水煤漿氣化爐的制造

制造與安裝水煤漿氣化爐的制造張利偉都吉哲張暉李玉虎(大連冰山集團金州重型機器有限公司遼寧大連116100)摘要介紹了氣化爐的制造過(guò)程和特點(diǎn)從而闡述了加工、焊接和熱處理在Cr-Mo鋼設備制造過(guò)程中的重要性。關(guān)鍵詞制造組裝焊接熱處理中圖分類(lèi)號:TQ054文獻標識碼 :B文章編號:1001 - 4837( 2005 )04 - 0026- 05Manufacture of Water GasifierZHANG Li- wei ,DU Ji- zhe ZHANG Hui LI Yu- hu( Dalian Bingshan Group Jinzhou Heavy Machinery Co. ,Ltd. , Dalian 116100 China )Abstract :This article introduced the gasifiter' s procedures and specialties of manufacture . Consequently exati-ated the importent of the processing ,welding and heat treatment in the procedures of manufacture of the Cr -Mo steal equipment.Key words fabrication ;血together iwelding heat treatment心線(xiàn)同軸度偏差不大于3 mm托磚盤(pán)水平度公差為前言土2 mm;設備制造完畢不銹鋼表面須按照水煤漿氣化爐是陜西渭河煤化工集團有限公司HG20584- 1998 中的10. 1.4條進(jìn)行酸洗鈍化處理。年產(chǎn)20萬(wàn)t甲醇裝置中的關(guān)鍵設備,該設備總高表1設計參數15.3m設備有內件結構如圖1所示。設備操作溫項目參數度較高燃燒室殼體和激冷室殼體基層材料均采用操作壓力( MPa)6.5ASME規范材料SA387Gr11CL2激冷室部分采用復設計壓力( MPa)6.9操作溫度( C)252合鋼板復層材料為SA - 240- 316L,下錐體和底部設計溫度( C )大直徑法蘭采用堆焊結構,過(guò)渡層帶極堆焊腐蝕裕度( mm)6/3/0309MoL耐蝕層堆焊316L堆焊總厚度不小于6 mm ,焊縫系數耐蝕層厚度不小于3 mm相關(guān)參數見(jiàn)表1~3。水壓試驗壓力( MPa)8.63( 立式)介質(zhì)H2、Co. C02、H20、HS. N2、爐渣1制造技術(shù)要求設備主體上所有承壓焊縫均采用全焊透結構;2主要制造工藝及檢驗水壓試驗用水的氯離子含量小于15 ppm，水溫不低2.1主要零 部件的制造于15C燃燒室筒體和激冷室筒體圓度公差為土5(1)激冷室筒體的制造mm直線(xiàn)度公差在3 m范圍內為土3 mm殼體長(cháng)度筒體板材采用SA387Gr11CL2 + 316L軋制復合第22卷第4期玉力容器總第149期板共分三節筒體厚度為δ 95+4筒體縱、環(huán)向接節下料每節軸向留20 mm環(huán)向坡口加工余量周向頭坡口型式見(jiàn)圖2。制造加工工序如下。按中徑展開(kāi)+3 mm焊縫收縮量+ 200 mm壓頭量下料同時(shí)號出8(95+4)mmx200mmx1200mm悍燒嘴法蘭蓋接試板一塊。為保證筒體直線(xiàn)度,下料時(shí)控制對角凸緣法蘭線(xiàn)之差<2mmo球封頭40°20/王燃燒室簡(jiǎn)體.中2794e中16762X150l0.5105加強短節托磚盤(pán)支撐錐中279465°士5°變徑段激冷環(huán)(a)激冷室簡(jiǎn)體縱縫圖DH自12°+2°3200冷卻水管中960QJ8、H激冷室簡(jiǎn)體l 1300.815°激冷室內件寸支座_70°士5°a大1500.8(b)激冷室筒體環(huán)縫圖圖2中2250氣割氣割前預熱150~200 C。下錐體150-0003油壓:中溫壓頭,壓頭時(shí)筒節應放正圓弧處用底部法蘭01870↓樣板嚴格檢查壓頭質(zhì)量。圖1劃線(xiàn)劃坡口切割線(xiàn),控制對角線(xiàn)允差土2.5下料考慮布管位置及板幅寬度要求簡(jiǎn)體分三mm筒體周長(cháng)允差士1.5 mm。