大型氣化爐制造技術(shù)

26石油工程建設2007年6月.大型氣化爐制造技術(shù)官云勝，郭曉春(大慶油田建設集團建材公司，黑龍江大慶163453)摘要: 氣化爐是煤化工的核心設備，大慶油田金屬結構廠(chǎng)與哈爾濱鍋爐廠(chǎng)合作，為某大型石化企業(yè)制造了一臺側壁4個(gè)燒嘴對置式新型氣化爐，該氣化爐是目前國內同類(lèi)產(chǎn)品中最大的氣化爐。文章介紹了該氣化爐的結構、技術(shù)特性及制造技術(shù)要求，闡述了其制造工藝、關(guān)鍵技術(shù)和質(zhì)量保證措施，包括筒體成型、機加工、組裝焊接、熱處理、組件二次加工及精密檢測等。通過(guò)采取一系列工藝措施，實(shí)現了氣化爐的各項設計指標，保證了產(chǎn)品的制造精度，氣化爐一次投料成功。關(guān)鍵詞:氣化爐;制造工藝;精度控制中圖分類(lèi)號: TE963文獻標識碼: B文章編號: 1001- -2206 (2007) 03- 0026-05發(fā)展煤化工是緩解國家能源緊張的重要途徑之備用燃燒器法蘭-一，氣化爐是煤化工的核心設備，在引進(jìn)德士古等球封頭-國外技術(shù)的同時(shí)，國內開(kāi)發(fā)了4個(gè)燒嘴對置式新型燃燒器法蘭丹氣化爐，形成了具有自主知識產(chǎn)權的技術(shù)，大慶油燃燒器簡(jiǎn)節田金屬結構廠(chǎng)與哈爾濱鍋爐廠(chǎng)合作，為某大型石化燃燒室企業(yè)制造了一臺目前國內同類(lèi)產(chǎn)品中最大的氣化D3400|82爐，該氣化爐現已投人運行。托磚盤(pán)簡(jiǎn)節1產(chǎn)品結構及技術(shù)特性島|該氣化爐爐殼由燃燒室、激冷室、頂部備用燒激冷室82+4D3392如|嘴、4個(gè)對置側壁燒嘴、托磚盤(pán)等部件組成。燃燒室內徑3 400 mm,材質(zhì)SA387G.11.CL2,厚度82 mm,錐封頭簡(jiǎn)節E激冷室內徑為3 392 mm，材質(zhì)SA387Gr.11.CL2+316L,復合板厚(82+4) mm。設備總質(zhì)量199.7t,為第3類(lèi)壓力容器，設計壓力為4.8 MPa,工作壓圈1氣化爐結構示意力4.0 MPa。2主要制造技術(shù)要求氣化爐其他技術(shù)參數見(jiàn)表1,結構見(jiàn)圖1。該設備不僅具有一般氣化爐的制造難度,如表1氣化爐技術(shù)參數SA387Gr.11.CL2低合金耐熱鋼(厚82 mm)加316L超低碳不銹鋼(厚4mm)復合板的焊接、錐項目燃饒室.體成型和整體熱處理等，且采用對置式燃燒器,所殼體設計溫度/C425250以對燃燒器的方位、管口方位和密封面等加工精度殼體工作溫度/C提出了更高的要求，具體要求如下:工作介質(zhì)高溫煤氣、溶渣|煤氣、 溶渣、黑水腐蝕余量/mm6(1) 4個(gè)側壁燒嘴法蘭的軸線(xiàn)應處于同一平面，焊接接頭系數1.0偏差不大于2 mm; 4個(gè)側壁燒嘴法蘭沿圓周均布;每全容積/m’42.5兩個(gè)相對的側壁燒嘴法蘭同軸度偏差不大于3 mm;保溫層厚度/mm100安裝后法蘭面與軸線(xiàn)的垂直度不大于1 mm;法充水后質(zhì)量/kg386 195蘭軸線(xiàn)與殼體軸線(xiàn)的垂直度不大于2 mm。