德士古氣化爐整體法蘭制造技術(shù)

制造與安裝德士古氣化爐整體法蘭制造技術(shù)袁承春(哈爾濱鍋爐廠(chǎng)有限責任公司,黑龍江哈爾濱150046 )摘要:介紹了 某德士古氣化爐整體法蘭的復雜結構、技術(shù)要求及制造工藝,針對制造過(guò)程中出現的關(guān)鍵和難點(diǎn)問(wèn)題,例如鍛件毛坯形式、試樣環(huán)位置、下端圓角設計和加工、內壁堆焊、無(wú)損檢測落實(shí)等,進(jìn)行了深入的分析研究和探討,合理地提出了更為先進(jìn)可行的技術(shù)改進(jìn)方案,明顯提高了整體法蘭的制造技術(shù)水平、質(zhì)量和經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞:德士古氣化爐;整體法蘭;制造技術(shù);研究中圖分類(lèi)號:TH162 ;TQ055.8文獻標識碼:B文章編號 :1001 -4837(2013)11 -0056 -06doi:10. 3969/j. issn. 1001 - 4837.2013. 11. 010.Research on Manufacturing Technology of IntegratedFlange of Texaco GasifierYUAN Cheng - chun( Harbin Boiler Co. ,Ltd. , Harbin 150046 ，China)Abstract: The complex structure and technical requirements and manufacturing process of integratedflange of Texaco gasifier was introduced. Lot of key problem and difficulty in production being aimed at ，for example forging rough form , sample ring taking location , design and machining of corner of below sur-face , inside stock welding ，put into effect of nondestructive testing , deep analysis and research and probinginto being made. A more advanced and feasible improvement method rationally being put forward , the lev-el of manufacturing technology and quality and benefit of integrated flange being enhanced in evidence.Key words :Texaco gasifier ; integrated flange ; manufacturing technology ; research如何更經(jīng)濟、合理、專(zhuān)業(yè)地進(jìn)行德士古氣化爐工藝0引言設計,不斷改進(jìn)和提高制造技術(shù)水平和質(zhì)量,掌握核心和關(guān)鍵制造技術(shù),滿(mǎn)足法規標準技術(shù)條件、德士古氣化爐是煤化工項目、煤氣化工程的設計圖紙要求,仍然是需要面對和解決的重大課大型關(guān)鍵壓力容器設備,其制造質(zhì)量的好壞、制造題。技術(shù)水平的高低對于設備長(cháng)期安全、穩定地運行中國煤化工爐整體法蘭為例，簡(jiǎn)述具有重要意義。雖然德士古氣化爐在我國已是主MHCNMH G遇到的關(guān)鍵和難點(diǎn)問(wèn)題要的常規大型壓力容器產(chǎn)品,具有幾十年的制造進(jìn)行深人地研究探討,合理地提出更為先進(jìn)可行經(jīng)驗,但從現實(shí)看,隨著(zhù)壓力容器等裝備制造行業(yè)的技術(shù)改進(jìn)方案[1-3] ,提高了整體法蘭的制造技設計、標準、規范的理論及實(shí)踐不斷發(fā)展和進(jìn)步，術(shù)水平、質(zhì)量以及經(jīng)濟效益。