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埋弧焊鋼管焊劑回收系統應用現狀及發展  當前位置:首頁 - 服務支持 - 技術資料 - 正文
 
埋弧焊鋼管焊劑回收系統應用現狀及發展
發布時間:2009.11.17 瀏覽次數:
 

(李軍 華油鋼管有限公司)   (王光凱 淄博彤熙工程機械有限公司)

摘要:針對國內外埋弧焊鋼管生產中焊劑回收系統的類型逐一進行了研究,并就各類型焊劑回收裝置在應用中存在的問題進行了分析,結合生產實際,提出了一種全新的解決方案。實踐證明,采用隨收隨放這種方式回收處理焊劑,應為目前國內外最為先進合理的一種方式,它將徹底解決回收焊劑的顆粒度選擇和磁選難題,從而保證回收焊劑的質量和消除焊接過程中由焊劑原因引起的夾渣氣孔等缺陷,大幅提高埋弧焊管焊接質量。

關鍵字:埋弧焊鋼管;焊劑回收;卸料器; 磁選

Application and development of welding  flux recycling system for SAWH steel pipe

Li Jun  Wang Guangkai   Mu Xinhua  Sun Aibin   Li Gang  Wang Jinguo

Abstract: This essay researches all types of welding flux recycling system for SAWH steel pipe in domestic and overseas pipe mills and analyses their disadvantages in application. Combining with production practice, it put forward a new resolving method for welding flux recycling system. Through application, it is proved that this application mode, viz. releasing and recycling simultaneously, is the most advanced and reasonable mode. It completely resolves the difficulties for the flux size selection and magnetic selection so as to assure the quality of recycled flux and decrease the occurrence rate of defects, such as slag inclusions and gas pockets, which are resulted from the problem of flux during welding. In a word, this recycling method enhances SAWH steel pipe welding quality greatly.

Key word: SAWH steel pipe   flux recycling   segregator   magnetic selection

前言:埋弧焊是利用電弧作為熱源的一種焊接方法,焊接時電弧是在一層顆粒狀的可融化焊劑覆蓋下燃燒,必須保證電弧不外露。因此,不論直縫埋弧焊還是螺旋埋弧焊鋼管在生產中都要消耗大量的焊劑,對這些焊劑進行及時回收,是非常有必要的。焊劑回收的方式可分為人工離線清理和自動在線清理兩種。人工清理需離線清理,焊劑中參雜了大量的帶鋼軋制氧化鐵銹等磁性金屬及焊藥皮,對這些物質進行篩分和磁選,實際操作起來非常困難,焊劑質量很難得到保證,且利用率不高,現在已很少有廠家采用這種方式。采用焊劑在線自動回收清理方式時,由于帶鋼在成型過程中,在焊點周圍落下大量的軋制氧化皮,不可避免地混入到回收的焊劑中,因此,必須對回收的焊劑進行篩分和磁選處理,才能繼續使用。

總體而言,用在埋弧焊機組上的焊劑回收系統由于鋼管生產現場使用狀況不同,對設備的高度、維修是否方便有不同的要求,如埋弧焊螺旋鋼管,回收的焊劑一般采用重力輸送,且焊劑回收系統一般安裝在成型器和扶正器上部,其設備本身高度已達3m多,回收系統就不能作的太高,至多2.5m高左右,否則給設備維修,焊劑加料,天車運行的安全帶來很多問題,而在直縫埋弧焊機組上,由于其工藝布局中各工序相對獨立,且采用單根間歇焊接生產方式,內外焊焊劑回收系統一般設有單獨的安裝平臺,因此對設備凈高要求不限。焊劑自動清理方式經過國內外幾十年的不斷發展與改進,出現了不同的類型,下面就這些類型逐一介紹。