第33卷第3期官云勝等:大型氣化爐制造技術(shù)27(2)頂部燒嘴安裝法蘭與殼體的同軸度偏差不。件結構如圖 2所示。大于5mm,法蘭與軸線(xiàn)的垂直度不大于3mm。燃繞器法蘭(3)液位計兩接管距離允差為+1.5 mm;通過(guò)兩接管中心垂線(xiàn)的間距不大于1.5mm;法蘭面的24-M48x3密封槽垂直度公差不大于0.5%。(4)托磚盤(pán)上托磚板水平度偏差不大于8mm。D34003制造工藝及質(zhì)量保證措施3.1成型圈2球封頭組焊件結構示意激冷室筒體規格為3 392 mmx (82+4) mm,3.2.2燃燒器筒節材質(zhì)SA387Gr.11.CL2+ 316L,復合板為正火+回火在該筒節的同一標高處周向均勻布置4個(gè)主燃狀態(tài)供貨，不允許熱成型，因奧氏體不銹鋼的敏化燒器，對其法蘭精度提出了很高要求，是該設備制溫度在450 ~ 850C,為提高材料塑性，防止厚板卷造關(guān)鍵控制點(diǎn)。燃燒器法蘭單個(gè)零件加工時(shí)，由于制脆性，故采用150-200 C卷制成型的方法。錐封頭的大口直徑為3392 mm，下口直徑為其密封形式采用八角墊結構，為了保證尺寸精度，1575 mm，材質(zhì)SA387Gr.11.CL2+ 316L，厚度密封面及法蘭內孔留二次機加工余量，八角槽暫不(84+4) mm，高度1 580 mm。將錐體按展開(kāi)尺寸加工，待與簡(jiǎn)節組裝焊接及中間熱處理后,再二次分4等份下料，在直邊和高度方向各預留50 mm加工燃燒器法蘭密封面及八角槽(與八角墊配合加的單邊余量，在壓力機上壓型,并用徑向和弧向樣工)，并同時(shí)加工法蘭內孔，采用加工中心設備一板檢驗，同時(shí)檢驗對角線(xiàn)翹曲，合格后對直邊進(jìn)行次鏜加工完成，以保證兩對應燃燒器法蘭的同心度要求。二次切割，上下直口待機加工，組焊后在滾板機上簡(jiǎn)節上、下端口采用機加工，先加工成平口并進(jìn)行校型，壓制校型溫度為150 ~ 200 C。采用上述方法可以保證簡(jiǎn)節和錐體橢圓度留有加工余量，保證單節簡(jiǎn)節平行和垂直度。在簡(jiǎn)≤5mm,使不銹鋼復合層對口錯邊量≤2mm,棱節上內外端部及開(kāi)孔中心畫(huà)出0°，90°， 180°,270方位基準線(xiàn)。在開(kāi)孔前焊接具有足夠剛度的防角度≤3 mm,滿(mǎn)足技術(shù)要求。變形環(huán)，見(jiàn)圖3,防變形環(huán)在法蘭和簡(jiǎn)節組件焊接3.2 尺寸精度控制措施為保證關(guān)鍵尺寸的精度，必須采用二次機加工完畢并經(jīng)中間熱處理消除應力后方可拆除。的方法并配合必要的檢測手段。備用燃燒器法蘭與. 防變形環(huán)球封頭組焊件、4個(gè)燃燒器法蘭與簡(jiǎn)節組焊件、錐16-M33x3密封槽型托磚盤(pán)與簡(jiǎn)節組焊件、錐封頭與大法蘭組焊件均需進(jìn)行二次加工。按以下順序進(jìn)行施工:燃燒器法簡(jiǎn)節D3 400蘭筒節組件-→帶托磚盤(pán)筒節組件-→錐封頭大法蘭組件- +球封頭組件。