第30卷第11期玉力容器總第252期應符合專(zhuān)項技術(shù)條件;坡口表面應按JB/T 4730-1結構特 點(diǎn)和技術(shù)要求2005[51進(jìn)行MT檢測。整體法蘭質(zhì)量較大且內壁堆焊、空間結構較.某德士古氣化爐為大型立式I類(lèi)壓力容器設為復雜、技術(shù)要求高、制造難度很大。主要結構尺備,共4臺,耐壓試驗壓力9.7 MPa,焊后整體熱寸見(jiàn)圖2。處理,殼體主要材料1. 25Cr -0.5Mo,凈質(zhì)量266t,殼體總長(cháng)約20 m。由上部凸緣、球形封頭、吊D940D600耳、03800燃燒段筒體、加強筒體.Y形鍛件、內部錐盤(pán)、變徑段、04200激冷段簡(jiǎn)體、支座、整體法蘭、下部錐體、短節、下法蘭等主要受壓元件組成。,整體法蘭|堆焊層9位于中部的內部錐盤(pán)和Y形鍛件組件將德士古,下端外表面氣化爐分為上部燃燒段和下部激冷段兩大段,見(jiàn),焊縫y圖1。,激冷段筒體凹D1120下端內表面凸緣-5球形封頭一吊耳-圖2整體法 蘭主要結構尺寸示意燃燒段筒體-， DN3800,2制造工藝加強簡(jiǎn)體~Y形鍛件-依據設計提供的內外徑和總高尺寸的整體法內部錐盤(pán),DN4200蘭按筒形鍛件采購。主要工藝流程:車(chē)探傷面→變徑段UT探傷- +車(chē)試樣環(huán)及全部，上端面留余量、下端支座內外表面不加工-→數控銑加工、修磨下端外表面-→堆焊密封面及內孔(堆焊包括劃堆焊起始線(xiàn)和激冷段簡(jiǎn)體.終止線(xiàn)、待堆焊面MT、過(guò)渡層堆焊前預熱、堆焊、整體法蘭旨堆焊后消氫.PT檢測;堆焊面層等)- >車(chē)密封面→下部錐體-堆焊層無(wú)損探傷和測厚-鉆螺栓孔- >標記移植-→短節刨加工下端內表面圓弧→修磨圓弧及圓角-→堆焊下端內表面圓弧-→修磨堆焊面,包括R圓角→堆下法蘭-h焊層無(wú)損探傷和測厚-氣化爐整體熱處理后整體法蘭密封面面層PT檢測。圖1某德士古氣化爐 主要結構示意3主要問(wèn)題 與對策分析整體法蘭材料SA182F11CL2 IV 級鍛件,質(zhì)量.2165 kg, 位于下部激冷段,與殼體以對接焊縫A整體法蘭是某德士古氣化爐中的主要受壓元.類(lèi)焊接接頭過(guò)渡連接，下端外表面連接有R50圓件作為有著(zhù)幾.十年制浩經(jīng)驗的專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家,理應形角、內表面連接有R40圓角。技術(shù)條件要求:鍛中國煤化工:制造工藝技術(shù),確保滿(mǎn)件應符合企業(yè)采購規程以及NB/T47008-2010YHCN MH G關(guān)標準規范效益質(zhì)《承壓設備用碳素鋼和合金鋼鍛件》規定[4;上下量要求,但實(shí)際上,不論是制造工藝還是生產(chǎn)和檢端面和內孔堆焊6 mm的309L過(guò)渡層+ 316L面驗,都存在著(zhù)不容忽視和急待解決的問(wèn)題。層或耐蝕層不銹鋼,除GB 150外,制造和檢驗還3.1 整體法蘭鍛件毛坯選用.57●CPVT德士古氣化爐整體法蘭制造技術(shù)Vol30. No11 2013整體法蘭如按筒形鍛件采購,試樣環(huán)應取自經(jīng)計算,長(cháng)頸法蘭鍛件僅為筒形鍛件質(zhì)量的鍛件的端部1/2壁厚處,使鍛件高度增加45 mm,69%,4臺共降低材料消耗5.6t,經(jīng)濟效益明顯。達785 mm,鍛件毛坯表面最小留5 mm機加余按長(cháng)頸法蘭鍛件采購是“壓力容器的設計應量,鍛件質(zhì)量約為4.5 t, 如圖3所示。根據NB/T當充分考慮節能降耗原則”、“節省材料、降低制47008- 2010: 熱處理單件重量大于3500 kg 的鍛造等過(guò)程中的費用和消耗,實(shí)現安全與經(jīng)濟、資源件取兩組試樣,兩組試樣位置間隔180°。節約并重的壓力容器發(fā)展的重要理念[6-7]”在整體法蘭上的具體應用。D8603.2鍛 件毛坯的取樣試樣環(huán)D590整體法蘭為IV級筒形鍛件時(shí),需要在廠(chǎng)內按鍛件毛坯圖在壁厚1/2處車(chē)取試樣環(huán)進(jìn)行相關(guān)復驗。