1 射吸、定時放料方式

此方式是應用在埋弧焊螺旋機組上一種較為落后的焊劑回收方式,它以壓縮空氣為氣源,通過壓縮空氣的高速噴射,在密閉的箱體內產生負壓,焊劑通過連接負壓腔的吸嘴吸到負壓腔箱體內,經過擋板的碰撞和負壓腔內流速的降低、壓力減小,焊劑沉降到負壓腔箱體底部。這種回收方式工作時,一般間隔一段時間,大概5~8分鐘左右,采用自動或人工方法,打開翻板閥一次,進行下放焊劑,這時由于負壓腔與大氣相通,焊劑回收工作停止,不能回收。焊劑放完后,當翻板閥在平衡塊的重力下自動復位后,焊劑回收工作繼續進行。

               

圖1射吸回收焊劑方式原理圖

此套裝置結構特點:

此方式最大的優點是結構簡單,無須另配焊劑回收動力系統,缺點有如下幾方面:

1.1電能消耗大

由于以壓縮空氣為動力,且用氣量大,需使空壓機長時間不停機工作。埋弧焊鋼管制造行業用的大型空壓機的單臺功率普遍都在55kw以上,因此,若有數條生產線,僅焊劑回收系統消耗的用氣量就需一臺135kw以上的空壓機長時供氣。當然,即使只有一條生產線,也得開機。

1.2回收效果不好,焊劑浪費嚴重

以壓縮空氣為動力的回收方式,由于現場設備用氣量不穩定,受供氣壓力波動的影響,回收效果不好。壓力高,則焊劑流失,壓力低,則焊劑吸不上來。由于自身結構設計不合理問題,焊劑在回收過程中破損嚴重,即使在擋板上加了橡膠墊,效果也不是太好。工作時,翻板閥的打開,使負壓腔與大氣相通,焊劑回收系統無法工作,因此放焊劑時間就是停止回收工作時間,浪費許多焊劑。放焊劑的同時在周圍揚起大量粉塵,污染環境,損害員工身體健康。

1.3磁選效果非常不好

連續回收時間長,積攢焊劑量多,放焊劑時因焊劑流量大,造成磁選效果非常不好。

2 采用旋渦氣泵為動力,焊劑隨收隨放方式

此種方式采用兩套獨立的真空泵為動力進行回收,一般用在對質量要求不高,間斷生產的埋弧焊場合;驹硎峭ㄟ^焊劑回收時在儲存筒下方的透明膠管中積存起一定的高度的焊劑,利用焊劑自身的重量,在一定高度內形成壓力,與負壓氣源產生的負壓相互平衡。

當焊劑層產生的壓力與旋渦氣泵產生的負壓相等就達到了密封的目的,此時儲存筒沉降箱處于負壓狀態。當鋼管旋轉時,打開閥門,補充焊劑筒中和回收的焊劑同時流下,在這種動態平衡的狀態下,實現焊劑的隨收隨放功能。從現場應用來看,存在以下一些技術問題。

              
圖2  采用旋渦氣泵,焊劑隨收隨放方式原理圖

此套裝置結構特點:

優點是:投資小,結構簡單方便。

不足之處有以下三點:

2.1整體設備垂直高度較大,且無磁選機,在使用空間較低時不宜采用,且無法保證回收焊劑的質量。

2.2旋渦氣泵壽命短,故障率高,不適合在24小時連續生產的埋弧焊焊管機組使用。

2.3此套裝置實際操作中需要隨時觀查透明管的焊劑積存凈高度,否則就會出現明弧,這將嚴重影響鋼管的焊接質量,即使出現幾次,也將得不償失。

3 采用增壓風機為動力,焊劑定時定量放料方式

這種回收方式為國外引進的一種應用在直縫埋弧焊上的焊劑回收處理方式。國內也有采用旋渦氣泵方式為動力的。國外采用此方式時,使用級數為二級的電機,首先經皮帶輪增速1倍,再經二級風機增壓。除塵采用布袋方式,手工定時振動除塵。焊劑回收部分,采用了可更換旋轉分離頭設計,實現焊劑的沉降,分離頭下部連有一個方箱,在箱體上安裝有兩個物位傳感器,用以檢測回收焊劑的物料高度。整個系統工作時,首先通過焊劑回收時在儲存筒下方的鋼管內儲存起一定高度的焊劑,利用其自身重量產生的壓力來達到儲料箱氣密性要求,實現與大氣隔離。工作時,先在長鋼管下方插上插板,焊劑不停的回收,當物位傳感器一檢測到焊劑回收量的上限時,則給振動篩信號,振動篩啟動,焊劑則進行落料,完成篩選、磁選分離工作。當儲料罐的焊劑下降到物位傳感器二高度時,則振動篩停止工作,繼續儲料,周而復始,從而實現焊劑的連續回收放料。這種結構方式可實現焊劑定時定量放料功能。



圖3 用增壓風機為動力,焊劑定時定量放料方式原理圖

此套裝置結構優點:

3.1焊劑除塵動力除塵系統設備性能可靠、外觀小巧,噪音小,占地空間少,吸力大;

3.2焊劑分離頭回收部分設計先進合理,實現了儲料與放料、磁選的自動化,同時分離頭內襯橡膠板,減少了焊劑破損。

3.3由于采用定時勻速少量放料方式,因此磁選效果好。

缺點是焊劑回收部分設備太高,且必須停機卸灰,結構較復雜,用在直縫埋弧焊鋼管生產線較為適宜,不適合應用在埋弧焊螺旋鋼管機組上。

4 采用高壓離心風機為動力,雙箱結構,定時放料磁選方式

這種焊劑回收結構方式,可應用在螺旋和直縫埋弧焊機組上。整個系統可分為焊劑回收處理和動力兩部分。它以高壓離心風機為動力,在箱體內形成負壓,工作時通過電磁閥或二位三通單氣控截止式換向閥控制放料箱的閉氣與進氣,從而實現焊劑的連續回收,定時放料功能。

圖4 焊劑處理部分工作原理圖



圖5  動力系統部分工作原理圖

此套裝置結構特點:

這種方式的焊劑回收處理部分結構緊湊,可實現內外焊焊劑的單獨回收,由于采用兩極除塵,降低了粉塵排放。不足之處有三點:

4.1采用雙箱結構形式,雖可以實現連續回收,但由于雙箱不能頻繁打開,需間隔一段時間才能放焊劑,往往幾分鐘,就積存了2~6公斤焊劑,因此,焊劑瞬時下落的流量很大,由于無法實現對下落焊劑的流量控制,幾公斤焊劑在短短幾秒鐘就已完成磁選過程,磁選效果不十分理想。但相比前面介紹的第一種方式,已經解決了焊劑浪費問題,從而,每班可節約焊劑1/8左右,焊劑的磁選效率可提高20%以上。

4.2吸焊劑箱采用的擋板設計直接撞擊沉降方式對焊劑顆粒度的完整性有一定的的破壞作用,且吸焊劑箱對回收焊劑中的粉塵顆粒度無法精確調節,容易出現吸走焊劑或回收的焊劑中粉末太多現象。

4.3此套裝置在粉塵的卸料部分采用了星型卸料閥結構,從生產實踐來看,這種卸料結構方式存在焊劑易將葉輪磨損,失去密封能力、星型卸料閥內部軸承密封不可靠,壽命短,故障率高問題,經現場多次驗證,不適合對焊劑這種硬顆粒物質的間歇放料。

5 采用高壓離心風機為動力,單箱結構,焊劑隨收隨放形式

新設計的焊劑回收裝置如圖一所示。該裝置主要由動力除塵系統、內外焊回收及加料系統組成。各部分工作原理下面逐一介紹:                            