燃燒器法蘭3.2.1備用燒嘴法蘭與球封頭組焊件圈3燃燒器簡(jiǎn)節結構示意球封頭上有一備用燃燒器法蘭，為保證備用燃法蘭裝配時(shí)采用定位導向塊和光學(xué)測微準直燒器的精度，需要控制焊接變形和應力的影響，在望 遠鏡測量配合進(jìn)行，保證每?jì)蓚€(gè)相對應的法蘭燃燒器法蘭的內孔和密封面各留出5mm的加工余中心重合，其偏差不大于1.5 mm。在簡(jiǎn)節4個(gè)燃量，先將法蘭與封頭進(jìn)行組焊，在焊接時(shí)采取整體燒器法蘭中心線(xiàn)所在的測量截面上用定心器定出加熱方式，保證焊接過(guò)程溫度的均勻- -致，采用對中心點(diǎn)，然后用測微準直望遠鏡利用已定出的兩稱(chēng)焊接，控制變形和應力。在焊接完成并檢測合格中心點(diǎn)建立簡(jiǎn)節組件中心基準線(xiàn)。利用直角頭.后，進(jìn)行中間熱處理以消除應力、穩定形狀，熱處(或經(jīng)緯儀)在簡(jiǎn)節4個(gè)燃燒器法蘭中心線(xiàn)所組成理后對密封面進(jìn)行機械加工，這樣既消除了焊接變的平面位置建立一個(gè)與筒節中心線(xiàn)垂直的回掃測形和應力的影響，又保證了加工精度。球封頭組焊量平面，測量4個(gè)燃燒器法蘭內孔相對于回掃測28石油工程建設2007年6月量平面的偏差值，4個(gè)燃燒器法蘭內孔中心最大偏4 mm (復合板),為此選擇了窄坡口埋弧焊為主、差值即為平面度偏差。各燃燒器法蘭里側內孔中心手工電弧焊為輔的焊接工藝。這種方法既有較高的與外側端面內孔中心的偏差即為垂直度偏差,測量生產(chǎn)效率，又能滿(mǎn)足厚板容器的焊接質(zhì)量要求。采原理見(jiàn)圖4。用U+V的坡口型式，可以減少工人在容器內部高t+ -四nA溫環(huán)境下工作的時(shí)間，具體坡口型式見(jiàn)圖5。對于Oφ3B復合板部分，先將復合層剝去5mm，這樣焊工操.作時(shí)能避免焊接基層時(shí)對復層的影響(防止混層),測徽準直望遠鏡經(jīng)緯儀可在基層焊接工作完成后進(jìn)行探傷檢驗，既能保證七叫里焊接質(zhì)量，又便于焊縫返修,坡口見(jiàn)圖6。-659內表面串.1118]圈4形位精度檢測原理示意完成焊接并在組件中間熱處理后拆除防變形工2裝，利用機加工中心- -次裝卡，加工坡口,鏜加工4個(gè)燃燒器法蘭密封面，包括八角槽及法蘭內璧圈5 A、 B類(lèi)焊繾坡口等，保證兩對燃燒器法蘭同心度和平面度的要求。3.2.3錐型托磚盤(pán)與筒 節組焊件-650該筒節帶有不銹鋼托磚盤(pán)，錐形托磚盤(pán)下端有的學(xué)4 7法蘭與下降管相連，將法蘭中心與簡(jiǎn)節中心的同軸度和法蘭密封面與簡(jiǎn)節軸線(xiàn)的垂直度作為控制重>&點(diǎn)。筒節找正后，將上、下端口機加工成直口，控制和保證端口和簡(jiǎn)體軸線(xiàn)的垂直度，并在兩端留出t R100*加工余量。在簡(jiǎn)體內外均需劃出0°、90°、 180°、圈6復合板部分A、B類(lèi)焊繾坡口270方位線(xiàn)，并劃出開(kāi)孔的中心線(xiàn)、切割邊緣線(xiàn)和檢驗復合線(xiàn)。襯板內徑按錐體大口外徑匹配車(chē)加SA387Gr.11.CL2焊接時(shí)存在冷裂紋傾向，需工，保證順利裝配。法蘭組裝焊接時(shí)內孔和密封面采取預熱、控制層間溫度和后熱工藝措施。