然而,實(shí)際上卻在外表面邊緣位置車(chē)取了試樣環(huán),雖然這樣取樣很省事,但卻明顯地違反了相關(guān)技術(shù)條件,見(jiàn)圖5。實(shí)際取樣位置標準取樣位置D1130圖3整體法 蘭簡(jiǎn)形鍛件毛坯示意根據NB/T 47008- -2010 中“鍛件宜鍛至接近成品零件的形狀和尺寸”的鍛造要求,在常見(jiàn)的筒形和長(cháng)頸法蘭鍛件毛坯形式中,選用長(cháng)頸法.蘭鍛件毛坯形式更符合要求。如按長(cháng)頸法蘭鍛件采購,試樣環(huán)位置將在鍛件公稱(chēng)厚度部位距外緣≥20mm處向里取樣,將不會(huì )使鍛件高度增加,鍛:圖5整 體法蘭鍛件實(shí)際取樣位置示意件高度僅為750mm;鍛件毛坯形狀將發(fā)生變化,整體法蘭選用長(cháng)頸法蘭鍛件毛坯后,試樣環(huán)鍛件質(zhì)量約為3.1 t,見(jiàn)圖4。根據NB/T 47008-必須按長(cháng)頸法蘭鍛件毛坯圖(見(jiàn)圖4)位置車(chē)取。2010,長(cháng)頸法蘭鍛件制造廠(chǎng)及人廠(chǎng)復驗只需取- -3.3 整體法蘭及R40圓角加工和堆焊組試樣。一方面,整體法蘭下端外表面及R50圓角采用銑加工,質(zhì)量4.5 t的鍛件毛坯靜止不動(dòng)、銑刀D950連續自動(dòng)精密加工,具有勞動(dòng)強度抵、加工效率高、加工成型好、節能降耗的優(yōu)點(diǎn);而整體法蘭下TT端內表面在內孔堆焊后卻改用“刨削加工R2100圓弧、R40圓角采用修磨成型”這種勞動(dòng)強度大、|答效率低、效果差的方法,并不合理;整體法蘭內孔員20| 試樣環(huán)堆焊前先加工與內孔堆焊沒(méi)有關(guān)系的下端外表面及R50圓角.而不是加工與內孔堆焊關(guān)系密切的YH中國煤化工40圓角，也是不合理c N M H G端內、外表面加工的方法不統一、前后順序顛倒等不合理問(wèn)題。另一.方面,整體法蘭內孔的自動(dòng)堆焊是在法圖4整體法 蘭長(cháng)頸法蘭鍛件毛坯示意蘭下端內表面R2100圓弧及R40 圓角沒(méi)有加工第30卷第11期玉力容器總第252期的情況下進(jìn)行的,堆焊區域距整體法蘭下端約15到。由于壓力容器承受內壓作用,為了保證壓力mm,即內孔堆焊長(cháng)度達725 mm,造成堆焊過(guò)度。容器的強度和安全使用,降低應力集中、失效和破此時(shí)再加工R40圓角,需要手工打磨去除的母材壞的風(fēng)險,在相關(guān)法規規范和設計圖紙中均有加和堆焊層金屬質(zhì)量約為10.5 kg, 很難落實(shí),如圖工圓角的要求。6所示。在GB 150.1- -2011《壓力容器第1部分:通用要求》[8]的焊接接頭分類(lèi)中,“嵌人式接管與殼體對接連接的A類(lèi)焊接接頭”的圖示,存在接管|自動(dòng)堆焊層內壁與圓筒內壁交線(xiàn)處的圓角過(guò)渡要求，如圖8所示。合理自動(dòng)堆焊原需要打磨終止位置1去除金屬! (陰影部分)嵌入式接管A類(lèi)接頭圓簡(jiǎn)原自動(dòng)堆焊終止位置原龍門(mén)刨加工位置圓角圖6整體法 蘭內孔堆焊情況示意如果能在下端內表面及R40圓角加工成型圖8嵌人式接管 與殼體A類(lèi)接頭圓角示意后再進(jìn)行內孔自動(dòng)堆焊,長(cháng)度將僅為620 mm,可根據GB 150.3- 2011《壓力容器第3部分:減小焊接工作量和焊材消耗。設計》[9],對在內壓作用下具有徑向接管的圓筒由于對R40圓角加工重視不夠、認識不足、(即筒身),接管內壁與圓筒內壁交線(xiàn)處圓角半徑把關(guān)不嚴,最終在其圓角部位上自動(dòng)堆焊形成直在δ/8和δ/2之間。整體法蘭按δ=116 mm計角。既沒(méi)有滿(mǎn)足R40 +6圓角的圖紙設計要求、算,圓角半徑R應在14.5和58mm之間，平均值也沒(méi)有滿(mǎn)足在R40圓角上手工堆焊6 mm不銹鋼為36.25mm,取40mm。的焊接工藝要求,見(jiàn)圖7。