、碳弧氣刨、烘箱、乙炔氣、氧氣等工器具，需要現(xiàn)場制作的要根據(jù)施工圖紙采購制作完畢，并運抵施工現(xiàn)場倉庫或者專門堆存區(qū)交專人保管，同時做好防雨、防盜等工作。

2.4 施工人員計劃及培訓

施工人員數(shù)量一般根據(jù)工程量大小確定，本次施工人員14人，分別有鉚工、焊工、起重工等。由于施工現(xiàn)場在國外，出國前要對出國施工人員進行安全、法律法規(guī)及當?shù)仫L土人情培訓。培訓分理論培訓和崗前培訓兩種，本次施工人員較為成熟，僅進行崗前培訓，也就是結合所做的工程對施工人員直接做上崗前技術及安全注意事項、法律法規(guī)及當?shù)仫L土人情培訓，經檢查培訓合格后上崗作業(yè)。

2.5 施工安全措施

吊裝前應向所有相關人員做詳細的技術交底，除需檢查各吊裝設備的機械性能，確保各機械處于良好的工作狀態(tài)外，還要仔細檢查鋼絲繩等索具、吊車站位及支架區(qū)的地基情況，并采取針對性措施，必要時需在正式吊裝前進行試吊裝以確定應變對策。

2.6 新輪帶出庫保養(yǎng)、探傷及測量復核

老撾水泥廠新輪帶于2009年運抵現(xiàn)場，重約29t，由于體積較大露天存放近2年，雖然出廠時做過簡單防雨包裝，但受老撾雨季潮濕氣候影響，包裝打開后發(fā)現(xiàn)新輪帶銹蝕嚴重，現(xiàn)場組織人員進行除銹并刷防銹油避免安裝生銹。

圖3 新舊輪帶測量結果

新輪帶在制造出廠時已作過超聲波探傷，并出具探傷合格報告。本次僅作備檢復核，經超聲波探傷儀現(xiàn)場檢測質量完好合格，與工廠出具的探傷報告數(shù)據(jù)基本一致，可以作為回轉窯輪帶更換用備件。

由于新輪帶加工、運輸及儲存過程中，伴隨應力產生與緩釋，輪帶直徑及橢圓度會有微小變化，為確保施工安裝質量，有必要對新輪帶重新進行直徑及橢圓度測量。新舊輪帶測量結果見圖3。

從上述測量結果可以看出，X軸偏差為2mm，外側周長偏差為1mm，數(shù)值均在允許偏差范圍內，可以施工使用。

2.7 制定回轉窯輪帶拆裝施工計劃

根據(jù)回轉窯輪帶拆裝施工方案、工作內容及施工周期，結合施工人員、施工工具及施工用臨時材料進廠時間、安全措施、臨時用電及起重用裝備如汽車吊等準備情況，制定切實可行的施工計劃。

如果遇到雷雨、采購貨物及吊車不能按時到達現(xiàn)場等情況，可以將工期適當延長并進行調整。

3 回轉窯輪帶拆裝施工步驟

（1）停窯后拆除窯內筒體切割區(qū)域耐火材料，拆除范圍：距回轉窯切割縫（見圖4）處前后1.5m，即耐火材料拆除長度約為4m。同時拆除窯中II擋輪帶冷卻風機風管，II擋托輪冷卻水管。

（2）用碳弧氣刨刨除二擋輪帶靠窯頭側的全部輪帶擋塊，并逐一編號以備安裝使用。

（3）將輪帶墊板從窯頭側拆除。（可只拆略多余的上半部，但余下的要臨時固定，以防脫落），并編號、做好方向識別，測量墊板間隙，以備安裝使用。

（4）在窯筒體內切割線左右處，各焊一套筒體組對安裝工具，兩套米字支撐，并在該處外部劃好基準線及切割線，在母線上畫出標志線（見圖1）。筒體切割前應對切割下筒體和原筒體進行方向標識和等分編號，以備安裝組對用。測量回轉窯原始中心線，作為切割筒體安裝組對找正依據(jù)。

（5）分別在II擋輪帶窯頭、窯尾方向各設一外部支架，窯頭支架落在枕木上，采用一臺320t千斤頂支撐；窯尾支架放在II擋托輪底座上，采用兩臺320t千斤頂支撐（見圖1）。

