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(tuán)金州重型機(jī)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(shè)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號(hào):TQ054文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B文章編號(hào):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(shè)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(tuán)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(shè)備,該設(shè)備總高表1設(shè)計(jì)參數(shù)15.3m設(shè)備有內(nèi)件結(jié)構(gòu)如圖1所示。設(shè)備操作溫項(xiàng)目參數(shù)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(guī)范材料SA387Gr11CL2激冷室部分采用復(fù)設(shè)計(jì)壓力( MPa)6.9操作溫度( C)252合鋼板復(fù)層材料為SA - 240- 316L,下錐體和底部設(shè)計(jì)溫度( C )大直徑法蘭采用堆焊結(jié)構(gòu),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(shù)耐蝕層厚度不小于3 mm相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1~3。水壓試驗(yàn)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(shè)備主體上所有承壓焊縫均采用全焊透結(jié)構(gòu);2主要制造工藝及檢驗(yàn)水壓試驗(yàn)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直線度公差在3 m范圍內(nèi)為土3 mm殼體長(zhǎng)度筒體板材采用SA387Gr11CL2 + 316L軋制復(fù)合第22卷第4期玉力容器總第149期板共分三節(jié)筒體厚度為δ 95+4筒體縱、環(huán)向接節(jié)下料每節(jié)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(hào)出8(95+4)mmx200mmx1200mm悍燒嘴法蘭蓋接試板一塊。為保證筒體直線度,下料時(shí)控制對(duì)角凸緣法蘭線之差<2mmo球封頭40°20/王燃燒室簡(jiǎn)體.中2794e中16762X150l0.5105加強(qiáng)短節(jié)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(nèi)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(yù)熱150~200 C。下錐體150-0003油壓:中溫壓頭,壓頭時(shí)筒節(jié)應(yīng)放正圓弧處用底部法蘭01870↓樣板嚴(yán)格檢查壓頭質(zhì)量。圖1劃線劃坡口切割線,控制對(duì)角線允差土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(zhǎng)允差士1.5 mm。表2主體材料及性能主體材料標(biāo)準(zhǔn)|抗拉強(qiáng)度常溫屈服強(qiáng)度高溫屈服強(qiáng)度硬度|常溫夏比沖擊功延伸率x系數(shù)|J系數(shù)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(jié)直邊段按圖樣坡口縱向接頭基層無(wú)損檢測(cè):100% RT檢測(cè),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(jí)要求;內(nèi)、 外表面100% MT檢光澤并保證坡口尺寸。測(cè)符合JB4730- -94 中的I級(jí)要求。坡口無(wú)損檢測(cè)坡口表面100% MT無(wú)損檢測(cè)?？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(jī)卷圓筒節(jié)采用累計(jì)測(cè)算堆焊E309MoL。的方式防止串角、錯(cuò)邊?？v向接頭過(guò)渡層無(wú)損檢測(cè)表面100% PT檢測(cè),縱向接頭基層焊接:采用SMAW + SAW組合方符合JB4730- -94 中的I級(jí)要求。式焊接焊前預(yù)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(shù)主體材料焊接焊接材料焊材規(guī)格電流種類預(yù)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(hù)電弧焊。間的焊接坡口加工后坡口表面100% MT檢測(cè)。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(cè)表面100% PT檢測(cè),待整體組裝。(2)下錐體的制造符合JB4730- -94 中的I級(jí)要求。筒節(jié)校圓:要求筒節(jié)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(cè):進(jìn)行20%UT檢測(cè),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(jí)要求;外表面100% MT檢測(cè),型的方法制造然后內(nèi)表面堆焊3 mm的不銹鋼過(guò)符合JB4730- -94中的I 級(jí)要求;內(nèi)表面100% PT檢渡層和3 mm的不銹鋼耐蝕層。測(cè)符合JB4730- -94 中的I級(jí)要求。制造加工工序:立車采用立式車床加工環(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(cè)坡口表面100% MT無(wú)油壓高溫壓形,用樣板嚴(yán)格檢查壓形質(zhì)量。損檢測(cè)。熱處理熱處理規(guī)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(cè)方法相卻)同筒節(jié)組對(duì)時(shí)采用筒節(jié)組對(duì)工裝保證筒體的直線960+ 14C度和同軸度。正熱壓)60土14C回火熱處理:中間消除應(yīng)力熱處理熱處理曲線見(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(cè):進(jìn)行20% UT檢測(cè)符合JB4730- -94 中的I級(jí)要求;內(nèi)表面100% PT檢測(cè)符合JB4730- -94 中的I級(jí)要求;外表面100%圖5MT檢測(cè)符合JB4730- -94 中的I級(jí)要求。氣割按線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(yán)格控制組對(duì)尺寸組合件整體進(jìn)行消除應(yīng)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(qiáng)短節(jié)、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(shè)備中變徑段、托磚盤(pán)支撐錐板材采用65° +5SA387Gr11CL2+ 316L軋制復(fù)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(cè)坡口表面100% MT檢驗(yàn)。