5.1動力除塵系統

該系統由高壓離心風機、旋風與脈沖濾筒除塵器三合一集成。



圖6  動力除塵系統部分工作原理圖

高壓離心風機選用國內質量可靠廠家制造,可保證常年24小時不停機運轉無故障,在噪音控制方面,優化了風道設計,室內噪音遠低于80分貝。

在除塵器的設計上,我們進行了多處創新。首先我們根據埋弧焊螺旋鋼管焊接工序現場周圍空間位置較狹窄的客觀條件,采用緊湊結構布局設計,將傳統的旋風除塵器與脈沖除塵器、高壓離心風機分別獨立安裝,改為合三為一設計,不僅除塵效果好,而且解決了進風口與出風口位置位置高低相差大不好布置的難題。整體外觀結構緊湊,占地空間小,只有圖5所示安裝尺寸的1/2長。在粉塵的放料回收方面,我們在除塵器下方設計了封閉的箱體結構,內置儲灰筒,避免了焊劑粉末卸料時的揚塵,從而保持現場環境清潔。

5.2內外焊焊劑回收系統

 在焊劑回收系統方面,我們主要應用了兩項先進的卸料技術。一為借鑒了旋風分離技術,二為應用了旋轉卸料技術。通過對回收的焊劑采用旋風分離技術代替傳統的隔板分離法。由于焊劑進入分離頭時,沿分離頭客體內側切線進入,焊劑因此避免了采用傳統的擋板結構擋料對焊劑顆粒度的破壞。通過調節分離頭進氣量,可實現對焊劑中不同目數以上的顆粒及粉塵進行處理,直接吸到除塵系統中進行沉降。在卸料器結構方面,我們開發了先進的旋轉卸料器,它通過中間轉動盤的旋轉,將上腔中落下的焊劑轉運到下腔中,在此過程中,上下腔是隔離不通氣的,保證了上腔始終處于負壓狀態,從而實現了焊劑的隨收隨放。并且,由于焊劑下落時,量少、均勻,且呈圓形扇面散開,從而使焊劑的磁選達到了最佳效果,因此,大幅提高了回收焊劑的質量。此套設備相比雙箱結構形式,高度至少降低了500mm左右。在對焊劑分離出的渣皮和氧化鐵物質的處理上,我們設置了幾個獨立的吸口,定時吸入到除塵中進行沉降分離。



圖十  焊劑回收旋轉卸料器結構圖



圖十一  旋轉卸料器工作原理圖



圖十二  焊劑回收處理系統工作原理圖

5.3內外焊焊劑加料系統

 傳統的焊劑加料系統需人工使用天車加料。由于人員需登高和占用天車,因此存在一定的危險性,加料時也容易揚塵。制管行業的天車在停車時是非常繁忙的,需完成粗精銑4個銑刀盤的拆舊換新、焊絲準備、添加焊劑、設備故障處理等工作。而采用自動加料系統,則可解決添加焊劑時占用天車時間問題,節省了非生產時間。并且,由于新焊劑放在雙層保溫箱中,可保持焊劑的干燥。通過料位傳感器的報警,可實現焊劑隨用隨加,避免了實際生產中焊劑必須冷卻到一定溫度才能添加使用的缺點。焊劑由于在地面添加,采用負壓輸送,人員不必登高作業,消除了安全隱患。

5.4此套回收系統優點

(1)該套系統自動化集成度高,可實現螺旋焊管內外焊焊劑回收系統的回收上料完全自動化。

(3)該套系統動力部分設備運轉噪音小,無粉塵污染、 風機出口處大氣可實現室內排放,環保性好。

(4)蝸殼卸料器設計先進,故障率低,壽命長。由于旋轉卸料器的成功應用,使整個設備回收系統高度非常低,非常適合埋弧焊鋼管現場使用,。

(5)回收焊劑的顆粒度保持良好,且磁選效果好,磁選效率可達95%以上,徹底了解決了由于回收焊劑質量問題引起的夾渣氣孔等焊接缺陷問題的發生。

6 結語:

該裝置已于2009年8月用于生產,在使用中整套設備運轉良好,經現場驗證,磁選效果可達95%以上,螺旋焊管的一次通過率提高了10%以上。

作者簡介:第一作者:李軍,男,1972年7月出生,學歷,本科。主要從事埋弧焊管生產工藝及設備的維修工作。

          聯系地址:河北青縣渤海物裝華油鋼管有限公司生產技術室

           電話:0317-2572451      手機13582736543

 
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