相關(guān)文獻指出[10]:國家標準中隱含著(zhù)很多通過(guò)結構優(yōu)化設計、控制應力水平來(lái)降低壓力容器使用中發(fā)生失效的可能性的條款:包括接管與殼體連接部位應圓滑過(guò)渡,接管端部?jì)缺谔幍箞A。上述均表明整體法蘭R40圓角設計和制造的必要性和強制性。3.5 整體法蘭裝夾和固定沒(méi)有加工的R40圓角整體法蘭在整個(gè)制造過(guò)程中,因加工固定、調.整或起吊需要,實(shí)際需要多次裝焊和拆除拉筋板堆焊層或耳板等(簡(jiǎn)稱(chēng)臨時(shí)焊件):軸水平地起吊整體法蘭時(shí),需要在其外表面與起吊中心線(xiàn)交叉部位裝焊起吊耳板:數控銑下端內表面R40 圓角、外表圖7整體法蘭R40圓角及堆焊示意3.4整體法蘭R40圓角設計MYH中國煤化工裝焊拉筋板將工件軸CN M H Gr裝架上;在堆焊內孔壓力容器法蘭或接管內孔與筒體內璧交線(xiàn)處時(shí),需要裝焊拉筋板將工件固定在焊接變位器回的圓角設計,在各種壓力容器,尤其是中、高壓壓轉工作臺上。裝焊部位主要在整體法蘭上端、中力容器及應力分析、疲勞壓力容器設計中經(jīng)常遇部和下端外表面。.59●CPVT德士古氣化爐整體法蘭制造技術(shù)Vol30. No11 2013裝拆臨時(shí)焊件主要包括拉筋板或耳板備料、壓力容器產(chǎn)品制造全過(guò)程需要按工藝、技術(shù)裝配、焊前預熱、焊接;拆除時(shí),氣割拉筋板、修磨條件、設計圖紙即“三按”進(jìn)行生產(chǎn),制造工藝文焊疤、打磨區域100%MT檢測、作標記、整體熱處件除了要保證制造工藝經(jīng)濟、合理先進(jìn)、可行之理和水壓試驗后100% MT復探等工序。拉筋板外,文字表達的邏輯性及準確、完整、全面、簡(jiǎn)明、或耳板作為臨時(shí)性焊件,其裝焊、拆除需要耗費制嚴密也至關(guān)重要。因為文字表達的工藝文件才是造費用、涉及與受壓元件預熱、焊接、修磨、無(wú)損檢設計、工藝、制造、檢驗等各部門(mén)傳遞制造工藝信測等,在制造工藝文件中也應當有所體現、不能忽息和要求指導生產(chǎn)的重要手段,- .旦出現偏差、略。錯誤、遺漏,就可能造成不良的后果和損失,影響3.6檢測項目與落實(shí)情況.產(chǎn)品質(zhì)量。所以高質(zhì)量的產(chǎn)品必須要有高質(zhì)量、由于德士古氣化爐是大型關(guān)鍵壓力容器設高技術(shù)含量的工藝文件,必須嚴格執行“三按”要備,技術(shù)要求嚴格、制造工藝復雜,相關(guān)技術(shù)條件求,還必須要有有經(jīng)驗的認真負責的高級專(zhuān)業(yè)人和協(xié)議、法規標準、專(zhuān)項技術(shù)條件、圖紙規定的檢士把關(guān),切實(shí)尊重知識、人才、勞動(dòng)、創(chuàng )新。測項目也較多。經(jīng)認真仔細梳理和統計,整體法蘭制造需要體現的檢測項目和落實(shí)情況見(jiàn)表1。4制造技術(shù)改進(jìn)表1整體法蘭檢測項目和落實(shí)情況經(jīng)過(guò)全面分析和深人研究,某德士古氣化爐序號檢測項目落實(shí)情況整體法蘭的制造技術(shù)改進(jìn)方案的關(guān)鍵和要點(diǎn)包括:鍛件入廠(chǎng)UT復驗落實(shí)(1)整體法蘭應優(yōu)先選用長(cháng)頸法蘭鍛件毛2經(jīng)加工的鍛件所有能接近的表.沒(méi)有坯強調試樣環(huán)位置按長(cháng)頸法蘭鍛件毛坯圖;面應MT檢測(2)整體法蘭下端內外表面及R50,R40圓角3坡口表面應進(jìn)行MT檢測應同時(shí)銑加工、取消龍門(mén)刨加工下端內表面;4待堆焊表面MT檢測(3)整體法蘭上端密封面、內孔、下端內表面堆焊面應同時(shí)采用自動(dòng)堆焊, R40圓角局部手工5過(guò)渡層表面PT檢測堆焊;6面層表面PT+UT檢測.(4)增加“對加工后的鍛件表面100%MT檢面層UT測厚測”;(5)增加“對面層鐵素體含量分析和化學(xué)成機加的密封面面層PT檢測分分析”;機加的密封面面層焊后或中間(6)增加“激冷段組件中間熱處理后整體法熱處理后PT檢測蘭密封面面層PT檢測”;10機加的密封面面層整體熱處理(7)增加“氣化爐整體熱處理后整體法蘭密后PT檢測1堆焊層返修補焊部位整體熱處.