德士古气化炉整体法兰制造技术

制造与安装德士古气化炉整体法兰制造技术袁承春(哈尔滨锅炉厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046 )摘要:介绍了 某德士古气化炉整体法兰的复杂结构、技术要求及制造工艺,针对制造过程中出现的关键和难点问题,例如锻件毛坯形式、试样环位置、下端圆角设计和加工、内壁堆焊、无损检测落实等,进行了深入的分析研究和探讨,合理地提出了更为先进可行的技术改进方案,明显提高了整体法兰的制造技术水平、质量和经济效益。关键词:德士古气化炉;整体法兰;制造技术;研究中图分类号:TH162 ;TQ055.8文献标识码:B文章编号 :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如何更经济、合理、专业地进行德士古气化炉工艺0引言设计,不断改进和提高制造技术水平和质量,掌握核心和关键制造技术,满足法规标准技术条件、德士古气化炉是煤化工项目、煤气化工程的设计图纸要求,仍然是需要面对和解决的重大课大型关键压力容器设备,其制造质量的好坏、制造题。技术水平的高低对于设备长期安全、稳定地运行中国煤化工炉整体法兰为例，简述具有重要意义。虽然德士古气化炉在我国已是主MHCNMH G遇到的关键和难点问题要的常规大型压力容器产品,具有几十年的制造进行深人地研究探讨,合理地提出更为先进可行经验,但从现实看,随着压力容器等装备制造行业的技术改进方案[1-3] ,提高了整体法兰的制造技设计、标准、规范的理论及实践不断发展和进步，术水平、质量以及经济效益。第30卷第11期玉力容器总第252期应符合专项技术条件;坡口表面应按JB/T 4730-1结构特 点和技术要求2005[51进行MT检测。整体法兰质量较大且内壁堆焊、空间结构较.某德士古气化炉为大型立式I类压力容器设为复杂、技术要求高、制造难度很大。主要结构尺备,共4台,耐压试验压力9.7 MPa,焊后整体热寸见图2。处理,壳体主要材料1. 25Cr -0.5Mo,净质量266t,壳体总长约20 m。由上部凸缘、球形封头、吊D940D600耳、03800燃烧段筒体、加强筒体.Y形锻件、内部锥盘、变径段、04200激冷段简体、支座、整体法兰、下部锥体、短节、下法兰等主要受压元件组成。,整体法兰|堆焊层9位于中部的内部锥盘和Y形锻件组件将德士古,下端外表面气化炉分为上部燃烧段和下部激冷段两大段,见,焊缝y图1。,激冷段筒体凹D1120下端内表面凸缘-5球形封头一吊耳-图2整体法 兰主要结构尺寸示意燃烧段筒体-， DN3800,2制造工艺加强简体~Y形锻件-依据设计提供的内外径和总高尺寸的整体法内部锥盘,DN4200兰按筒形锻件采购。主要工艺流程:车探伤面→变径段UT探伤- +车试样环及全部，上端面留余量、下端支座内外表面不加工-→数控铣加工、修磨下端外表面-→堆焊密封面及内孔(堆焊包括划堆焊起始线和激冷段简体.终止线、待堆焊面MT、过渡层堆焊前预热、堆焊、整体法兰旨堆焊后消氢.PT检测;堆焊面层等)- >车密封面→下部锥体-堆焊层无损探伤和测厚-钻螺栓孔- >标记移植-→短节刨加工下端内表面圆弧→修磨圆弧及圆角-→堆焊下端内表面圆弧-→修磨堆焊面,包括R圆角→堆下法兰-h焊层无损探伤和测厚-气化炉整体热处理后整体法兰密封面面层PT检测。图1某德士古气化炉 主要结构示意3主要问题 与对策分析整体法兰材料SA182F11CL2 IV 级锻件,质量.2165 kg, 位于下部激冷段,与壳体以对接焊缝A整体法兰是某德士古气化炉中的主要受压元.类焊接接头过渡连接，下端外表面连接有R50圆件作为有着几.十年制浩经验的专业厂家,理应形角、内表面连接有R40圆角。