表2主體材料及性能主體材料標準|抗拉強度常溫屈服強度高溫屈服強度硬度|常溫夏比沖擊功延伸率x系數|J系數o6 MPa)o( MPa)σ45"( MPa)HBAx(J)&% )|(ppm)(% )SA387Gr11CL2| ASME SA387 515~ 650310~ 515≥224≤225≥54≥22≤25≤120SA182F11CI2| ASME SA182| 485~ 618275 ~ 515≥199143 ~ 207≥20氣割半自動(dòng)氣割切除筒節直邊段按圖樣坡口縱向接頭基層無(wú)損檢測:100% RT檢測,符合型式切割縱向焊接接頭坡口打磨焊接坡口至金屬JB4730- -94 中的I級要求;內、 外表面100% MT檢光澤并保證坡口尺寸。測符合JB4730- -94 中的I級要求。坡口無(wú)損檢測坡口表面100% MT無(wú)損檢測?？v向接頭過(guò)渡層堆焊:過(guò)渡層采用MOW方式滾圓采用三輥卷板機卷圓筒節采用累計測算堆焊E309MoL。的方式防止串角、錯邊?？v向接頭過(guò)渡層無(wú)損檢測表面100% PT檢測,縱向接頭基層焊接:采用SMAW + SAW組合方符合JB4730- -94 中的I級要求。式焊接焊前預熱、焊后消氫?？v向接頭耐蝕層堆焊:耐蝕層采用MOW方式熱處理焊后消氫熱處理曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。堆焊316L并將表面沿圓弧打磨光滑。CPVT水煤漿氣化爐的制造Vol22. No42005表3主體材料焊接參 數主體材料焊接焊接材料焊材規格電流種類(lèi)預熱溫度|層間溫度 焊接電流| 焊接電壓| 焊接速度方法(C)(A)(V)(cm/min)SMAWTL- 86B204.0 ,05.0 DCEP≥150 .≤250200 ~ 22022~2415~20SA387Gr11C12| SAW TSW- F22 TF510|04.0DCEP≥150600~ 65028~3240~45+ 316LMOWTS - 309MoL130~ 14022~ 2420~25TS- 316L≥20≤150SsOwD309L SI3460x0.5800~ 850288SA387Gr11CI2sSowD316L SJ36900GTAWTIG- 1CM02.0DCEN100~ 11010~ 126~8SA182F11CI2160~ 18015~ 20TS- 309MoL0)4.0≤20020~ 2:≤150 .INCOLOY 825 SMAWTNC- 70C316LTGS- 31690~ 110注SMAW手工電弧焊SAW埋弧自動(dòng)焊;Mow手工電弧堆焊ssow帶極埋弧堆焊;GTAW :鎢極氣體保護電弧焊。間的焊接坡口加工后坡口表面100% MT檢測。320去20C保溫4h色620主20C臣y保溫Ih第≤400C≤400C人爐溫度出爐溫度一時(shí)間(h)圖4圖3縱向接頭耐蝕層無(wú)損檢測表面100% PT檢測,待整體組裝。(2)下錐體的制造符合JB4730- -94 中的I級要求。筒節校圓:要求筒節同-端面上的最大直徑和下錐體基體材料為SA387Gr11CL2鋼板,最小厚度為105mm考慮熱壓減薄量基體毛坯厚度選用最小直徑差值e≤5 mm。.縱向接頭無(wú)損檢測:進(jìn)行20%UT檢測,符合.δ108厚鋼板。下錐體采用先分瓣壓制后拼接成JB4730- 94中的I級要求;外表面100% MT檢測,型的方法制造然后內表面堆焊3 mm的不銹鋼過(guò)符合JB4730- -94中的I 級要求;內表面100% PT檢渡層和3 mm的不銹鋼耐蝕層。測符合JB4730- -94 中的I級要求。制造加工工序:立車(chē)采用立式車(chē)床加工環(huán)向接頭坡口。將下錐體展開(kāi)均分六瓣氣割下料。環(huán)向接頭坡口無(wú)損檢測坡口表面100% MT無(wú)油壓高溫壓形,用樣板嚴格檢查壓形質(zhì)量。損檢測。熱處理熱處理規范見(jiàn)圖5。(正火允許加速冷環(huán)向接頭與縱向接頭焊接方式及檢測方法相卻)同筒節組對時(shí)采用筒節組對工裝保證筒體的直線(xiàn)960+ 14C度和同軸度。正熱壓)60土14C回火熱處理:中間消除應力熱處理熱處理曲線(xiàn)見(jiàn)圖840C保溫100mimE690土14C終止溫度4?！?60個(gè)縱、環(huán)向焊接接頭無(wú)損檢測:進(jìn)行20% UT檢測符合JB4730- -94 中的I級要求;內表面100% PT檢測符合JB4730- -94 中的I級要求;外表面100%圖5MT檢測符合JB4730- -94 中的I級要求。