高炉炉壳焊接作业指导书(1)

高炉炉壳气横焊、立焊、作业指导书

一、使用范围

本作业指导书适用于我公司承接的xx1080m3高炉工程中高炉炉壳立缝（对接纵缝）及横缝（对接环缝）的手工电弧焊焊接（SMAW），埋弧自动焊接（SAW）和气电立焊焊接。

二、编制目的

由于我公司所承接的该高炉工程高炉炉体较大，壳体较厚、材质为低合金高强钢，焊接难度较大，而且高炉炉壳作为重要焊接构件其焊接质量要求非常高，焊接工艺也更为复杂。因此为确保该炉壳焊接质量，特编制此焊接作业指导书。

三、焊接方法

根据该工程实际情况并结合我公司多年的焊接经验，该高炉炉壳焊接决定采用我公司传统优势焊接方法—手工焊条电弧焊和最近几

年焊接大型冶金高炉炉壳所采用的先进焊接方法—横缝埋弧自动焊

和高效气电立焊焊。

四、施工准备

1、材料及主要机具

1.1、电焊条：由于该高炉炉壳材质（钢号）为Q345B，因此根据设

计和规范要求焊条电弧焊所采用的焊条型号统一为E5016型

（对应牌号为J506）。该焊条在使用前必须按说明书或规范要

求进行严格和烘焙，要求烘干温度为350-400度，时间为1-2

小时，烘干完毕后及时放入保温桶内保存，随时取用。所用焊

条必须附有质量证明书，其技术条件应符合现行国家标准的规

定（GB/T5117-1995），严禁使用无质量证明书以及药皮开裂脱

落、焊芯生锈的焊条。

1.2、焊剂和焊丝

1.2.1、横缝埋弧自动焊所用的焊丝牌号为H08MnA，焊丝直径为

3.2mm，焊丝盘选用标准的25kg。对应焊剂牌号为SJ301，焊剂颗粒大小选用80-120目为宜，用前要按焊剂要求进行烘干。

1.2.2、气电立焊所选用的焊丝为药芯焊丝，其牌号为SQL507，（对应ER50-6），焊丝直径为1.2mm，保护气体采用普通CO2气体，其纯度应大于99.8%。

1.3、主要机具：电焊机、横缝埋弧自动焊机、气电立焊焊操作机、焊把线、焊钳、面罩、小锤、焊条烘箱、保温桶、钢丝刷、碳弧气刨、磨光机等。

2、作业条件

2.1、熟悉图纸，焊接前项目部必须对焊工进行焊接工艺技术交底，交底完毕后，所有参加人员必须当场签字。

2.2、焊工要求必须持证上岗，施焊前应检查焊工合格证是否在有效期内，并且合格项目是否能满足该工程的焊接要求。否则，项目部必须对其进行岗前培训，并参加实际和理论考核，经考核合格后方能上岗操作。

2.3、我项目部将对所有施焊焊工进行登记建档，统一进行编号，并制作统一的胸卡，实行持证上岗。

2.4、现场供电应符合焊接用电要求。

2.5、确保所有焊接设备性能稳定、可靠。

五、操作工艺

1、工艺流程

1.1、作业准备电弧焊接焊缝检查焊缝合格焊工钢印

焊缝返修处理

2、高炉炉壳焊缝焊条电弧焊焊接工艺要求

2.1、坡口形式

由于高炉炉壳较厚（32-50mm），因此为保证焊透及控制好焊接变形，垂直接缝处（对接纵缝）应加工成X型坡口，对于横向水平接缝处（对接环缝）为避免熔融金属流淌应采用对称的K型坡口，具体尺寸见下图：

2.2、坡口加工

应尽量采用自动或半自动切割机加工，如采用氧气-乙炔火焰加

工则必须认真操作，确保坡口尺寸符合要求。火焰切割时，切口上不易有大于1mm的缺棱，其为1—3mm时可用机械加工或休磨整平，当缺棱或沟槽超过3mm时应采用Φ3.2mm以下的低氢型焊条补焊，并休磨平整。

2.3、清理焊口

焊接前，焊工应自觉认真检查坡口、组装间隙是否符合要求并清除焊缝附近（坡口及坡口两侧80mm母材区域内）的铁锈、油污、积水、冰雪和赃物。

2.4、定位焊

2.4.1在正式焊接前，应先对焊缝进行定位点焊，高度不宜超过设计焊缝厚度的2/3，点焊长度不应小于50—100mm，间距量为500—600mm,并应填满弧坑。定位焊所用焊材和方法与正式焊接一致。