厚板材均留出二次加工余量，利用定心器和光學(xué)準直望遠料的焊前預接、焊后消氫及熱處理是防止焊接裂紋鏡配合測量法蘭密封面和簡(jiǎn)節端面的平行度及兩軸的重要工藝措施，該焊縫易產(chǎn)生冷裂紋。防止冷裂線(xiàn)的同軸度，點(diǎn)固焊接并在組焊件中間熱處理后,紋常采用提高預熱溫度及焊接線(xiàn)能量的方法，但預一次裝卡加工密封面、八角槽并進(jìn)行攻絲。熱溫度及焊接線(xiàn)能量過(guò)高會(huì )導致焊縫金屬晶粒粗3.2.4錐封頭和大法 蘭組焊件大，造成熱影響區脆化，接頭韌性得不到保證。通錐封頭與法蘭的同軸度是控制重點(diǎn)。錐封頭與過(guò)試驗，確定了預熱溫度≥150 (基材),層間法蘭分別進(jìn)行機加工，錐封頭找正，大口加工成直溫度控制在300 C以?xún)?，焊后立即進(jìn)行300~350 C口并留有加工余量，小口直接加工到位;法蘭焊接消氫處理。過(guò)渡層因是異種鋼焊接，經(jīng)試驗確定其坡口并加工到位，密封面留有加工余量,螺栓孔先預熱溫度≥120 C,層間溫度不超過(guò)200%。復層不加工。以錐封頭大口和法蘭密封面及外圓為基準(耐蝕層)焊接不預熱，層間溫度應低于150 C。進(jìn)行測量和組裝焊接,所有焊接工作完成并進(jìn)行中因材料的焊接性較差，簡(jiǎn)體較厚，制造周期較間熱處理后，機加工法蘭密封面、鉆螺栓孔、車(chē)錐長(cháng)，為防止焊縫產(chǎn)生延遲裂紋及焊接變形，減少不封頭坡口，待組裝。銹鋼過(guò)渡層焊接時(shí)熔合區及熱影響區的淬硬程度,3.3 焊接基材焊完后立即進(jìn)行中間熱處理( ≤300 C升溫速氣化爐主體材質(zhì)的厚度為82 mm、82 mm +度為50C/h),以提高接頭的綜合力學(xué)性能和高溫第33卷第3期官云勝等:大型氣化爐制造技術(shù)29蠕變強度及組織的穩定性，降低焊縫和熱影響區的方式，熱處理爐加熱采用遠紅外電加熱方式,除了硬度。焊接順序為:手工電弧焊(內側) - →窄坡口爐內氣氛測溫熱電偶外，還在容器殼體的不同位置埋弧自動(dòng)焊(外側) - +手工電弧焊(- -層過(guò)渡層)設置多支熱電偶，爐內溫度采用自動(dòng)電控，保證入一+手工電弧焊(兩層復層)。主要焊接材料和焊接爐溫度、升溫速度、恒溫時(shí)間、降溫速度和出爐溫方法見(jiàn)表2,主體焊縫焊接工藝參數見(jiàn)表3。度滿(mǎn)足要求，部件和整體熱處理曲線(xiàn)見(jiàn)圖7、圖8。表2主要焊接材料及焊接方法主體材料焊接方法焊接材料及規格焊材標準|(630+15) CAWS A5.23≤50 Ch煤絲: ETC AS2CrMol$4.0F8P2- EB2-B2SA387Gr.手工焊+早劑: ETC FX76B保溫1.67h11.CL2埋弧焊AWS A5.5'≤300C≤300 C空冷焊條: ETC PH KV54.0,$5.0E8016-B2SA387Gr.焊條: WEL E309MoLφ3.2AWSA5.4時(shí)間h11.CL2+(過(guò)渡層)316L手工焊圈7部件熱處理曲戰WEL E316L中4.0 (耐蝕層)AWS A5.4(復合層)650~680焊條: ETC PH KV5手工焊.Aws A5.5≤50 CaK≤50ChSA182F.