技术条件要求:锻中国煤化工:制造工艺技术,确保满件应符合企业采购规程以及NB/T47008-2010YHCN MH G关标准规范效益质《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》规定[4;上下量要求,但实际上,不论是制造工艺还是生产和检端面和内孔堆焊6 mm的309L过渡层+ 316L面验,都存在着不容忽视和急待解决的问题。层或耐蚀层不锈钢,除GB 150外,制造和检验还3.1 整体法兰锻件毛坯选用.57●CPVT德士古气化炉整体法兰制造技术Vol30. No11 2013整体法兰如按筒形锻件采购,试样环应取自经计算,长颈法兰锻件仅为筒形锻件质量的锻件的端部1/2壁厚处,使锻件高度增加45 mm,69%,4台共降低材料消耗5.6t,经济效益明显。达785 mm,锻件毛坯表面最小留5 mm机加余按长颈法兰锻件采购是“压力容器的设计应量,锻件质量约为4.5 t, 如图3所示。根据NB/T当充分考虑节能降耗原则”、“节省材料、降低制47008- 2010: 热处理单件重量大于3500 kg 的锻造等过程中的费用和消耗,实现安全与经济、资源件取两组试样,两组试样位置间隔180°。节约并重的压力容器发展的重要理念[6-7]”在整体法兰上的具体应用。D8603.2锻 件毛坯的取样试样环D590整体法兰为IV级筒形锻件时,需要在厂内按锻件毛坯图在壁厚1/2处车取试样环进行相关复验。然而,实际上却在外表面边缘位置车取了试样环,虽然这样取样很省事,但却明显地违反了相关技术条件,见图5。实际取样位置标准取样位置D1130图3整体法 兰简形锻件毛坯示意根据NB/T 47008- -2010 中“锻件宜锻至接近成品零件的形状和尺寸”的锻造要求,在常见的筒形和长颈法兰锻件毛坯形式中,选用长颈法.兰锻件毛坯形式更符合要求。如按长颈法兰锻件采购,试样环位置将在锻件公称厚度部位距外缘≥20mm处向里取样,将不会使锻件高度增加,锻:图5整 体法兰锻件实际取样位置示意件高度仅为750mm;锻件毛坯形状将发生变化,整体法兰选用长颈法兰锻件毛坯后,试样环锻件质量约为3.1 t,见图4。根据NB/T 47008-必须按长颈法兰锻件毛坯图(见图4)位置车取。2010,长颈法兰锻件制造厂及人厂复验只需取- -3.3 整体法兰及R40圆角加工和堆焊组试样。一方面,整体法兰下端外表面及R50圆角采用铣加工,质量4.5 t的锻件毛坯静止不动、铣刀D950连续自动精密加工,具有劳动强度抵、加工效率高、加工成型好、节能降耗的优点;而整体法兰下TT端内表面在内孔堆焊后却改用“刨削加工R2100圆弧、R40圆角采用修磨成型”这种劳动强度大、|答效率低、效果差的方法,并不合理;整体法兰内孔员20| 试样环堆焊前先加工与内孔堆焊没有关系的下端外表面及R50圆角.而不是加工与内孔堆焊关系密切的YH中国煤化工40圆角，也是不合理c N M H G端内、外表面加工的方法不统一、前后顺序颠倒等不合理问题。另一.方面,整体法兰内孔的自动堆焊是在法图4整体法 兰长颈法兰锻件毛坯示意兰下端内表面R2100圆弧及R40 圆角没有加工第30卷第11期玉力容器总第252期的情况下进行的,堆焊区域距整体法兰下端约15到。由于压力容器承受内压作用,为了保证压力mm,即内孔堆焊长度达725 mm,造成堆焊过度。容器的强度和安全使用,降低应力集中、失效和破此时再加工R40圆角,需要手工打磨去除的母材坏的风险,在相关法规规范和设计图纸中均有加和堆焊层金属质量约为10.5 kg, 很难落实,如图工圆角的要求。6所示。在GB 150.1- -2011《压力容器第1部分:通用要求》[8]的焊接接头分类中,“嵌人式接管与壳体对接连接的A类焊接接头”的图示,存在接管|自动堆焊层内壁与圆筒内壁交线处的圆角过渡要求，如图8所示。