2.4.2定位焊缝施焊后，应彻底清除渣皮、飞溅等，并进行外观检查，不得有表面裂纹、表面气孔，如在定位焊缝上直接施焊正式焊缝，则定位焊缝与基本金属的过渡必须平缓，否则应用砂轮修磨。

2.5、焊条电弧焊焊接工艺参数

2.5.1、焊条直径的选择：对接焊缝第一层打底焊时应选用直径为

3.2—

4.0mm的焊条，其余各层可选用直径为4.0—

5.0mm的焊条。2.5.2、焊接电流的选择：

2.5.2.1、首先在保证焊接质量的前提下，应选用较大的电流以提高劳动生产率。

2.5.2.2、根据焊条直径进行选用

焊条直径（mm） 3.2 4.0 5.0

焊接电流（A）100-130 160-210 230-360

2.5.2.3、根据钢板厚度，焊接位置进行适当的调整焊接电流，钢板越厚，应选用电流值的上限，立焊、横焊时应选用较小的电流，通常应比平焊小10%左右。

2.5.2.4、焊接层数的选择：

应采用开坡口多层焊或开坡口多层多道焊，每层焊缝厚度不宜大于3-4mm。这是因为多层焊和多层多道焊接头的显微组织较细，热影响区较窄因此接头的塑性和韧性都比较好，而且后焊道对前焊道有回火作用，能细化前焊道的晶粒，使接头的组织和性能得以改善。

2.5.2.5、焊接线能量的选择（焊接线能量Q=IU/V）：

为减小焊接应力一般应采用较小的线能量进行焊接，否则会促使热影响区域形成过热组织导致焊接接头塑性和韧性下降。但对于定位焊由于焊缝长度短，截面积小，冷却速度较快，焊缝容易开裂。此时应选择较大线能量焊接，以防焊缝开裂。

2.6、横缝埋弧自动焊焊接工艺参数

2.6.1焊接电流：焊接电流主要影响焊缝熔深，增加焊接电流，焊缝熔深增加。容宽则几乎保持不变。焊接电流一般在400—500A之间，随板厚以及所焊焊道的不同，电流也有相应的调节。

2.6.2、电弧电压：电弧电压主要影响焊缝熔宽，增大电弧电压，焊缝熔宽显著增加，而熔深略有减小。焊接电压一般在26—32V之间，

随所选用的焊接电流不同做相应的调节。

注意点：焊接电压以操作车上的电压表为准。

2.6.3、焊接速度：焊接速度对熔深和熔宽均有明显影响，焊速较小时，熔深随焊速增加略有增加，熔宽减小。但焊速达到一定数值后，熔深和熔宽都随焊速增大而明显减小。

2.6.4、焊丝杆伸长：焊丝伸长一般在25mm，变化范围在5mm，焊接中必须注意控制好焊丝杆伸长，否则容易引起焊接的不稳定。

2.6.5、电流极性：埋弧焊分正极性和负极性，按正极性接线为正，正接钢板接“+”，按反极性接线为反接，反接钢板为“-”。

横缝埋弧焊设计为反极性，接线为反接。钢板为负“-”，接错线容易损坏电压表和电流表，切记注意。

2.6.6、焊接层数的选择：

应采用开坡口多层多道焊，焊接的板厚不同，层数不同，板越厚，焊接层数越多。

2.7、横缝埋弧自动焊焊接要求

2.7.1、焊接横缝时一般先焊外壁，后焊内壁。其步骤为打底层、填充和盖面。打底层焊接时，如果坡口组对的好，间隙一致，一般不需要先用焊条电弧焊封底，可直接进行埋弧自动焊打底层焊接。打底焊道是最关键的一条焊缝，打底焊道易出现焊穿、夹渣和未熔合等缺陷，打底焊道的好坏直接影响以后焊道的焊接质量和操作者施焊的难易度。因此打底焊道的焊缝要均匀一致、上下熔合良好。焊好打底焊道，是保证焊接质量的前提。