封面面層、面層返修補焊部位PT檢測”;理后PT檢測(8)增加“包括裝拆臨時(shí)焊件”;12面層鐵素體含量分析和化學(xué)成(9)其他必要調整。分分析.為落實(shí)整體法蘭制造技術(shù)研究的關(guān)鍵和要13尺寸和偏差檢查點(diǎn),合理調整、補充完善和優(yōu)化制造工藝,將主要工藝流程做如下改講.按長(cháng)頸法蘭鍛件采購→車(chē)14臨時(shí)性附件去掉后部位MT檢測中國煤化工羊環(huán)(按長(cháng)頸法蘭鍛件注:表中檢測比例為100%。YHCNMH G?面留余量->鉆螺栓孔在整體法蘭應進(jìn)行的至少14項檢測項目中，-→銑下端內外表面及R50,R40圓角、修磨刀紋，有7項沒(méi)有完全體現或落實(shí),占總數50%。包括裝拆臨時(shí)焊件-→全部MT探傷-→自動(dòng)堆焊.3.7 高級專(zhuān)業(yè)人士和“三按”生產(chǎn)法蘭密封面、內孔、下端內表面,包括裝拆臨時(shí)焊60.第30卷第11期玉力容器總第252期件- >手工堆焊R40圓角局部- >車(chē)密封面-→堆焊造工藝改進(jìn)[J].壓力容器,2006 ,23(4):53 -55.層無(wú)損探傷和測厚-→面層鐵素體含量分析和化學(xué)袁承春.大容量電站鍋爐鍋筒厚壁球缺封頭制造工成分分析- >激冷段組件中間熱處理后整體法蘭密藝[J].壓力容器,2007 ,24(6):49 -53 ,37.封面面層PT檢測-,氣化爐整體熱處理后整體法[3]袁承春.壓力容器大口徑插人式斜接管制造工藝[J].壓力容器,2012 ,29(3):71 -75.蘭密封面面層、面層返修補焊部位PT檢測。[4]NB/T47008--2010,承壓設備用碳素鋼和合金鋼鍛.件[S].5結語(yǔ)[5]JB/T 4730- -2005 ,承壓設備無(wú)損檢測[S].[6] TSG R0004- 2009 , 固定式壓力容器安全技術(shù)監察通過(guò)對某德士古氣化爐整體法蘭主要受壓元規程[S].件制造過(guò)程關(guān)鍵和難點(diǎn)問(wèn)題的精細化研究和深入[7]鄭津洋,繆存堅,壽比南.輕型化一壓力容器的發(fā)分析探討,嘗試性地提出了更加經(jīng)濟合理先進(jìn)可展方向[J].壓力容器,2009 ,26(9):42 -48.行的制造技術(shù)方案,調整.補充、完善、優(yōu)化其制造[8]GB 150. 1- 2011,壓力容器第1部分:通用要求工藝流程和措施,表明壓力容器制造企業(yè)持續技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng )新研究的必要性;表明要制造出高水9] GB 150.3- 2011,壓力容器第3部分:設計[S]. .平、高質(zhì)量的國內一流壓力容器產(chǎn)品,需要“合理10]陳學(xué)東，崔軍,章小滸,等.基于風(fēng)險的設計制造技術(shù)在國家技術(shù)標準中的應用[J].壓力容器,2012,地確定制造和檢驗工藝]”, 設計、工藝、制造、29(2):1 -7.檢驗等多部門(mén)必須嚴格把關(guān)?？晒毫θ萜髦圃靃11] CB 150.4- 2011,壓力容器第4部分:制造、檢驗業(yè)同行切磋、交流、指正，為德士古氣化爐等壓力和驗收[S].容器主要受壓元件制造技術(shù)的優(yōu)化研究提供參考和借鑒。收稿日期:2013-09-09修稿日期:2013-11 -01作者簡(jiǎn)介:袁承春(1965-),男,高級工程師,主要從事電參考文獻:站鍋爐和核化容器制造工藝工作,通信地址:150046黑龍江省哈爾濱市香坊區三大動(dòng)力路309號哈爾濱鍋爐廠(chǎng)有[1] 袁承春.大容量電站鍋爐不等厚壓制鍋筒厚瓦片制限責任公司工藝處, E - mail:ycc0451@ 126. com。(.上接第22頁(yè))13] REZAIFAR 0, KABIR M Z,TARIBAKHSH M,et al. 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