（6）用一臺320t千斤頂使窯頭側筒體受力，準備對其進行切割，采用回轉方式切割下一扇面窯筒體時，兩側支撐的受力點應該松開。

（7）在被切割筒體的上部焊接兩只吊裝吊耳（吊耳板厚20mm），并用汽車吊的吊鉤將其掛好進行焊縫的切割，待切割完焊縫后將筒體吊到地面適當位置。

（8）用兩臺320t千斤頂將窯筒體頂起,使其與輪帶有10mm間隙為宜，再用兩臺50t汽車吊合作將舊輪帶慢慢移出并放到地面安全位置（其間可用10t手拉葫蘆等配合作業(yè)）。

（9）用兩臺50t汽車吊合作將新輪帶吊裝到位，并將墊板、擋塊按圖紙編號、方向要求恢復原樣。

（10）拆除窯尾側兩臺320t的液壓千斤頂，繼續(xù)保留窯頭側一臺320t的液壓千斤頂。

（11）按要求在筒體切割縫處對其進行坡口加工，坡口型式為X型，坡口應光滑。

（12）用吊車和組對工具將被切割筒體按原位恢復，測量回轉窯中心線，然后按要求現(xiàn)場搭接腳手架和防雨棚對筒體進行焊接。

（13）去除筒體內外加固支架，安裝工具，同時將內處表面的所有焊疤和焊縫高處進行打磨。

圖4 停窯后窯內筒體切割區(qū)域耐火材料拆除范圍

（14）采用超聲波探傷儀對回轉窯筒體焊縫進行探傷，要求按中國GB11345-89標準中水泥工業(yè)回轉窯焊縫B-II級無缺陷探傷標準執(zhí)行。

（15）使用輔助傳動進行冷態(tài)試車，并測量輪帶墊板間隙。

（16）回轉窯砌磚、烘窯、投料試運轉，測量回轉窯輪帶溫度、滑移量，記錄回轉窯轉速、電流及窯產量。

4 窯筒體組對方法及吊裝用鋼絲繩、卸扣選擇

4.1 筒體組對方法

按照回轉窯制造圖紙Y4060.1要求進行筒體對接，并檢查筒體方向及各分段扇區(qū)切割前的位置編號是否正確。采用拉緊螺栓聯(lián)接兩段筒體，并用調整螺釘找正筒體的同軸度。

4.2 吊裝用鋼絲繩、卸扣選擇

（1）切割筒體重量為2.2t，設兩個吊點，單個吊點重量按2t考慮，用鋼絲繩雙拼。

（2）輪帶重量約為29t，用鋼絲繩四拼。

5 回轉窯切割段筒體的焊接

5.1 切割段筒體焊接方案

根據(jù)工程進度計劃，結合現(xiàn)場的實際情況，?4m×60m回轉窯切割筒體焊接采用兩臺逆變直流弧焊機手工弧焊接，電流控制在175A左右。該方案既符合水泥機械施工安裝規(guī)范，又適合現(xiàn)場的實際工作環(huán)境。

5.2 筒體焊接前準備工作

（1）搭設焊接平臺，設置局部隔熱防雨棚，以保持工作溫度穩(wěn)定及防止雨淋，同時也有效地防止了灰塵的進入，起到一定的清潔衛(wèi)生作用。

（2）根據(jù)現(xiàn)場切割窯筒體有兩道焊縫，決定采用兩臺直流弧焊機連續(xù)焊接，結合現(xiàn)場工作環(huán)境溫度及空氣濕度，將窯筒體焊接工作盡可能定在無雨、無太陽直曬的時間進行。

（3）準備好現(xiàn)場焊接用主要輔助機具（見表1）。

（4）焊條的準備

回轉窯是工廠煅燒的重要設備，母材是Q235C鎮(zhèn)靜鋼，一般選用具有較高抗拉強度和沖擊韌性的低氫型堿性碳鋼焊條。本次采用J422型焊條，依據(jù)中華人民共和國碳鋼焊條標準GB/T5117-1995要求執(zhí)行。

焊條在使用前必須烘干，溫度在250±10℃持續(xù)1h，然后降至150±10℃恒溫保存，隨用隨取，取出的焊條應放入保溫桶內。

5.3 筒體焊接前檢查

（1）窯筒體同軸度的找正檢查

根據(jù)窯筒體找正后合格的徑向跳動數(shù)據(jù)，調整組裝焊接工藝，找出每道焊口的起始焊接點，控制焊接變形，保證筒體縱向中心線的精度。

（2）焊接坡口檢查

焊接前對坡口進行涂煤油檢查，坡口處不得有分層、裂紋、夾渣等缺陷。坡口角度一般為60°，偏差±5°；如果坡口處內外表面有明顯的加工刀紋，需用砂輪順其紋理方向磨光以保證其焊接質量。