2.7.2、填充焊接要求：焊接后一道焊缝前，应对前一道焊缝进行修整清理，以保证焊缝的熔合性。焊缝的填充量是根据坡口大小调节焊接速度来控制的。

2.7.3、盖面焊要求：焊道要排列整齐，宽度比坡口面增宽2—4mm，余高0—2mm。余高差≦2mm，无明显的凸起或沟槽。

2.7.4、外侧壁焊接完毕，对罐体内侧坡口用碳弧气刨或角磨砂轮清根，然后再用埋弧自动焊封焊。

2.7.5、焊前可通过调整装置旋转，调整确定焊枪角度，一般应为20°—30°的倾斜角度，有利于焊缝的形成。

2.8、气电立焊焊接工艺规范

2.8.1气电立焊焊接工艺规范主要包括焊接电流、电弧电压、焊丝杆伸长、保护气流量等。焊丝杆伸出长度为35-24mm，CO2保护气流量为25—30L/min，焊接电流为390—420A，焊接电压为42—43V。

2.9、焊接线能量的选择（焊接线能量Q=IU/V）

为减少焊接应力一般应采用较小的线能量进行焊接，否则会促使热影响区形成过热组织导致焊接接头塑性和韧性下降。但对于定位焊由于焊缝长度短，截面积小，冷却速度快，焊缝容易开裂。此时应选择较大的线能量焊接，以防焊缝开裂。

3、焊接方法和焊接顺序的选择

3.1、焊接过程应先焊立缝，后焊横缝，考虑到炉壳因焊接引起的收缩和变形的均匀最好同时焊接每带的所有立缝。

3.2、横焊的焊条电弧焊焊接方法

3.2.1、按电焊工配置的数量把整个圆周焊缝在直径方向上分成若干个等分焊区，一般为6-8个焊工。而每个焊区又分成500~600mm分段，焊接由中间的分段开始，并在各焊区同时内外两面进行轮流进行焊接。清根时必须采用碳弧气刨进行清根。

3.2.2、横焊：电弧长2~4mm。焊条的角度，横焊时焊条应向下倾斜，其角度应为70~80度，防止铁水下坠。根据两焊件的厚度不同，可适当调整焊条角度，焊条与焊接前进行方向显70~90度。

3.3、横缝埋弧自动焊焊接要求

所有两面坡口的炉壳焊缝，应采用“分段分层退步反向焊及对称焊接法”进行焊接。为控制焊接变形，最理想的办法是在焊缝两面两人同时对称焊接。但是这种焊接方式受到具体条件的限制，可操作性不强。比较好的焊接方法是先在焊缝里口少焊几层，然后再焊外口，外口焊接层数比里口多，最好能一次把外口焊满，使它所产生的角变形抵消里口所产生的变形外并稍稍超过一点，然后再焊里口，将该面剩下的焊完。（如焊接非对称型坡口时，应先焊焊接量小的一面，然后再焊焊接量大的一面）。

六、焊接要求

1、在焊接过程中应测量并记录天气、温度、湿度和风速。有雨或

风速超过9m/s时，必须采取相应防护措施方可进行焊接工作。

2、每条焊缝应连续一次焊完。若因故被迫中断，应根据工艺要求

采取措施防止裂纹（采取焊后保温缓冷等措施），重新施焊前必

须进行检查，确认无裂纹后方可继续施焊。

七、焊缝检查

1、焊接过程检查

1.1、在打底焊之前焊工首先应对定位焊缝进行质量检查，发现缺陷时应及时处理合格后方能施焊。（尤其是定位焊裂纹必须彻底清除干净）。

1.2、每条焊缝宜一次连续焊完，焊缝两端层间接头应错开50-80mm。并且每层焊接完毕后都应及时清理焊渣。对焊缝进行质量检查，如发现夹渣、气孔和裂纹等缺陷时，必须将缺陷清除重焊。焊接外口前必须用碳弧气刨对里口进行清根。焊根应清理干净露出金属光泽面，经目视检查确认无缺陷后方可再进行焊接（尤其是打底焊和对气刨清根后的焊道必须认真细心检查，发现缺陷及时处理）。

2、焊接完毕后检查：对整条焊缝焊接完毕后，焊工应自觉清理焊渣并检查焊缝外观质量。发现超标缺陷及时铲除干净，并补焊合格，经确认焊缝符合质量要求后焊工应自觉在规定部位打上焊工钢印并及

