冷壁氣化爐頸部法蘭開(kāi)裂后的現場(chǎng)修復

檢驗與修復冷壁氣化爐頸部法蘭開(kāi)裂后的現場(chǎng)修復魏剛李輝2(1.中國石化鎮海煉化公司浙江寧波315207 ;2.化學(xué)工業(yè)設備質(zhì)量監督檢驗中心江蘇南京210024)摘要淺析了法蘭開(kāi)裂原因,介紹了為修復所進(jìn)行的施工技術(shù)準備、工裝機具研制以及修復過(guò)程。關(guān)鍵詞:氣化爐裂紋現場(chǎng)修復.中圖分類(lèi)號:TQ051文獻標識碼:B文章編號:1001 - 4837 2004 )1- 0052- 04Spot Repaired after Flange of Gasify Furnace CrackedWEI Gang' LI Hui?( 1. Sinopec Zhenhai Refining & Chemical Co. Ltd. , Ningbo 315207 ,China ;2. Quality Supervisory Centre of Chemical Equipment ,Nanjing 210024 ,China )Abstract :This article analysed the cause of flange cracked ,introduced technical preparative , tools fabricatedand reparative process .Key words gasify furmace icracks ispot repaired25mm的裂紋30余條(見(jiàn)圖2).1前言頸部法蘭蓋某公司化肥裝置合成工段4112-F1-2氣化頸部法蘭》爐是從日本引進(jìn)的高溫高壓冷壁氣化爐,上段為燃上球體~燒室下段為急冷室燃燒室殼體主材為SCMV3 ,頸絕熱層、部法蘭和法蘭蓋的主材均為SFHV23B燃燒室內部襯砌CX - AWP型耐火磚。氣化爐結構簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。中2089 2氣化爐的主要技術(shù)參數如下:設計壓力/操作壓力9.6 MPa/ 8.7 MPa;設計溫度/操作溫度:燃燒室1450 C/1350 C ,急冷室275 C/262 C ;|試驗壓力水壓14.4 MPa氨氣密9.6 MPa;設備規格:設備內徑x(殼體厚度+襯里厚度)中國煤化工聲x設備總長(cháng)=02089x(94/87+359)x8462mmo1990年12月中旬裝置停工小修期間折卸氣化MYHCNMHGE爐頂部人孔蓋螺栓時(shí)頸部法蘭蓋意外脆裂進(jìn)爐檢查發(fā)現爐口部位耐火材料已損壞脫落,頸部法蘭環(huán)圖1氣化爐結構簡(jiǎn)圖形內直角兩側發(fā)現寬度不大于0.1mm、長(cháng)度不超出氣化爐是由高壓容器和耐火材料組合構成爐第21卷第1期玉力容器總第134期內主要介質(zhì)為45.7%的CO、46.6%的H2以及少量和密封面部位堆焊了厚度不小于6 mm的TP.309LCO2和H2S等氣體。工作時(shí)爐頂倒懸的加熱燒嘴往+ TP.347L雙層不銹鋼。下噴火在燃燒室中下游部位產(chǎn)生的爐膛溫度約為3施工準備1250~1450C，爐口部位的爐膛溫度大致為550~750C經(jīng)耐火材料絕熱后的正常爐壁溫度應低于現場(chǎng)修復的方法具有工期短、成本低缺點(diǎn)是球250 C。但是耐火材料損壞脫落后,爐體金屬直接殼上的環(huán)形窄間隙對接坡口手工氣割再砂輪打磨,暴露在550~ 750 C的氣流中從而造成爐壁材質(zhì)劣坡口形狀尺寸較差,且焊接不宜采用自動(dòng)焊頸部法化。蘭更換后的水平度和同軸度不易保證。加熱燒嘴懸置在頸部法蘭蓋上,頸部法蘭水平度的好壞對氣化爐運行狀態(tài)有影響。為此決定上焊縫球殼的切割采用自動(dòng)切割機，現場(chǎng)對接坡口(見(jiàn)圖4 )的加工采用動(dòng)力頭。裂紋圖2開(kāi)裂部位示意圖2修復方案2.1 修復方案選擇若將氣化爐吊運到制造廠(chǎng)修復工期長(cháng)費用大,圖4坡口形式因此決定現場(chǎng)修復,即頸部法蘭連同部分上球體割3.1 現場(chǎng)加工用大型動(dòng)力頭研制除更換。