氣割按線(xiàn)切割下錐體拼接接頭坡口坡口型式第22卷第4期玉力容器總第149期組焊托磚盤(pán)支撐錐、激冷環(huán)及托磚盤(pán)嚴格控制組對尺寸組合件整體進(jìn)行消除應力熱處理然后按圖紙尺寸加工組合件上、下端接頭坡口、激冷環(huán)密封面及螺紋孔、托磚盤(pán)上表面，從而保證了加強短節、激冷環(huán)和變徑段的同軸及托磚盤(pán)的上表面的垂直度。設備中變徑段、托磚盤(pán)支撐錐板材采用65° +5SA387Gr11CL2+ 316L軋制復合鋼板,變徑段厚度δ98+4支撐錐厚度δ 57+4制造加工工序采用與激圖6冷室筒體相同的制造加工工序。坡口表面無(wú)損檢測坡口表面100% MT檢驗。2.2 熱處理縱向接頭焊接:采用SMAW焊接方式焊接,悍( 1 )所有Cr- Mo鋼對接接頭焊前應預熱預熱前預熱、焊后消氫消氫熱處理曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。溫度為150~200C,預熱范圍包括接頭中心兩側縱向接頭無(wú)損檢測:100% RT檢測,符合200 mm范圍焊后立即進(jìn)行消氫處理熱處理溫度JB4730一-94 中的II級要求。為320士20 C。熱處理:中間消除應力熱處理熱處理曲線(xiàn)見(jiàn)圖(2)下錐體分瓣成形前的加熱溫度為960土144。C成形后進(jìn)行恢復性能熱處理,正火溫度為940士縱向接頭無(wú)損檢測:進(jìn)行20%UT檢測,符合14C,回火溫度為690土14C。熱處理曲線(xiàn)見(jiàn)圖5。JB4730- 94 中的I級要求;表面100%MT檢測,符(正火允許加速冷卻2合JB4730- -94 中的I級要求。(3)設備整體組焊完成后須進(jìn)行整體消除應力表面清理:錐體內表面進(jìn)行噴砂除銹噴砂等級熱處理熱處理溫度為680土20 C。按GB8923- -88 中Sa2級合格。熱處理過(guò)程中工件的升溫速度取決于工件的化過(guò)渡層堆焊過(guò)渡層采用同心圓焊道帶極埋弧學(xué)成分、截面尺寸及工件的形狀等,-般按每小時(shí)悍堆焊D309L ,保證堆焊厚度≥3 mm。:200 C x 25 mm/壁厚( mm)計算最大200 °C/h最小無(wú)損檢測:堆焊表面進(jìn)行100%UT檢測,符合50C/h加熱溫度按常用鋼焊后熱處理規范選取,JB4730- -94中9.2.6.1 條的要求堆焊表面100% PT但選擇加熱溫度的同時(shí)還應考慮材料證明書(shū)和焊接檢測符合JB473-94中的I級要求。工藝評定。耐蝕層堆焊耐蝕層采用同心圓焊道帶極埋弧熱處理過(guò)程中保溫時(shí)間一般按2~ 3 min/mm計焊堆焊D316L ,保證堆焊厚度≥3 mm。:算最少30min具體保溫時(shí)間按公式計算:無(wú)損檢測:堆焊表面進(jìn)行100% UT檢測,符合T= Kxax DJB4730- 94中9.2.6.1 條的要求堆焊表面100% PT式中T -保溫時(shí)間檢測符合JB4730- -94 中的I級要求。裝爐系數1~1.5立車(chē)采用立式車(chē)床加工小端口接頭坡口。加-加熱系數0.3~ 3 min/mm工后坡口進(jìn)行100% MT檢測。D一有效截面( 等效直徑)待組裝。2.3主要檢驗要求( 3加強短節、底部法蘭的制造(1 )對主要受壓元件的復驗(2)對A、B、C、D加強短節和底部法蘭材質(zhì)為SA182F11CL2鍛類(lèi)焊縫的RT、UT、MT、PT無(wú)損檢測( 3 )對殼體的同件以正火+回火狀態(tài)供貨各項性能指數符合表2軸度和橢圓度的檢驗(4整體熱處理后對所有承壓的要求。底部法蘭在粗加工后堆焊過(guò)渡層及面層,接頭100%UT和100%PT無(wú)損檢測(5冰壓試驗后待與下錐體組焊后加工密封面、螺栓孔及下錐體大對所有承壓接頭100% UT和100% PT無(wú)損檢測。端接頭坡口。