中3.2,中4.4, φ5.0保溫3.5h11.CL2≤300C焊條: WEL E309MoLp3.2+耐蝕層圈8整體熱處理曲線(xiàn)良3主體焊繾焊接工藝參敷層次焊材規焊接電焊接電焊接速度/焊絲伸出3.6無(wú)損檢測(1)所有A、B、C、D類(lèi)焊縫坡口、焊縫表方法格/mm|流/A壓/V| (mm'min-)| 長(cháng) 度/mm面及碳鋼表面都進(jìn)行100%磁粉探傷檢測，按照JB.0| 160-190 23-27手工電基層.0| 200- -240 24~-284730- 1994《壓力容器無(wú)損檢測》標準(以下均按弧焊過(guò)渡層3.2| 100-120 22-24 240-260該標準)I級合格;不銹鋼表面進(jìn)行100%滲透檢耐蝕層 4.0| 130-150 | 23-25260-280測，I級合格。修磨處和工裝卡具去除后容器表面埋弧焊4.0 560-590 29-31 450-48030-35也按上述標準執行。水壓試驗后進(jìn)行復驗。3.4總裝工序(2)堆焊層表面進(jìn)行100%滲透檢測，I 級合球封頭和帶燃燒器簡(jiǎn)節二次加工完成后與燃燒格， 待堆焊層表面進(jìn)行100%磁粉探傷檢測，I級室其余3節簡(jiǎn)體組裝焊接,完成整個(gè)燃燒室殼體的合格。施工，進(jìn)行劃線(xiàn)和開(kāi)孔接管組裝焊接。(3)所有A、B類(lèi)焊縫都進(jìn)行100%X射線(xiàn)檢激冷室最上節即帶托磚盤(pán)筒節與錐封頭和大法測， I級合格，并進(jìn)行100%超聲波復驗，I級合蘭組件二次加工完成后與激冷室其余3節組裝焊格。接，完成整個(gè)激冷室殼體的施工，進(jìn)行劃線(xiàn)和開(kāi)孔(4)所有角焊縫采用全焊透結構，內徑大于接管組裝焊接。200 mm的接管角焊縫進(jìn)行100%超聲波檢驗，I在簡(jiǎn)節組對過(guò)程中采用定心器和光學(xué)準直望遠級合格。鏡配合,控制簡(jiǎn)節間同軸度，完成上、下兩大部分3.7 水壓試驗環(huán)焊縫焊接、容器內件組裝焊接和容器整體熱處理。水壓試驗時(shí)，應控制水中氯離子含量不超過(guò)3.5熱處理25mg/L,水壓試驗前，復合板表面需清除污垢并熱處理采用部件熱處理和整體熱處理相結合的做酸洗鈍化處理，對鈍化膜進(jìn)行藍點(diǎn)檢查。30石油工程建設2007年6月沉井法工作坑在長(cháng)輸管道頂管施工中的應用衣國輝(中國石油天然氣管道局第-分公司, 河北廊坊065000)摘要:頂管穿越公路、鐵路在長(cháng)輸管道施工中得到越來(lái)越廣泛的應用，尤其是地下水豐富、工作面狹窄地段的公路、鐵路穿越，其頂管工作坑的要求相對較嚴格，廣東LNG站線(xiàn)項目輸氣.干線(xiàn)6標段穿越工程，因地處城市管網(wǎng)與江南水網(wǎng)地段，故選用沉井作為頂管作業(yè)坑，在沉井內進(jìn)行管道頂管和焊接作業(yè)。文章以該工程為例，介紹了沉井的工藝原理、技術(shù)參數、施工流程、技術(shù)要點(diǎn)及安全環(huán)保措施，分析了沉井下沉過(guò)程中的異常情況，提出了預防和處理方法。