動(dòng)力頭最大加工直徑達01300 mm由液壓馬達2.2新舊 頸部法蘭結構區別驅動(dòng)蝸輪蝸桿減速器減速后帶動(dòng)走刀機構使得小新頸部法蘭結構設計時(shí),做了以下四處改進(jìn):刀架能同時(shí)在水平和垂直兩個(gè)方向進(jìn)行自動(dòng)走刀。(1)改善了球殼和頸部法蘭的連接形式另外考慮到現場(chǎng)加工的需要小刀架上設有切削位原氣化爐上球殼和頸部法蘭之間采用角焊縫連置粗調機構減速器上設有手動(dòng)進(jìn)刀機構。手動(dòng)/自接形式連接處存在較大的局部應力。新頸部法蘭動(dòng)兩種進(jìn)刀模式可以通過(guò)撥柄進(jìn)行切換。動(dòng)力頭結設計時(shí)取消了角焊縫,改為有光滑圓弧過(guò)渡的整體構示意圖見(jiàn)圖5。結構(見(jiàn)圖3)手動(dòng)進(jìn)刀盤(pán)-上減速器6.粗調盤(pán)正支提暗E---徑向白動(dòng)走刀機構十基準環(huán)0222二走刀機構蘇42圖3新頸部法 蘭結構圖5動(dòng)力頭結構示意圖(2)圓滑過(guò)渡了頸部法蘭內直角3.2切割方法的對比試驗原氣化爐頸部法蘭內直角相當于尖角結構新在材質(zhì)相近的60mm厚15CrMo鋼板上對等離頸部法蘭設計時(shí)將直角改為半徑為30mm的圓滑過(guò)子和氣割兩種方法進(jìn)行了對比試驗。渡形式緩解了直角處的局部應力集中。從試驗結果看等離子切割熱影響區較氣割小(3采用了性能更好的材料(見(jiàn)圖6)對坡口機加T有利,但其切割截面為前窄新頸部法蘭材質(zhì)由SFHV23B鋼改進(jìn)為2.25Cr后寬H中國煤化工示操作中較難控制須-1Mo鋼鍛件提高了法蘭的高溫強度、蠕變斷裂強留出c N M H G而對比后選擇氧- -乙度以及抵抗高溫氫腐蝕和氫脆等的性能。炔氣割。(4 )增加了不銹鋼堆焊層取割縫寬度△=5 mm熱影響區寬度為6 mm ,為有效防止高溫氫腐蝕新頸部法蘭的內表面制定出的具有最少車(chē)削量的切割方案如圖8所示。53.CPVT冷壁氣化爐頸部法蘭開(kāi)裂后的現場(chǎng)修復Vol21. Nol 2004表1氣割和等離子 切割對比試驗試驗方法切割設備切割速度( mn/min)|割縫寬度( mm)|熱影響區( mm )切口表面質(zhì)量氣割CG1- 30130~ 1504~5≤5~6.割面為直線(xiàn)光潔平滑等離子G120- 60.≤4~5割面為波浪線(xiàn)基本光滑到基準環(huán)上,作為上球體切割、坡口機加工及新頸部260 F法蘭組對時(shí)的統一基準。鋼管智200基準環(huán)圈了頸部法蘭千分表河調管卡140-彈性劃線(xiàn)頭05圖9基準環(huán)和找正劃線(xiàn)工裝距割口邊續k距離/mm( 2 )氣割軌道圖6熱影響區硬度分布曲線(xiàn)在基準環(huán)上表面有兩條車(chē)制的同心圓凸軌氣割機可沿軌道進(jìn)行高精度的切割操作。( 3動(dòng)力頭固定架基準環(huán)也是動(dòng)力頭結構的組成部分,通過(guò)連接螺栓和定位銷(xiāo)能實(shí)現動(dòng)力頭和基準環(huán)間的快速拆圖7截面 形狀對比裝和精確復位。3.5找正、 劃線(xiàn)工裝設計基準面找正、劃線(xiàn)工裝主要由底圈、可調鋼管架、千分迎坡口位置線(xiàn)表及彈性劃線(xiàn)頭四部分組成圖9)底圈兩側面為梯形,尺寸和梯形密封槽正好-致。鋼管上嵌有軸向直齒,管間采用帶調節齒的管坡口檢驗線(xiàn)卡連接轉動(dòng)調節手柄鋼管間迅即產(chǎn)生相對位移。第一次氣割線(xiàn)彈性劃線(xiàn)頭劃線(xiàn)時(shí)能自動(dòng)對拼焊球殼表面不平處進(jìn)第二次氣割線(xiàn)行軸向補償。41234.8 氣割禁止線(xiàn)4現場(chǎng)修復圖8切割工作圖3.3氣割機改造4.1去氫處理切割需要氣割機能自動(dòng)繞行,但現成的氣割機為消除殘余氫對氣割和焊接的影響，在上球體只能走直線(xiàn)方向。