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(duì)接接頭焊前應(yīng)預(yù)熱預(yù)熱前預(yù)熱、焊后消氫消氫熱處理曲線見(jiàn)圖3。溫度為150~200C,預(yù)熱范圍包括接頭中心兩側(cè)縱向接頭無(wú)損檢測(cè):100% RT檢測(cè),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(jí)要求。為320士20 C。熱處理:中間消除應(yīng)力熱處理熱處理曲線見(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(fù)性能熱處理,正火溫度為940士縱向接頭無(wú)損檢測(cè):進(jìn)行20%UT檢測(cè),符合14C,回火溫度為690土14C。熱處理曲線見(jiàn)圖5。JB4730- 94 中的I級(jí)要求;表面100%MT檢測(cè),符(正火允許加速冷卻2合JB4730- -94 中的I級(jí)要求。(3)設(shè)備整體組焊完成后須進(jìn)行整體消除應(yīng)力表面清理:錐體內(nèi)表面進(jìn)行噴砂除銹噴砂等級(jí)熱處理熱處理溫度為680土20 C。按GB8923- -88 中Sa2級(jí)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(jì)算最大200 °C/h最小無(wú)損檢測(cè):堆焊表面進(jìn)行100%UT檢測(cè),符合50C/h加熱溫度按常用鋼焊后熱處理規(guī)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(yīng)考慮材料證明書(shū)和焊接檢測(cè)符合JB473-94中的I級(jí)要求。工藝評(píng)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(jì)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(jì)算:無(wú)損檢測(cè):堆焊表面進(jìn)行100% UT檢測(cè),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(cè)符合JB4730- -94 中的I級(jí)要求。裝爐系數(shù)1~1.5立車采用立式車床加工小端口接頭坡口。加-加熱系數(shù)0.3~ 3 min/mm工后坡口進(jìn)行100% MT檢測(cè)。D一有效截面( 等效直徑)待組裝。2.3主要檢驗(yàn)要求( 3加強(qiáng)短節(jié)、底部法蘭的制造(1 )對(duì)主要受壓元件的復(fù)驗(yàn)(2)對(duì)A、B、C、D加強(qiáng)短節(jié)和底部法蘭材質(zhì)為SA182F11CL2鍛類焊縫的RT、UT、MT、PT無(wú)損檢測(cè)( 3 )對(duì)殼體的同件以正火+回火狀態(tài)供貨各項(xiàng)性能指數(shù)符合表2軸度和橢圓度的檢驗(yàn)(4整體熱處理后對(duì)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(cè)(5冰壓試驗(yàn)后待與下錐體組焊后加工密封面、螺栓孔及下錐體大對(duì)所有承壓接頭100% UT和100% PT無(wú)損檢測(cè)。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(duì):對(duì)設(shè)備所有組焊件進(jìn)行組對(duì)利用光考慮到殼體整體的直線度和同軸度要求采用學(xué)準(zhǔn)直儀和水平儀控制殼體的直線度和同軸度;CPVT水煤漿氣化爐的制造Vol22. No42005(3)無(wú)損檢測(cè):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(jí)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(jí)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(jí)要求,不銹鋼焊縫表面100%差密封效果不良。針對(duì)這種情況改為先用螺栓將PT符合JB4730- -94 中的I級(jí)要求;水管法蘭部分連接好后再在殼體內(nèi)部根據(jù)實(shí)際所(4 )熱處理:采用20mx5 mx5.5 m容器爐進(jìn)需長(zhǎng)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(yīng)力熱處理熱處理曲線見(jiàn)圖7 ;分,從而保證了法蘭之間的準(zhǔn)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(duì)的過(guò)程中接頭錯(cuò)邊保溫4.5h量最大處達(dá)到4 mm按基層考慮完全滿足標(biāo)準(zhǔn)要國(guó)≤400s400求,但按復(fù)層考慮,錯(cuò)邊量大于標(biāo)準(zhǔn)要求的2 mm針人爐溫度出爐溫度對(duì)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(cuò)邊處進(jìn)行錐形過(guò)渡焊將基圖7(5無(wú)損檢測(cè):所有承壓接頭100%UT和100%層補(bǔ)焊平齊然后再堆焊過(guò)渡層和耐蝕層從而滿足了設(shè)計(jì)的要求。PT無(wú)損檢測(cè);(6)水壓試驗(yàn):臥式水壓試驗(yàn)壓力P,=8.783結(jié)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(xiàn)已制造出3臺(tái)此結(jié)水溫不低于15C,水壓試驗(yàn)后立即清除積水,采用構(gòu)氣化爐在制造過(guò)程中對(duì)Cr-Mo鋼的焊前預(yù)熱、壓縮空氣吹干;(7無(wú)損檢測(cè):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(cè)進(jìn)行了嚴(yán)格的控制,且整體組裝后進(jìn)行了水壓試驗(yàn)使得設(shè)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(shè)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(nèi)件:尺寸及公差嚴(yán)格控制滿足設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(tuán)金州重型機(jī)器有限公司設(shè)計(jì)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(dǎo)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(jié)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?fù)鮼?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(cè)的貧Cr區(qū)高溫氧化及晶界吸硫共同作[3]美國(guó)金屬學(xué)會(huì).金屬手冊(cè)第八版第十卷失效分析與預(yù)用使晶界高溫失塑而引起的。院M]北京機(jī)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(xiàn):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)院焊接專業(yè)畢業(yè)，長(zhǎng)期從事煉油膨脹節(jié)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、腐