2.4整體組裝( 4殼體中部組合件的制造(1)組對:對設備所有組焊件進(jìn)行組對利用光考慮到殼體整體的直線(xiàn)度和同軸度要求采用學(xué)準直儀和水平儀控制殼體的直線(xiàn)度和同軸度;CPVT水煤漿氣化爐的制造Vol22. No42005(3)無(wú)損檢測:焊縫100% RT符合JB4730- -94冷卻水管材質(zhì)為316L在組焊裝配時(shí)如果采用中的II級要求合格后進(jìn)行20% UT符合JB4730- -94冷卻水管部件按圖紙尺寸全部組焊完成后再與殼中的I級要求,碳鋼焊縫表面100% MT符合體及激冷環(huán)法蘭裝配容易造成法蘭之間連接有誤JB4730- 94中的I級要求,不銹鋼焊縫表面100%差密封效果不良。針對這種情況改為先用螺栓將PT符合JB4730- -94 中的I級要求;水管法蘭部分連接好后再在殼體內部根據實(shí)際所(4 )熱處理:采用20mx5 mx5.5 m容器爐進(jìn)需長(cháng)度加工冷卻水管然后組焊水管和水管法蘭部行整體進(jìn)爐消除應力熱處理熱處理曲線(xiàn)見(jiàn)圖7 ;分,從而保證了法蘭之間的準確連接。(2 )變徑段與激冷室筒體的組焊680C土20C變徑段和激冷室筒體組對的過(guò)程中接頭錯邊保溫4.5h量最大處達到4 mm按基層考慮完全滿(mǎn)足標準要國≤400s400求,但按復層考慮,錯邊量大于標準要求的2 mm針人爐溫度出爐溫度對此接頭坡口型式(與激冷室環(huán)縫坡口型式相同),時(shí)間(0)采用在組焊基層后在錯邊處進(jìn)行錐形過(guò)渡焊將基圖7(5無(wú)損檢測:所有承壓接頭100%UT和100%層補焊平齊然后再堆焊過(guò)渡層和耐蝕層從而滿(mǎn)足了設計的要求。PT無(wú)損檢測;(6)水壓試驗:臥式水壓試驗壓力P,=8.783結語(yǔ)MPa水質(zhì)氯離子含量≤15 ppm( 具備水質(zhì)合格證),按圖紙要求和技術(shù)協(xié)議現已制造出3臺此結水溫不低于15C,水壓試驗后立即清除積水,采用構氣化爐在制造過(guò)程中對Cr-Mo鋼的焊前預熱、壓縮空氣吹干;(7無(wú)損檢測:所有承壓接頭100% UT和100%焊后消氫和焊后熱處理及焊縫的無(wú)損檢測進(jìn)行了嚴格的控制,且整體組裝后進(jìn)行了水壓試驗使得設備(8 )憤砂:所有不銹鋼表面酸洗鈍化基體外表的整體性能得到良好的保證同時(shí)在設備主體材料和主要焊材的選用上也考慮了安全性和可靠性。面噴砂除銹;(9)組裝內件:尺寸及公差嚴格控制滿(mǎn)足設計收稿日期2005 -02- 25修稿日期2005-03- 11要求;作者簡(jiǎn)介張利偉( 1976- )男助理工程師,2000 年畢業(yè)于寧( 10 )外部清理噴涂油漆。夏大學(xué)從事壓力容器設計與制造工藝的編制工作通訊地2.5制造中的問(wèn)題址大連冰山集團金州重型機器有限公司設計開(kāi)發(fā)部。( 1 )冷卻水管的制造與裝配(上接第39頁(yè))吸S的源泉,這樣加速了晶界的弱sion and Creep Behaviour of Alloy800H in Sulphidizing/Oxi-化導致波紋管爆破。dizing/Carburizing Environments at 700C一part I . CorrosionBehaviour in the Stress Free and the Stressed State[ J ]4結論。WerKstoffe und Korrosion 1990 A1 503 - 507.(1)波紋管爆裂是由于基體晶界析出的碳化[2] 王富崗王來(lái). 石油化工裝置失效分析論文選集[ A]大連大連理工大學(xué)出版社,1991 119- 134.物、晶界兩側的貧Cr區高溫氧化及晶界吸硫共同作[3]美國金屬學(xué)會(huì ).金屬手冊第八版第十卷失效分析與預用使晶界高溫失塑而引起的。院M]北京機械工業(yè)出版社,1986.(2波紋管發(fā)生爆裂與基體晶界上析出的富Cr [4] 李玉清.高溫合金晶界間隙相[ M].北京治金工業(yè)出碳化物的程度有關(guān)與介質(zhì)中0、s的濃度及其活性版社1990.0度有關(guān)。收稿日期2004- 12-01參考文獻:作者簡(jiǎn)介高軍松( 1970- ),男工程師,1993 年華東船舶工[1] M. F. Srrosnider , V. Gutman and J.H.W. de Wit. Corro-業(yè)學(xué)院焊接專(zhuān)業(yè)畢業(yè)，長(cháng)期從事煉油膨脹節的設計、生產(chǎn)、腐