时填写施焊记录，对接焊缝表面质量应符合II级规定，具体见下表。

对接接头焊缝表面II级质量标准（mm）

项次项目质量要求1

表面裂缝、表面气孔、表

面夹渣、熔性飞溅

不允许

2 咬边

深度：e1≤0.5

长度小于或等于焊缝全长的10%且不小于100

3 余高

e≤1+0.1b b=焊缝宽度

但不大于3

4 焊缝宽度盖过每边坡口约2

5 表面凹陷不允许

6 对口错边

E≤0.1t但不大于3

t:板厚

八、低温焊接

1、对于低碳钢和16Mn钢，当环境温度低于-5℃时应加温至

100-150℃进行预热。预热温度加热范围以焊缝对口中心线为基

准，每侧不应小于焊件厚度的3倍。预热温度的升温应缓慢进

行，升温温度为1-1.5℃/min,全部升温过程应在1.5-2h内完

成。

2、在环境温度低于0℃条件下进行电弧焊时，除遵守常温焊接的

有关规定外，应调整焊接工艺参数，使焊缝和热影响区缓慢冷

却，风力超过四级应采取挡风措施。焊后未冷却的接头应避免

碰到冰雪。

3、低温焊接后不准立即清渣，应等焊缝降温后方可清渣。

九、探伤检查：

1、根据图纸设计和规范要求壳体焊接完毕后将对内部质量进行超

声波探伤检查，探伤标准为GB11345，合格级别为II级，探伤

比例为，每条焊缝总长的10%且不小于300mm，其中丁字缝为

100%探伤。

2、进行探伤检验的焊缝，其不合格的部位应进行质量分析，定出

措施后方可进行返修。同一部位的返修次数不得超过3次。

十、焊缝返修

1、对于超标缺陷的返修，决不能仅在缺陷表面进行点补焊，而应

当将全部缺陷彻底清除干净后，再进行补焊。

2、焊接裂纹返修措施

2.1、通过超声波或磁粉探伤（渗透探伤）检测出裂纹的部位和界限。

2.2、沿焊接裂纹界限向各焊缝两端延长50mm，将焊缝金属或部分母材用碳弧气刨等刨去。

2.3、选择正确的焊接规范、焊接材料，以及采取预热，控制层间温度和后热等工艺措施进行补焊。

2.4、焊缝表面裂纹深度不超过0.5mm时可采取打磨处理。打磨时不允许损伤母材，打磨焊缝应与母材平滑整齐过渡，使母材与焊缝余高之间不得出现突变和阶梯等畸形。

2.5、焊缝及热影响区域母材表面裂缝深度超过0.5mm时，和焊缝内

部任何的裂缝，均需处理补焊。如补焊效果不良或裂纹严重时，需将原焊缝切除采用同质、同规格材料重焊。

十一、减小焊接应力应采取的措施

1、应采取合理的焊接顺序和方向。

1.1、焊接平面焊缝时，要保证焊缝尽量能自由收缩而不要受到较大

的拘束。例如，对接焊缝施焊时，焊接方向要指向自由端，并

要先焊短焊缝，后焊直通的长焊缝，使焊缝有较大的收缩余地。

1.2、应先焊结构中收缩量最大的焊缝。因为先焊的焊缝收缩时受阻

最小，故应力较小。例如，一个结构上既有对接焊缝，也有角

焊缝时，应先焊对接焊缝，因为对接焊缝的收缩量较大。

1.3、在焊有交叉焊缝的接头时，应采用保证交叉点部位不易产生缺

陷、刚性拘束较小的焊接顺序。例如，丁字接头和十字接头的

焊缝应按下图焊接顺序焊接，才能使焊缝的横向收缩较为自由，有助于避免在焊缝的交点处产生裂纹。同时焊缝的起头和收尾

也要尽量避开交头。

2、锤击法

焊缝区金属由于冷却收缩时受阻而产生的拉伸应力，若焊后冷却过程中用手锤或风锤敲击焊缝金属，促使焊缝金属产生塑性变形，抵消了一些焊缝的收缩，从而起到减小焊接应力的作用，这就是锤击法的原理。为了防止产生裂纹，应在焊缝塑性较好的热态时进行敲击。另外，为保持焊缝的表面质量和防止产生根部裂纹，在多层多道焊时，第一层及最后一层焊缝一般不锤击。

十二、横缝自动焊适用范围

1、高炉炉壳筒体直径对接环缝（横环缝）

2、壳体直径大于4（内径）m

3、筒体每节高度大于1.4m

4、壳体板厚不小于40mm

注：同时满足上述条件时方采用横缝自动焊，其余均采用焊条电弧焊进行焊接。

十三、编制依据

2、图纸设计技术要求

3、炼铁机械设备工程安装工程验收规范（GB50372-2006）

4、冶金机械设备安装工程施工及验收规范炼铁设备

（YBJ208-85）

5、钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）

6、建筑钢结构焊接技术规程

7、我公司焊接工艺评定

8、钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级（GB11345-89）

9、其他焊接参考资料