（3）焊口清潔檢查

焊接前應將焊口兩側30～50mm范圍內除銹，同時將此范圍內油漆、水、油污等臟物相應清除干凈。

5.4 筒體焊接

一般地說，回轉窯筒體焊接分外口焊接、內部清根和內口焊接等三個階段。

5.4.1 外口焊接

根據(jù)找出的起始點位置，將其轉到頂部，利用窯筒體的自重和焊接變形，減少徑向跳動誤差。

根據(jù)母材厚度窯外側焊接3層。第一層打底時，選用?4.0mm焊條，短弧焊接，焊條不擺動，保證一定的熔深。以后焊層可采用同樣的焊條進行焊接，焊接時可做某種形式的擺動，保證焊縫兩邊熔合好。

每焊接完一層用氣動扁鏟振打焊道及兩側，以消除因焊接造成的內應力，并用鋼絲刷清除藥皮、焊渣、焊瘤等，然后用砂輪清除坡口兩側夾縫，保證光滑無夾渣，最后用鋼絲刷清除縫內雜物后，再實施第二次焊接，依此類推完成其他層焊接，外口焊接3層。

5.4.2 內部清根

外口焊接完畢后，割去拉緊螺栓和調整塊，清除接口板等組對夾具，進行內部清根工作。清根采用碳弧氣刨，清根時可以清楚地看到缺陷，將缺陷完全清除。

內部清根時要注意以下兩點：

（1）確定合適的清根深度,清根時要求清至第一層焊肉，發(fā)現(xiàn)缺陷要繼續(xù)清除，直至將缺陷清凈為止。

表1 現(xiàn)場焊接用主要輔助工具

（2）坡口的修正。由于清根時采用8mm、10mm碳棒，所以清根后坡口呈現(xiàn)深而窄的U型，焊接時容易產生夾渣、未熔合等缺陷。因此要求采用扁形的碳棒對坡口兩側進行修正，使之成V形，保證焊接質量。

5.4.3 內口焊接

內口焊接的起點應是外口焊接的對稱點。內口焊接與外口焊接方法相同，內口焊接兩層。

5.4.4 回轉窯的轉動

回轉窯焊接時的轉動可采用輔助電機進行，每次轉動量為500～1000mm，焊完后再行轉動。為防止回轉窯焊接時出現(xiàn)安全事故，應有安全制動措施，如人工值班或者臨時將輔助電機斷電等。

6 回轉窯焊縫質量檢查

回轉窯筒體焊接質量檢查分焊縫外觀檢查、焊縫高度檢查和焊縫內部超聲波探傷檢查等三個步驟。

6.1 焊縫外觀檢查

（1）檢查前應將焊縫兩側20mm內的焊渣、飛濺等清除干凈，焊縫表面應平滑，寬度均勻、整齊。焊縫成型后嚴禁焊成饅頭形狀，應焊成漫圓形，以避免應力過于集中造成生產故障。

（2）焊縫表面不得有弧坑、夾渣、氣孔等缺陷。

（3）焊縫咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊連續(xù)長度不得大于100mm，焊縫咬邊總長度不得大于焊縫長度的10%。

6.2 焊縫高度檢查

筒體外部不得大于3mm，筒體內部燒成帶不得大于0.5mm,其他段不得大于1.5mm，焊縫的最低點不得低于筒體表面，并應飽滿。焊縫邊緣不能有高于母材2mm的凸臺，如有應用磨光機磨成平滑過渡。

6.3 焊縫內部超聲波探傷檢查

采用超聲波探傷時，每條焊縫均應檢查，探傷長度為該焊縫長度的25%。質量評定達GB11345-89中的B-Ⅱ級為合格。

6.3.1 焊縫探傷前準備

（1）機油：作為耦合劑，用于隔離空氣和潤滑探頭；

（2）在探傷焊縫兩側100～150mm寬探頭移動區(qū)域內，應清除焊接飛濺、鐵屑、油垢及其他外部雜質。探傷表面應平整光滑，便于探頭自由掃瞄探傷部位，必要時應進行打磨。