關(guān)鍵詞:管道施工;穿越公路;沉井制作中圖分類(lèi)號: TE973.4文獻標識碼: B文章編號: 1001-2206 (2007) 03-0030-040引言廣東LNG站線(xiàn)項目輸氣干線(xiàn)工程6標段文登沉井是深基礎施工的一種常見(jiàn)方法，也是深基路管涵穿越工程位于廣東省佛山市順德區，此段線(xiàn)礎工程的- -種結構形式，其作法是將位于地下一定路的施工特點(diǎn)為典型的城市管網(wǎng)加江南水網(wǎng)地段，深度的建筑物基礎或構筑物先在地面制作，形成一管道在文登路的非機動(dòng)車(chē)道內敷設，緊靠文登河，個(gè)簡(jiǎn)狀結構，然后從筒內不斷挖土，借助井體自重地下水豐富，且流砂、管涌較嚴重。此段管道多次而逐步下沉，下沉到設計標高后，進(jìn)行封底。沉井穿越文登路非機動(dòng)車(chē)道下的涵洞，涵洞穿越處管道也可以用于長(cháng)輸管道頂管工作坑，沉井形成后,在埋深達8m左右。根據該地段施工現場(chǎng)作業(yè)面窄、沉井內進(jìn)行頂管操作，沉井在頂管施工中具有獨特穿越管涵處深、地下水位高、無(wú)法進(jìn)行大開(kāi)挖的實(shí)的優(yōu)點(diǎn):占地面積小，隔水性能好，能夠防止作業(yè)際情況，結合我公司以往的施工經(jīng)驗，經(jīng)過(guò)反復研坑內滲水，給頂管施工提供了有力的后背支撐力,究，決定采用沉井進(jìn)行頂管作業(yè)坑的施工。此方法同時(shí)也給頂管、焊接施I提供了安全可靠的施工作取得了成功，有力地保證了頂管施工的整體進(jìn)度。業(yè)空間。不需要支護結構，與大開(kāi)挖相比，具有挖1工藝原理土量少，對鄰近建筑物影響較小等特點(diǎn)。頂管施工需要可操作、安全的施工環(huán)境。采用4結柬語(yǔ)定，該大型氣化爐的成功制造,為我國自主進(jìn)行大采用可靠的焊接工藝解決了SA387Gr.11.CL2+型煤氣化技術(shù)的應用奠定了基礎，為新型氣化爐國316L厚壁復合板的焊接問(wèn)題，通過(guò)采取關(guān)鍵部件產(chǎn)化的推廣開(kāi)辟了廣泛的前景。二次加工和精密檢測相結合及中間熱處理等一系列參考文獻工藝措施，成功地實(shí)現了氣化爐的各項設計指標，[]曾樂(lè ).現代焊接技術(shù)手冊[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1993.保證了產(chǎn)品的制造精度，確保了產(chǎn)品結構的幾何尺[2] 李國繼，王連峰，劉霞厚壁復合板SA387G.11.CL2/304L簡(jiǎn)體的冷成型I.壓力容器，200,(5); 41-43.寸和形位公差,為同類(lèi)產(chǎn)品制造積累了經(jīng)驗。2005年7月21日，國家“十五”863重大課題“多噴作者簡(jiǎn)介:官云勝(1965-). 男，山東鄆城人，高級工程嘴對置式水煤漿氣化技術(shù)工業(yè)示范裝置及配套工師，1990年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)機械系，碩士研究生，程”，一次投料成功，投產(chǎn)當年即達到設計產(chǎn)量，現從事壓力容器制造工藝技術(shù)工作。表現出了良好運行性能和先進(jìn)工藝指標。2006 年1收稿日期: 2006-07-24; 修回日期: 2007-04-10