合理自动堆焊原需要打磨终止位置1去除金属! (阴影部分)嵌入式接管A类接头圆简原自动堆焊终止位置原龙门刨加工位置圆角图6整体法 兰内孔堆焊情况示意如果能在下端内表面及R40圆角加工成型图8嵌人式接管 与壳体A类接头圆角示意后再进行内孔自动堆焊,长度将仅为620 mm,可根据GB 150.3- 2011《压力容器第3部分:减小焊接工作量和焊材消耗。设计》[9],对在内压作用下具有径向接管的圆筒由于对R40圆角加工重视不够、认识不足、(即筒身),接管内壁与圆筒内壁交线处圆角半径把关不严,最终在其圆角部位上自动堆焊形成直在δ/8和δ/2之间。整体法兰按δ=116 mm计角。既没有满足R40 +6圆角的图纸设计要求、算,圆角半径R应在14.5和58mm之间，平均值也没有满足在R40圆角上手工堆焊6 mm不锈钢为36.25mm,取40mm。的焊接工艺要求,见图7。相关文献指出[10]:国家标准中隐含着很多通过结构优化设计、控制应力水平来降低压力容器使用中发生失效的可能性的条款:包括接管与壳体连接部位应圆滑过渡,接管端部内壁处倒圆。上述均表明整体法兰R40圆角设计和制造的必要性和强制性。3.5 整体法兰装夹和固定没有加工的R40圆角整体法兰在整个制造过程中,因加工固定、调.整或起吊需要,实际需要多次装焊和拆除拉筋板堆焊层或耳板等(简称临时焊件):轴水平地起吊整体法兰时,需要在其外表面与起吊中心线交叉部位装焊起吊耳板:数控铣下端内表面R40 圆角、外表图7整体法兰R40圆角及堆焊示意3.4整体法兰R40圆角设计MYH中国煤化工装焊拉筋板将工件轴CN M H Gr装架上;在堆焊内孔压力容器法兰或接管内孔与筒体内璧交线处时,需要装焊拉筋板将工件固定在焊接变位器回的圆角设计,在各种压力容器,尤其是中、高压压转工作台上。装焊部位主要在整体法兰上端、中力容器及应力分析、疲劳压力容器设计中经常遇部和下端外表面。.59●CPVT德士古气化炉整体法兰制造技术Vol30. No11 2013装拆临时焊件主要包括拉筋板或耳板备料、压力容器产品制造全过程需要按工艺、技术装配、焊前预热、焊接;拆除时,气割拉筋板、修磨条件、设计图纸即“三按”进行生产,制造工艺文焊疤、打磨区域100%MT检测、作标记、整体热处件除了要保证制造工艺经济、合理先进、可行之理和水压试验后100% MT复探等工序。拉筋板外,文字表达的逻辑性及准确、完整、全面、简明、或耳板作为临时性焊件,其装焊、拆除需要耗费制严密也至关重要。因为文字表达的工艺文件才是造费用、涉及与受压元件预热、焊接、修磨、无损检设计、工艺、制造、检验等各部门传递制造工艺信测等,在制造工艺文件中也应当有所体现、不能忽息和要求指导生产的重要手段,- .旦出现偏差、略。错误、遗漏,就可能造成不良的后果和损失,影响3.6检测项目与落实情况.产品质量。所以高质量的产品必须要有高质量、由于德士古气化炉是大型关键压力容器设高技术含量的工艺文件,必须严格执行“三按”要备,技术要求严格、制造工艺复杂,相关技术条件求,还必须要有有经验的认真负责的高级专业人和协议、法规标准、专项技术条件、图纸规定的检士把关,切实尊重知识、人才、劳动、创新。测项目也较多。经认真仔细梳理和统计,整体法兰制造需要体现的检测项目和落实情况见表1。4制造技术改进表1整体法兰检测项目和落实情况经过全面分析和深人研究,某德士古气化炉序号检测项目落实情况整体法兰的制造技术改进方案的关键和要点包括:锻件入厂UT复验落实(1)整体法兰应优先选用长颈法兰锻件毛2经加工的锻件所有能接近的表.没有坯强调试样环位置按长颈法兰锻件毛坯图;面应MT检测(2)整体法兰下端内外表面及R50,R40圆角3坡口表面应进行MT检测应同时铣加工、取消龙门刨加工下端内表面;4待堆焊表面MT检测(3)整体法兰上端密封面、内孔、下端内表面堆焊面应同时采用自动堆焊, R40圆角局部手工5过渡层表面PT检测堆焊;6面层表面PT+UT检测.