6.3.2 焊縫探傷儀器

采用A型顯示脈沖反射式儀器探傷，本次回轉窯焊縫探傷使用HS610e型數(shù)字式超聲波探傷儀。

6.3.3 焊縫探傷執(zhí)行標準

（1）依據(jù)中華人民共和國建材行業(yè)標準GB11345-89中水泥工業(yè)回轉窯的焊縫B-II級探傷標準執(zhí)行。

（2）標準GB11345-89中規(guī)定鋼板厚≤25mm的探傷儀探頭、試塊及曲線靈敏度要求：

?斜探頭：可以用K值為2.5（2.5P13×13K2.5）或者K值為2（2.5P13×13K2）的兩種斜探頭進行探傷

?試塊：CSK-I，RB-III

?距離波幅曲線的靈敏度

?評定線：DAC-16dB

?定量線：DAC-10dB

?判廢線：DAC-4dB

6.3.4 焊縫探傷步驟

（1）根據(jù)GB11345-89標準規(guī)定，鋼板厚≤25mm的焊縫探傷可以單面雙側進行掃描。

（2）用板刷對回轉窯焊縫兩側100～150mm探傷區(qū)域均勻涂抹機油。

（3）將斜探頭垂直于回轉窯焊縫中心線放置，在探傷面上做鋸齒形掃描，確保斜探頭前后移動掃描到全部焊縫截面及熱影響區(qū)。

在保持探頭垂直焊縫前后移動的同時，應做10°～15°左右移動。掃描速度不應大于150mm/s,相鄰兩次探頭移動間隔保證至少有探頭寬度10%的重疊。

（4）探測焊縫及熱影響區(qū)的橫向缺陷應進行平行和斜平行兩個方向掃描，可在焊縫兩側邊緣使探頭與焊縫中心線成10°～20°做斜平行方向掃描。

6.3.5 焊縫返修及不合格處理程序

對使用超聲波探傷檢查焊縫時發(fā)現(xiàn)的疑點，必須用X射線探傷復檢檢查確定。

（1）若采用X射線探傷時，每條焊縫均應檢查，探傷長度為該焊縫長度的15%，其中焊縫交叉處必須重點檢查。質量評級達GB3323中的Ⅲ級標準為合格。

（2）焊縫不合格時，應對該焊縫加倍長度檢查，若仍不合格則對其焊縫做100%檢查。

7 回轉窯輪帶拆裝、筒體焊接及試車記錄

回轉窯輪帶拆裝、筒體切割、筒體焊接及試車過程中應做好記錄存檔，記錄內容如下：

（1）筒體切割前切割段基準線徑向測量記錄；

（2）筒體切割前窯中心線位置測量記錄；

（3）筒體切割前輪帶墊板間隙測量記錄；

（4）筒體切割前窯中心線（從窯頭向窯尾方向）位置測量記錄；

（5）筒體焊接前切割段基準線徑向測量記錄；

（6）筒體焊接前窯中心線（從窯頭向窯尾方向）位置測量記錄；

（7）新、舊輪帶測量記錄；

（8）筒體焊接日期、焊接工藝、接口徑向跳動數(shù)據(jù)、每道焊縫的起點、焊工代號、氣候條件變化等數(shù)據(jù)參數(shù)；

（9）回轉窯冷態(tài)試車輪帶墊板間隙記錄；

（10）回轉窯熱負荷投料試車窯產量、電流、轉速、托輪溫度、輪帶滑移量記錄。

8 結語

經過近一個月的努力，圓滿完成了老撾水泥工業(yè)有限公司2500t/d水泥生產線?4m×60m回轉窯II擋輪帶的拆除、新輪帶的安裝、筒體切割、吊裝、焊接組對、焊縫探傷及試車工作，于2011年10月8日順利投產運行，并通過72h滿負荷性能考核，各項檢測指標均符合中國國家水泥機械標準驗收規(guī)范。

老撾水泥廠?4m×60m回轉窯的輪帶更換安裝、試車工作的順利完成，為我公司在東南亞成功進行大型水泥設備大修積累了寶貴經驗，證明我公司水泥技術及裝備維護技術是成熟可靠的，也為中國水泥裝備在東南亞高溫、高濕地區(qū)大型回轉窯設備切割、吊裝、焊接實踐等方面做了一些有益的探索。

[1]雷鈺,何維友,王鐵,馮海兵,王金德.高緯度地區(qū)大型回轉窯設備焊接技術探索[J].水泥技術.2008,（6）.

[2]JC/T 334.1-2006,中華人民共和國建材行業(yè)水泥工業(yè)用回轉窯設備標準[S].

[3]GB 11345-89,中華人民共和國建材行業(yè)超聲波探傷標準[S].

[4]GB/T 5117-1995,中華人民共和國碳鋼焊條標準[S].