轻金属冶炼机械设备安装工程施工规范 GB50882-2013
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5.2 预焙阳极电解槽

5.2.1  槽壳的制作应符合下列规定:

    1  电解槽制作材料规格、型号、质量应经验收合格。

    2  槽壳的制造、焊接应符合设计图纸、制作规程和现行国家标准《钢结构工程施工及质量验收规范》GB 50205的有关规定。

    3  槽壳安装前,应逐台进行制作质量检验,不得以抽查代替。几何尺寸的测量检查应采用一级标准钢尺。

    4  槽壳组装前和组装焊接后的槽侧板、槽底板等的校正,不应采用加热后激冷等有害方法。

    5  槽壳的外形尺寸、形位偏差除应符合设计要求外,尚应符合下列规定:

        1)槽壳内壁在相邻两筋板之间,400mm~600mm长度内,平面度偏差不应大于3mm。

        2)槽底板在对角线长度及全底板范围内,平面度偏差不应大于15mm。

        3)槽壳内壁直线度偏差,长侧板纵向不应大于8mm,横向不应大于3mm;短侧板纵向不应大于5mm,横向不应大于3mm。

        4)槽壳内壁与底板的垂直度偏差不应大于3mm。

        5)长侧板上阴极棒孔中心应按槽壳中心向两端定位,允许偏差为±2mm;孔中心应在同一条水平线上,允许偏差为±2mm;同一台阴极槽壳两侧的阴极棒孔中心偏差方向应一致。

        6)槽壳各摇篮架下翼缘平面应在同一水平面上,其允许偏差为3mm。

        7)上部结构的四块基座板应安装在同一水平面上,其高差允许偏差为5mm。

        8)槽壳内几何尺寸允许偏差,300kA以下电解槽长度为±15mm,300kA以上电解槽长度为±20mm;宽度应为0~—10mm;高度应为0~5mm;两对角线长度之差应为10mm。

        9)槽壳长度和宽度尺寸应在槽壳中心处及两端头处测量,每一处应分别测出槽底部位和槽沿口部位的尺寸。高度尺寸应在壁板长度方向中心处测量;对角线尺寸应分别在槽底板处和槽沿口处测量。

        10)本款第1)项~第9)项各测量数据应分别做出记录。

5.2.2  托架与阴极槽壳安装应符合下列规定:

    1  基础与托架之间的绝缘板顶面标高允许偏差为0~—3mm;同台槽中各基础之间,基础上绝缘板顶面标高之差,允许偏差为3mm;调整板层数不宜超过2层。

    2  托架组装应符合下列规定:

        1)长度允许偏差为±10mm。

        2)宽度允许偏差为±5mm。

        3)对角线的长度允许偏差为8mm。

        4)托架两根主梁顶面应在同一水平面内,其高差不应大于3mm。

    3  电解槽安装纵、横基准中心线的测量放线应符合设计要求,并应符合下列规定:

        1)同一栋厂房内同列电解槽的横向基准中心线应在同一直线上,并应一次贯通。

        2)同列电解槽首、尾两槽的纵向基准中心线之间的距离允许偏差为±5mm。

    4  托架纵、横中心线与基准纵、横中心线的安装允许偏差为±3mm。

    5  槽壳纵、横中心线与基准纵、横中心线允许偏差为±3mm。

    6  槽壳各摇篮架与托架之间的间隙不应超过3mm,超过时应用薄钢板垫实并点焊在摇篮架上。

    7  阴极槽壳各摇篮架与托架之间的间隙不应超过3mm,超过时应用薄钢板垫实并点焊在摇篮架上。

    8  基础上绝缘板受力应均匀,可用0.5kg~1.0kg手锤轻击检查。

5.2.3  阴极组装与安装应符合下列规定:

    1  阴极钢棒制作应符合设计文件要求,当设计文件无要求时,应符合下列规定:

        1)断面尺寸允许偏差为±2mm。

        2)钢棒长度允许偏差为0~10mm。

        3)直线度偏差,在阴极钢棒全长范围内不应大于4mm;在装入阴极炭块槽的长度内不应大于3mm。

        4)断面扭曲偏差不应大于5mm。

        5)端面对侧面的垂直度偏差不应大于2mm。

        6)端面平整度偏差不应大于钢棒厚度的2%。

        7)端面边缘不应有飞边、毛刺、熔瘤等缺陷。

    2  阴极钢棒宜校直后切断。钢棒切割宜采用自动或半自动乙炔切割器进行,切割前应将其表面切割区域内的铁锈、油污等清除干净。

    3  同一台槽内的各阴极钢棒长度允许偏差为5mm。同一阴极炭块的阴极钢棒长度允许偏差为2mm。

    4  阴极炭块与阴极钢棒的组装、槽底砌筑、糊料扎固等应符合现行国家标准《工业炉砌筑工程施工及验收规范》GB 50211的有关规定。

    5  电解槽筑炉工程不得采用引起槽壳变形的有害方法。

    6  阴极炭块与钢棒组装完成后,应逐个进行电阻测试检查,其电阻值应符合设计要求,并应做好详细标识记录;宜将电阻值相近的炭块组安装在同一台槽壳内。

5.2.4  槽上部结构制作应符合下列规定:

    1  槽上部结构制作材料规格、型号、质量应经验收合格。

    2  槽上部结构制作、焊接应符合设计图纸、制作规程和现行国家标准《钢结构工程施工及质量验收规范》GB 50205的有关规定。

    3  槽上部结构制作安装前,应逐台进行制作质量检验,不得以抽查代替。

    4  槽上部结构组装焊接后的校正不应采用加热后激冷等有害方法。

    5  槽上部结构的外形尺寸、形位偏差应符合下列规定:

        1)立柱垂直度偏差不应大于2mm。

        2)两立柱跨度允许偏差为±2mm。

        3)大梁罩板不平度偏差不应大于2/1000。

        4)两大梁间距允许偏差为±2mm。

        5)大梁直线度偏差不应大于6mm。

        6)大梁上拱度允许偏差为±L/5000mm(L为梁总长)。 

        7)上部结构高度允许偏差为±5mm。

        8)本款第1)项~第7)项各测量数据应分别做出记录。

5.2.5  槽上部结构安装应符合下列规定:

    1  槽上部设备的安装应在槽内衬砌筑完毕,经检查合格后进行。应注意保护槽内阴极炭块及其他砌体,应避免碰坏,防止水、油等液体流入槽内。

    2  槽上部结构的基座板标高允许偏差为5mm,上部结构立柱垂直度偏差不应大于2mm;上部结构横梁水平度偏差不应大于2mm。 

    3  槽上部结构安装纵、横中心线与槽壳自身纵、横中心线的允许偏差为3mm。

5.2.6  打壳系统安装应符合下列规定:

    1  气缸座的标高允许偏差为±5mm。

    2  气缸中心允许偏差为3mm。

    3  气缸垂直中心线、气缸与打壳锤头连接处圆柱销中心及打壳锤头导管中心线三者,应在同一铅垂线上,允许偏差为2mm。

    4  在气缸活塞运动的全程范围内,打壳锤头上下运动应灵活,并应无卡涩现象。

5.2.7  定容下料器安装应符合下列规定:

    1  中心允许偏差为±3mm。

    2  导管顶部标高允许偏差为±10mm。

5.2.8  槽上部加料打壳系统、出铝打壳系统及氧化铝输送系统的管道施工,应符合现行国家标准《工业金属管道施工规范》GB 50235的有关规定。

5.2.9  阳极提升机构的安装应符合下列规定:

    1  提升机、换向齿轮箱、减速箱、电动机等设备底座的标高允许偏差为±10mm。

    2  同一台电解槽上各提升机底座的安装标高差不应大于5mm。

    3  提升机、传动轴等水平度偏差不应大于0.2‰。

    4  提升机、减速机等安装纵、横中心线允许偏差为2mm。

    5  槽上各提升机中心间距应符合设计文件要求,其允许偏差为±2mm。提升机中心对角线长度之差不应大于5mm;同侧提升机中心连线应与上部结构纵向中心线平行,允许偏差为0.2‰。

    6  提升机、提升杆的铅垂度偏差不应大于其长度的0.2‰。

    7  所有基座连接螺栓应紧固合理。

5.2.10  阳极吊挂系统的安装应符合下列规定:

    1  吊挂阳极的小盒卡具安装前,应检查其制作质量和性能,并应符合设计文件要求。上、下压板工作面及安放锁紧螺杆的上下方套中心轴线对上、下压板的转动轴的轴心线均应保持平行,其平行度允许偏差为0.15mm。

    2  挂钩中心允许偏差为±3mm,同一组两挂钩间距允许偏差为±1mm。

    3  挂钩的弯钩中心安装标高,同台电解槽内高差允许偏差为5mm;同组内高差允许偏差为1mm。

    4  挂钩螺栓应达到设计文件要求的预紧力;小盒卡具锁紧螺杆扭矩值及小盒卡具对阳极导杆的夹紧力均应符合设计要求。

5.2.11  密封罩安装应符合下列规定:

    1  槽罩运输、堆放过程中应采取防变形措施,安装前应逐件进行检查。

    2  密封罩的长、宽尺寸允许偏差为0~—3mm。两对角线长度之差不应大于3mm。

5.2.12  电解槽阴、阳极系统用铝钢复合板的制造应按有关专门工艺进行,其性能应符合下列规定:

    1  铝板纯度应大于99.7%。

    2  设计使用温度低于350℃时,铝板常温下的抗剪强度应为60N/mm2~100 N/mm2,抗拉强度应为100N/mm2~150N/mm2,耐冲击性能不应小于120N/mm2。

    3  导电性能应良好,表面平整度偏差不宜大于0.1mm。

    4  应用超声波探伤检查,铝钢结合面应无剥离现象。

    5  切断后断面压接面波纹的状态,沿爆炸压接方向上应为连续界面波,当有波纹呈混乱状态或没有波纹时,其长度不应大于15mm,且距离板边缘应大于15mm。

5.2.13  阳极母线加工应符合下列规定:

    1  机械加工前,宜对阳极铸造铝母线按其截面实际尺寸进行筛选分类,同一台电解槽上的阳极母线的长、宽、高尺寸允许偏差均为2mm,机械加工后应成对交付安装。

    2  阳极母线上螺栓孔加工应符合下列规定:

        1)孔径允许偏差为0~0.50mm。

        2)提升铸造铝母线用的螺栓孔,间距允许偏差为±2mm。

        3)提升铸造铝导杆卡具用螺栓孔,同一组螺栓孔间距允许偏差为±1mm;任意两组螺栓孔间距允许偏差为±2mm。

        4)螺栓孔垂直度偏差不应大于0.3mm。

    3  阳极铝母线与阳极铝导杆的接触面应符合下列规定:

        1)表面粗糙度不宜低于

        2)表面平面度偏差不应大于0.20mm。

5.2.14  阳极母线组装及安装应符合下列规定:

    1  中心线允许偏差为±2mm。

    2  成对阳极母线间距允许偏差为±4mm。

    3  两对角线长度差不应大于3mm。

    4  阳极母线立面的铅垂度偏差不应大于2mm,成对阳极母线立面铅垂度偏差应呈外八字。

    5  安装水平度偏差不应大于0.5‰,且不应大于3mm。

    6  阳极母线焊接前应用专门卡具固定在上部结构上,焊后自然冷却到室温前不得拆除卡具。

5.2.15  铸造铝母线之间的平面压力接触接头施工应符合下列规定:

    1  接触面的粗糙度应符合设计要求,两接触面宜进行研磨,接触面积应大于或等于80%。

    2  压紧螺栓的预紧力应符合设计文件要求。

    3  通过设计额定电流时,接头温度不应高于150℃。

5.2.16  软母线的加工、安装应符合下列规定:

    1  下料长度允许偏差应为mm。同束各片软母线长度允许偏差为2mm。

    2  软母线束成形加工,宜根据设计形状及尺寸在专用胎具上进行。

    3  软母线加工成束时,各单片软母线端部应对齐,并应用专用机具卡紧点焊牢固。

    4  软母线组各束软母线间的间隙允许偏差为±0.5mm,各束软母线叠加总厚度的允许偏差为±1mm。

5.2.17  格子板制作与安装应符合下列规定:

    1  格子板制作应符合下列规定:

        1)单块格子板的长度和宽度允许偏差为±4mm。

        2)两对角线长度差不应大于6mm。

        3)格子板工作面的平面度在每米长度范围内偏差不应大于3mm。

    2  格子板安装应符合下列规定:

        1)格子板与其支承绝缘板之间应贴合良好。

        2)格子板标高偏差不应超过±10mm;相邻格子板接头处高差不应大于3mm,边缘错位不应大于10mm。

5.2.18  电解槽通电试验应符合下列规定:

    1  电解槽通电试验前应符合下列规定:

        1)铝母线系统安装完毕,且经检验合格。

        2)电解槽和铝母线的单点对地绝缘值全部符合设计技术要求。

    2  电解槽通电试验过程应符合下列规定:

        1)通电电流强度及通电持续时间应符合设计要求。

        2)满电流负荷状态下,整条母线回路系统应无击穿、烧损、过热(单点温升超过80℃)、不可复位的异常变形等现象。

    3  通电试验时,检测母线各部位温升情况,最大温升不得超过80℃,并应填写相关记录。

    4  通电试验时,检测单槽及单系列电压降情况,其压降值不应超过设计文件要求的范围,并应记录相关数据。

条文说明

5.2.1  电解槽的槽壳是钢结构焊接件,属于非标准设备范畴,工作在较高温度下,并长期承受复杂应力作用,因此,除规定应符合设计图纸的技术要求(包括设计制造说明书等有关技术文件)外,还应以现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB 50205作为电解槽制造过程中的质量检查依据。槽底板的平面度对内衬砌筑质量影响较大,实践证明其平整度超过20mm以上时,可导致槽内衬耐火砖间水平缝及阴极碳块间水平缝糊的开裂现象。槽壳长侧板上阴极棒口的位置偏差直接影响到阴极碳块能否正确安装到位,因此,对阴极棒口开孔位置提出比较精准要求。

5.2.2  本条对托架和槽壳安装质量提出了具体要求,因铝电解槽设备更新换代较快,目前已有超大型(600kA)电解槽投产运用,大型电解槽因其体积和重量皆较大,一般采用在加工厂分片(槽壳的长侧板、短侧板、底板,上部结构的大梁、门型立柱、料箱、水平罩板等)制作,出场前即对各部件检查验收;然后运到车间,在安装基础上直接组装焊接成型,托架和槽壳安装质量在槽壳整体组装过程中就应该加以控制。

5.2.3  一般情况下,阴极钢棒采用定尺供货,以节约成本;阴极组装质量对电解生产工艺影响显著,通常将其作为关键施工工序加以严格控制,其施工质量不仅要满足现行国家标准《工业炉砌筑工程施工及验收规范》GB 50211的相关要求,还应满足电解槽内衬砌筑技术条件要求。阴极炭块组装检测可以以直流电焊机为电源,正、负极两根导线的两端,一端连接电焊机,一端连接铝板,正、负极铝板分别压紧连接于阴极钢棒和阴极炭块工作面,使阴极炭块短时间通以2000A直流电,阴极炭块每端测量三点,取三点的测量电压平均值为阴极炭块每端的电压值。将电阻值相近的炭块组安置于同一台槽壳内,是为了防止出现偏流问题。

5.2.4、5.2.5  电解槽上部结构轴座处基座板的标高偏差是槽底绝缘板、托架、槽壳制造和安装的累计误差,关系到门型立柱垂直度和上部大梁的水平度,应通过控制立柱制作质量加以控制。上部结构安装纵、横中心线偏差值的规定,主要是为了防止槽上部结构安装纵、横中心线与电解槽槽壳纵、横中心线偏差过大,造成生产电流不均、磁场失衡问题,同时便于关联辅助装置安装。

5.2.6~5.2.8  电解槽上部打壳下料装置以及密封罩、加料系统安装质量主要检查其密封性和动作灵活性,条文中的允许偏差数值均为满足这两项基本功能而设定的质量检验依据。

5.2.9、5.2.10  由于阳极提升机的结构形式多种多样,阳极提升机构的安装质量除满足条文中的规定外,还应满足各设备技术条件的特殊要求。

5.2.12  铝钢复合板也称爆炸焊块,是通过一种固相焊接方法将异种金属焊接在一起的构件,由于其具有导电和承重两种特性,对安全生产影响重大,所以对其性能作出详细规定。

5.2.13~5.2.16  阳极母线不仅是电解铝的导电装置,也是阳极炭块组的承重装置,因此其与阳极导杆的接触面需要进行机械加工,达到一定的平整度、粗糙度要求;螺栓孔眼位置应满足吊点及挂钩安装要求。阳极母线作为槽上部结构的一个很重要部件,连接的零部件较多,因此在加工组装中配合尺寸均要求较严,作为特殊项目单列条文规定。

5.2.17  格子板为金属结构件,为保证外观的平整、美观,零件组合中有一定要求,因此宜在加工设备完善的制造厂制作;格子板的安装应满足外观平整、横平竖直的要求,并与绝缘件配合良好,以保证人身安全为目的。

5.2.18  电解槽施工完毕,投产运行之前,应进行通电试验。该试验不仅是对铝母线系统材料(铝母线和绝缘材料等)质量、安装(铝片焊接和压接面处理等)质量、设计质量的初步综合检验,也是确保电解槽安全投运的必要步骤。由于试验过程涉及电源供给因素,因此一般由建设单位组织,有关生产人员配合操作,施工单位配合检测和记录。

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