(4)增加“对加工后的锻件表面100%MT检面层UT测厚测”;(5)增加“对面层铁素体含量分析和化学成机加的密封面面层PT检测分分析”;机加的密封面面层焊后或中间(6)增加“激冷段组件中间热处理后整体法热处理后PT检测兰密封面面层PT检测”;10机加的密封面面层整体热处理(7)增加“气化炉整体热处理后整体法兰密后PT检测1堆焊层返修补焊部位整体热处.封面面层、面层返修补焊部位PT检测”;理后PT检测(8)增加“包括装拆临时焊件”;12面层铁素体含量分析和化学成(9)其他必要调整。分分析.为落实整体法兰制造技术研究的关键和要13尺寸和偏差检查点,合理调整、补充完善和优化制造工艺,将主要工艺流程做如下改讲.按长颈法兰锻件采购→车14临时性附件去掉后部位MT检测中国煤化工羊环(按长颈法兰锻件注:表中检测比例为100%。YHCNMH G?面留余量->钻螺栓孔在整体法兰应进行的至少14项检测项目中，-→铣下端内外表面及R50,R40圆角、修磨刀纹，有7项没有完全体现或落实,占总数50%。包括装拆临时焊件-→全部MT探伤-→自动堆焊.3.7 高级专业人士和“三按”生产法兰密封面、内孔、下端内表面,包括装拆临时焊60.第30卷第11期玉力容器总第252期件- >手工堆焊R40圆角局部- >车密封面-→堆焊造工艺改进[J].压力容器,2006 ,23(4):53 -55.层无损探伤和测厚-→面层铁素体含量分析和化学袁承春.大容量电站锅炉锅筒厚壁球缺封头制造工成分分析- >激冷段组件中间热处理后整体法兰密艺[J].压力容器,2007 ,24(6):49 -53 ,37.封面面层PT检测-,气化炉整体热处理后整体法[3]袁承春.压力容器大口径插人式斜接管制造工艺[J].压力容器,2012 ,29(3):71 -75.兰密封面面层、面层返修补焊部位PT检测。[4]NB/T47008--2010,承压设备用碳素钢和合金钢锻.件[S].5结语[5]JB/T 4730- -2005 ,承压设备无损检测[S].[6] TSG R0004- 2009 , 固定式压力容器安全技术监察通过对某德士古气化炉整体法兰主要受压元规程[S].件制造过程关键和难点问题的精细化研究和深入[7]郑津洋,缪存坚,寿比南.轻型化一压力容器的发分析探讨,尝试性地提出了更加经济合理先进可展方向[J].压力容器,2009 ,26(9):42 -48.行的制造技术方案,调整.补充、完善、优化其制造[8]GB 150. 1- 2011,压力容器第1部分:通用要求工艺流程和措施,表明压力容器制造企业持续技术改进和创新研究的必要性;表明要制造出高水9] GB 150.3- 2011,压力容器第3部分:设计[S]. .平、高质量的国内一流压力容器产品,需要“合理10]陈学东，崔军,章小浒,等.基于风险的设计制造技术在国家技术标准中的应用[J].压力容器,2012,地确定制造和检验工艺]”, 设计、工艺、制造、29(2):1 -7.检验等多部门必须严格把关。可供压力容器制造[11] CB 150.4- 2011,压力容器第4部分:制造、检验业同行切磋、交流、指正，为德士古气化炉等压力和验收[S].容器主要受压元件制造技术的优化研究提供参考和借鉴。收稿日期:2013-09-09修稿日期:2013-11 -01作者简介:袁承春(1965-),男,高级工程师,主要从事电参考文献:站锅炉和核化容器制造工艺工作,通信地址:150046黑龙江省哈尔滨市香坊区三大动力路309号哈尔滨锅炉厂有[1] 袁承春.大容量电站锅炉不等厚压制锅筒厚瓦片制限责任公司工艺处, E - mail:ycc0451@ 126. com。(.上接第22页)13] REZAIFAR 0, KABIR M Z,TARIBAKHSH M,et al. 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