摘要：现代铝工业将以高产率、高质量、高寿命及低能耗、低污染为发展目标，以大型预焙阳极电解槽为发展方向。目前，我国新、改、扩建铝厂几乎均采用大型预焙槽，因为大型阳极预焙电解槽具有产量大、电流效率高、自动化程度高，并配有烟气、粉末回收净化装置，环保性能好，对人体危害小等优点，成为国家目前大力推广使用的一种大型铝冶炼设备。而中、小型电解槽因能耗高、产率低、对环境污染大、对人体危害大，将逐渐被替代。因此，认真总结、研究大型阳极预焙电解槽槽壳施工工艺技术已成为必要。
关键词：电解槽；预备槽；效率；环保；自动化
1 技术特点
1.1槽壳各板材零件使用数控切割机排版下料，尺寸精度易于保证，速度快。
1.2槽壳部件组对采用模块化制作，部件组对焊接均在胎具上进行，使槽壳部件具有通用性。
1.3槽壳焊接采用二氧化碳气体保护焊和埋弧自动焊，不仅改善了劳动操作条件，降低施工用料消耗，又大量节省了人工费用，经济效益显著。
2 适用范围
适用于指导大型阳极预焙电解槽槽壳制作施工与管理。
3 工艺原理
槽壳制作关键技术是有效控制焊接变形。本技术分别采取刚性固定法、反变形法和合理的焊接顺序、专人流水化施工等措施控制焊接变形。端头部件与长侧部件组对焊接时与胎具刚性固定，焊接采取分班流水作业，专人进行组对、专人进行焊接，有效的控制了各部件的质量。
4 施工工艺要点
4.1端头部件与长侧胎具的制作
胎具表面要保证平整度，不得有翘曲及挠拱，刚性卡具要焊接牢固，
4.2端头部件制作
4.2.1端头部件由竖围板、端头壁板、翼板、端头筋板、端面筋板等组成，竖围板呈U型分上中下三层，由液压顶压制而成；端头壁板采用新的设计结构，与以往的端头壁板有所不同，由以前的U型板改为现在的平板，增加了制作的简洁性，便于组对，精度易于控制；各翼板、筋板都采用数控切割系统统一排版下料，增加了其尺寸精度，降低了制作成本。
4.2.2检测胎具的整体尺寸及上表面平整度，将端头壁板放在胎具上，用卡具压紧，将竖围板、翼板、端头筋板、端面筋板等依次按照图纸组对完毕，检测尺寸无误后开始焊接。
4.2.3两名焊工采用二氧化碳气体保护焊同时焊接，尽量采用对称施焊，待整个端头部件焊接完成自然冷却后，方可脱胎。
4.3长侧壁板制作
4.3.1长侧壁板由侧面壁板、斜侧壁板、摇篮筋板、摇篮翼板、围板、槽沿板、立板、翼板、筋板、角钢等组成，长侧壁板上的阴极钢棒窗口的形状尺寸和位置尺寸是重要控制点，在下料时一定要控制好；摇篮筋板的坡口采用等离子切割机进行切割；侧面壁板与斜侧壁板采用埋弧焊进行焊接。
4.3.2检测胎具的整体尺寸及表面平整度，以及侧面壁板与斜侧壁板的夹角尺寸，将侧面壁板以及斜侧壁板放在胎具上，用卡具压紧，将摇篮筋板、摇篮翼板、围板、槽沿板、立板、翼板、筋板、角钢等依次按照图纸组对完毕，检测组对尺寸无误后进行焊接。
4.3.3两名焊工采用二氧化碳气体保护焊同时焊接，尽量采用对称施焊，先焊摇篮筋板、立板、角钢等水平位置的焊缝，再将整个长侧立起来焊接围板、槽沿板等焊缝。待整个长侧壁板焊缝冷却后，将长侧翻身利用埋弧焊焊接侧面壁板与斜侧壁板之间的焊缝。
4.4底板制作
底板尺寸为20065mm×4800mm，由钢板拼接而成，对接坡口形式采用X型坡口，手工打底焊接一遍，采用埋弧自动焊机双面各焊一遍成型。
4.5底梁制作
底梁采用45#工字钢加筋板以及垫板组成，底梁有端头底排、单梁、三梁组、五梁组、六梁组组成，排列形式为底排+单梁+单梁+五梁组+五梁组+三梁组+六梁组+单梁+单梁+底排。底排及梁组组对制作时要保证梁的上平面在同一平面内，不得有翘曲及挠拱以及扭曲，工字钢两面的垫板要与工字钢翼缘面贴紧贴实，间断焊接尺寸要保证。
4.6槽壳组装
4.6.1由于槽壳外形尺寸巨大，不方便运输，槽壳组装选择在电解车间平台上完成。组装顺序按照底梁-底板-长侧壁板-端头部件-长侧与底梁连接筋板-端头与底排连接筋板-焊接。
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4.6.2在底梁安装就位之前，应该预先将槽壳的横向中心线、纵向中心线、底梁标高线、底梁绝缘垫板中心线等标示清楚，然后放置底梁绝缘垫板，将底梁安放就位。
