加热炉水梁漏水原因及对策

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1、加热炉水梁漏水原因及对策摘要：通过对现场实际情况的调研，并对几座炉子的水梁图纸、结构分析，确定了水梁产生裂纹漏水的根本原因，即在高温交变载荷作用下的受力变形不均、以及水梁本身和在其上焊接的耐热垫块膨胀系数不同，产生的疲劳应力裂纹，其疲劳应力裂纹随着时间的推移越来越大，最后造成水梁漏水。根据分析计算，将耐热垫块长度减小，将大大减小裂纹的产生，延长水梁的使用寿命。关键词：加热炉水梁裂纹对策1概述目前，国内各大钢铁公司热轧厂所使用的加热炉大部分为步进式。该炉采用水梁结构，分为固定梁和活动梁两部分。水梁是钢坯前进和被支撑的焊接部件，高温下受交变载

2、荷作用，并且由于加热钢种不同，加热炉炉温变化较大，造成水梁热胀冷缩较严重。本文作者通过对现场实际情况的调研，并对几座炉子的水梁图纸、结构分析，确定了水梁产生裂纹漏水的根本原因，即在高温交变载荷作用下的受力变形不均、以及水梁本身和在其上焊接的耐热垫块膨胀系数不同，产生的疲劳应力裂纹，其疲劳应力裂纹随着时间的推移越来越大，最后造成水梁漏水。2水梁漏水原因及分析2.1漏水原因某线材厂共有6座加热炉，1、2、3号炉的结构基本相同，4、5开坯号炉的结构基本相同，但这6座加热炉在水梁的断面尺寸和数量上均有区别。由于漏水集中在1、2号炉，因此以2号炉为

3、例介绍其结构及技术要点。该炉为2001年10月投入使用的上、下加热步进梁式加热炉，有效炉长16.9m，炉内宽度12.76m。加热炉分为预热段、加热段（两侧各有6个调焰烧嘴和顶部28个平焰烧嘴）和均热段（24个平焰烧嘴和端部8个反轴向直焰烧嘴）。若按标准160mm*160mm*10900mm的普通碳素钢计算每小时产量，则额定能力100t，最大能力110t。该炉水梁的结构：由无缝钢管和耐热垫块组成，耐热垫块与无缝钢管的连接形式为两种形式，一种是耐热垫块直接焊在无缝钢管上，见图1，这种形式主要分布在加热炉的预热段；另一种是耐热垫块通过压块直接压

4、在无缝钢管上，见图2，这种形式主要分布在加热炉的加热段和均热段。从2001年加热炉投产至今，共发生多起（次）水梁漏水现象，首次漏水是在2009年中修时发现的。根据现场调研及数据统计，裂纹部位、次数见表1。根据统计数据可知，漏水主要集中在加热炉预热段区，焊补后复发也均集中在此区域（图4）。在加热炉预热段区，水梁上的耐热垫块与水梁本身用耐热焊条满焊，漏水主要集中发生在这些部位的耐热垫块相互间的缝隙处（见图3、图5）。根据现场调研及数据统计，裂纹部位、次数列表（见表1）从上述图片及列表分析，水梁漏水的直接原因是水梁产生疲劳裂纹造成。形成裂纹原因

5、为：①水梁使用时间长，从2001年10月至今已9年；②水梁结构设计有缺陷，致使其水梁应力集中部位受到较大应力作用；③由于轧制钢种不同，炉温变化大，变化的频率高。2.2漏水原因分析根据目前设计和使用情况看，加热炉水梁使用寿命一般在6-7年，而2号加热炉的使用时间已超过9年；水梁预热段耐热垫块是直接满焊在水梁上的，耐热垫块材质为cr25ni20si2，且长度为240mm，而水梁无缝管材质为20号钢，水梁在高温加热情况下，两种材质膨胀系数不同，使得无缝钢管内产生应力，超过钢管抗拉强度，产生疲劳裂纹，这种裂纹在前期不足以使水梁漏水，但在长期应力下

6、，裂纹逐渐扩大，最终导致水梁漏水。3漏水对策及修复方案根据分析结果，水梁的结构设计不完善和长期受力变形是导致漏水的两个主要因素。漏水对策方案如下：①减小水梁预热段耐热垫块长度。②对水梁预热段耐热垫块在设计上采取增加豁口，增大耐热垫块的膨胀系数，减少水梁内应力。③对超过7年使用的水梁采取增加加热炉中修频次，及时发现及时补焊。4结论加热炉水梁产生裂纹的根本原因是水梁的设计不完善造成，减小预热段耐热垫块的长度，并且优化耐热垫块的结构，减少炉温变化的大小和频次，将延长水梁的使用寿命。参考文献：[1]刘铁男.步进梁式加热炉的优化设计[j]工业炉，2

7、001，3：37-39.