對氣割機進(jìn)行結構分析后將兩切割和焊接區域,內側均布八塊10kW的電紅外加只被動(dòng)輪由固定軸結構改造為360* 活動(dòng)軸結構,兩熱器外側表面裹保溫石棉進(jìn)行300~350 Cx4 h只主動(dòng)輪由同軸相連結構改造為差動(dòng)調速結構。改去氫處理。造后的氣割機能夠沿圓弧軌道穩定運行。4.2基準環(huán)安裝找正3.4基準環(huán)設計基準環(huán)外側有四塊均布的凸塊通過(guò)調整凸塊上球體坡口的切割、機加工及新頸部法蘭安裝上的連接和調整螺栓基準環(huán)可精確定位在裝置框需要統一基準為此設計了一個(gè)多功能圓環(huán)形軌道架的中國煤化工(見(jiàn)圖9)4.3YHCNMHG(1)統一基準切割分二次完成第一次粗切割將原頸部法蘭以梯形槽密封面為基準通過(guò)適當工裝可以將切除吊走,第二次精確切割使得尺寸到位、割面光原頸部法蘭的位置數據(水平度、同軸度、標高)轉移潔。54 ●第21卷第1期玉力容器總第134期切割時(shí)割槍與基準環(huán)上表面成67_(樣板檢過(guò)2 mm部分,用角向砂輪按1 3的比例打磨過(guò)渡查)中性火焰,切割速度為130~ 150 mm/min，起點(diǎn)(圖11》采用從割線(xiàn)上方往下引火焰的方法。4.4坡口機加工加工分三階段完成。第一階段采用手動(dòng)進(jìn)刀,削掉氣割表層實(shí)測硬度高達HB310左右的淬硬金屬A )第二階段采用自動(dòng)進(jìn)刀車(chē)掉內層金屬( B);打磨處'第三階段采用手動(dòng)進(jìn)刀,用成形刀鏜出坡口底部的圖11打磨示意圖R8圓弧C)切削示意圖見(jiàn)圖10。氣化爐屬于三類(lèi)容器現場(chǎng)焊接委托上鍋廠(chǎng)承擔。焊接使用GZH- 1型焊機,04 mmUS52lS焊絲和PF- 200焊劑,預熱溫度200~250 C焊接電流/i350~450 A焊接電壓26~34 V焊速300 ~ 450 mm/3iilmino自動(dòng)焊前先用TGS - 2CM02.4 mm焊絲手工氬弧焊打底然后用CMA- 106N04 mm焊條堆焊三層。自動(dòng)焊后用電紅外加熱器進(jìn)行690+20 Cx3圖10切削示意圖h的熱處理。4.5新頸部法 蘭組焊加工到坡口鈍邊位置時(shí),由于拼瓣球體形狀不5主要修復指標評估規則加工后的實(shí)際鈍邊尺寸為2~ 11 mm ,厚度超5.1 更換后的位置偏差表2頸部法 蘭更換前后的檢查記錄水平度( mm)同軸度( mm)相對標高mm )誤差0180°2700P9(90°2709更換前0.00.05-0.14 0.06-0.09 - 0.04 .0.08284更換后0.04-0.24 - 0.811.060.86- 0.97291290.6 .291 .4從檢查結果看更換后頸部法蘭最大水平度誤磨后用E5515- B2- V焊條補焊及消氫后,仍殘留差約0.10 mm最大同軸度誤差約1.17 mm標高較長(cháng)度約430 mm、距外表面深度約50 mm的條狀連續原來(lái)升高約7 mmo夾渣?？紤]到再役設備多次返修的負面因素以及造成標高較大變化的主要因素有以下四點(diǎn):該超標缺陷不影響氣化爐的安全運行故此不再進(jìn)( 1新頸部法蘭增厚3 mm。行處理。(2 )上球體坡口鈍邊按1 3比例打磨后造成組6結語(yǔ)對標高提高約6~ 8 mm。(3)模壓瓣片通常存在內應力,上球體切割后應氣化爐修復后已正常運行12年其間多次對環(huán)力釋放,可能引起球殼外彈?？p上殘留的超標缺陷進(jìn)檢測,未見(jiàn)異?！，F場(chǎng)修復( 4 )焊接收縮應力使得標高降低。所采用的工裝手段和修復方法特別是為保證修復5.2對接焊 縫質(zhì)量質(zhì)量所做的努力,目前看來(lái)是成功的。依據JB3965-85 I級、 JB1152-81 I級、中國煤化工GB3323- -87II 級標準,分別對焊縫進(jìn)行百分之百的收稿MHCNMH G磁粉、超聲及射線(xiàn)檢測。作者簡(jiǎn)介魏剛1963- )男,該項目施工技術(shù)方案的主要負在0~90方位的內側焊縫發(fā)現未熔合缺陷打責人及工裝機具的主要設計和研制者通訊地址浙江省寧波市鎮海區俞范鎮海煉化物資裝備公司。55.