4.6.3铺设底板，将底板纵横向中心线与底梁的纵横向中心线重合，放置配重块将底板与底梁压实，将底板与底梁焊接为一体。
4.6.4放置长侧壁板，利用倒链、千斤顶、顶杆将长侧壁板进行调整安放就位，保证槽壳的外形尺寸。将端头部件安放到位，利用倒链与千斤顶进行调整，保证端头部件与长侧壁板对缝间隙在规定要求之内。待长侧壁板与端头部件安放就位后，将长侧壁板、端头部件与底梁的连接筋板安放到位。
4.7槽壳焊接
4.7.1槽壳焊接采用二氧化碳气体保护焊进行焊接，焊接顺序为：四条立缝外口焊接-四条立缝内口焊接-围板连接焊缝-槽壁板与底板周边角焊缝内口-槽壁板与底板周边角焊缝外口-槽侧壁板与底梁连接筋板。
4.7.2电解槽壳的一级焊缝为槽壁板的四条立缝以及槽壁板与底板周边角焊缝内口，在规范中这些焊口是需要做100%无损检测的。因此这几条焊缝在焊接时一定要控制好质量，在焊接之前一定要用气刨清根并打磨干净。
5 质量控制
5.1工程质量控制标准
设计院《电解槽金属结构制作规程》
现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（GB50236-2011）
机械设备安装工程施工及验收通用规范（GB50231-2009）
5.2质量保证措施
5.2.1切割下料时一定要考虑到割缝的宽度以及受热变形，提前将割缝余量考虑进去，切割下料后及时测量工件尺寸。
5.2.2钢棒阴极窗口的中心线及外形尺寸是下料的主控尺寸，切割下料后的尺寸应该符合要求。
5.2.3二氧化碳气体保护焊焊接时要注意环境的影响，若出现大风天气要做好保障措施或者停止施工。
5.2.4埋弧自动焊焊接之前一定要将焊缝根部清理干净，并打磨干净；焊剂要经过烘干后方可使用。
6 安全措施
6.1进入施工现场应严格执行安全生产规定和有关安全生产文件，做到安全生产与文明施工。
6.2焊接操作人员属特殊工种人员。须经主管部门培训、考核合格，掌握操作技能和有关安全知识，发给操作证件，持证上岗作业。未经培训、考核合格者，不准上岗作业。
6.3焊机应有专人保养、维修，并有可靠的接地。
6.4吊装作业必须由持证的专业人员进行操作，吊装之前必须检查吊具、索具、吊车等是否合格，严格执行“十不吊规范”。
6.5临时用电，现场电路按照TN-S供电系统布置，安排专业电工对各配电盘每天进行检查，确保用电设备的开关及漏电保护灵敏可靠。
6.6现场的氧气瓶、丙烷瓶要按照规定的距离摆放，气瓶加装防倒装置、减震圈、气瓶钢帽等，距离明火的距离要符合安全要求；丙烷使用时需要加装回火阻止器。
7 环保措施
7.1电焊施工过程中易产生弧光，应正确使用隔离措施，防止光污染。
7.2槽壳组装过程中，采取适当的措施及防护品，防止产生噪声污染。
7.3槽壳制作施工过程中，因施工产生的固体废弃物要及时回收并集中处理，防止产生固体废弃物污染。
7.4使用氧气、丙烷作业时，正确的加装使用减压、止回装置，防止因气体泄露而产生大气污染。
8 效益分析
本技术具有操作易掌握，工装化施工，通用性强，专业化强。槽壳制作平均2天完成1台，劳动率为每工日25.5吨，比预算定额提高50%。
以内蒙古华云工程为例：该工程为500KA电解槽，共计39台，槽壳制作采用本技术，总制作工期为60天，大部分材料采用数控等离子切割下料，尺寸精准、效率高，焊接采用二氧化碳气体保护焊，能耗低、效率高。大大的节约了氧气、丙烷的使用，降低了成本，提高了工作效率。
参考文献：
[1]聂巨亮.离子膜电解工艺[J].河北化工，2010，33（6）：53-54.
[2]朱海峰，侯利杰，梅冬。离子膜烧碱生产的防腐技术[J]中国氯碱，2005，（8）：33-34.
论文作者:梁晓威
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/14
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