水煤浆气化炉的制造

制造与安装水煤浆气化炉的制造张利伟都吉哲张晖李玉虎(大连冰山集团金州重型机器有限公司辽宁大连116100)摘要介绍了气化炉的制造过程和特点从而阐述了加工、焊接和热处理在Cr-Mo钢设备制造过程中的重要性。关键词制造组装焊接热处理中图分类号:TQ054文献标识码 :B文章编号: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心线同轴度偏差不大于3 mm托砖盘水平度公差为前言土2 mm;设备制造完毕不锈钢表面须按照水煤浆气化炉是陕西渭河煤化工集团有限公司HG20584- 1998 中的10. 1.4条进行酸洗钝化处理。年产20万t甲醇装置中的关键设备,该设备总高表1设计参数15.3m设备有内件结构如图1所示。设备操作温项目参数度较高燃烧室壳体和激冷室壳体基层材料均采用操作压力( MPa)6.5ASME规范材料SA387Gr11CL2激冷室部分采用复设计压力( MPa)6.9操作温度( C)252合钢板复层材料为SA - 240- 316L,下锥体和底部设计温度( C )大直径法兰采用堆焊结构,过渡层带极堆焊腐蚀裕度( mm)6/3/0309MoL耐蚀层堆焊316L堆焊总厚度不小于6 mm ,焊缝系数耐蚀层厚度不小于3 mm相关参数见表1~3。水压试验压力( MPa)8.63( 立式)介质H2、Co. C02、H20、HS. N2、炉渣1制造技术要求设备主体上所有承压焊缝均采用全焊透结构;2主要制造工艺及检验水压试验用水的氯离子含量小于15 ppm，水温不低2.1主要零 部件的制造于15C燃烧室筒体和激冷室筒体圆度公差为土5(1)激冷室筒体的制造mm直线度公差在3 m范围内为土3 mm壳体长度筒体板材采用SA387Gr11CL2 + 316L轧制复合第22卷第4期玉力容器总第149期板共分三节筒体厚度为δ 95+4筒体纵、环向接节下料每节轴向留20 mm环向坡口加工余量周向头坡口型式见图2。制造加工工序如下。按中径展开+3 mm焊缝收缩量+ 200 mm压头量下料同时号出8(95+4)mmx200mmx1200mm悍烧嘴法兰盖接试板一块。为保证筒体直线度,下料时控制对角凸缘法兰线之差<2mmo球封头40°20/王燃烧室简体.中2794e中16762X150l0.5105加强短节托砖盘支撑锥中279465°士5°变径段激冷环(a)激冷室简体纵缝图DH自12°+2°3200冷却水管中960QJ8、H激冷室简体l 1300.815°激冷室内件寸支座_70°士5°a大1500.8(b)激冷室筒体环缝图图2中2250气割气割前预热150~200 C。下锥体150-0003油压:中温压头,压头时筒节应放正圆弧处用底部法兰01870↓样板严格检查压头质量。图1划线划坡口切割线,控制对角线允差土2.5下料考虑布管位置及板幅宽度要求简体分三mm筒体周长允差士1.5 mm。表2主体材料及性能主体材料标准|抗拉强度常温屈服强度高温屈服强度硬度|常温夏比冲击功延伸率x系数|J系数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气割半自动气割切除筒节直边段按图样坡口纵向接头基层无损检测:100% RT检测,符合型式切割纵向焊接接头坡口打磨焊接坡口至金属JB4730- -94 中的I级要求;内、 外表面100% MT检光泽并保证坡口尺寸。测符合JB4730- -94 中的I级要求。坡口无损检测坡口表面100% MT无损检测。纵向接头过渡层堆焊:过渡层采用MOW方式滚圆采用三辊卷板机卷圆筒节采用累计测算堆焊E309MoL。的方式防止串角、错边。纵向接头过渡层无损检测表面100% PT检测,纵向接头基层焊接:采用SMAW + SAW组合方符合JB4730- -94 中的I级要求。式焊接焊前预热、焊后消氢。纵向接头耐蚀层堆焊:耐蚀层采用MOW方式热处理焊后消氢热处理曲线见图3。堆焊316L并将表面沿圆弧打磨光滑。CPVT水煤浆气化炉的制造Vol22. No42005表3主体材料焊接参 数主体材料焊接焊接材料焊材规格电流种类预热温度|层间温度 焊接电流| 焊接电压| 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手工电弧焊SAW埋弧自动焊;Mow手工电弧堆焊ssow带极埋弧堆焊;GTAW :钨极气体保护电弧焊。间的焊接坡口加工后坡口表面100% MT检测。320去20C保温4h色620主20C臣y保温Ih第≤400C≤400C人炉温度出炉温度一时间(h)图4图3纵向接头耐蚀层无损检测表面100% PT检测,待整体组装。(2)下锥体的制造符合JB4730- -94 中的I级要求。筒节校圆:要求筒节同-端面上的最大直径和下锥体基体材料为SA387Gr11CL2钢板,最小厚度为105mm考虑热压减薄量基体毛坯厚度选用最小直径差值e≤5 mm。.纵向接头无损检测:进行20%UT检测,符合.δ108厚钢板。下锥体采用先分瓣压制后拼接成JB4730- 94中的I级要求;外表面100% MT检测,型的方法制造然后内表面堆焊3 mm的不锈钢过符合JB4730- -94中的I 级要求;内表面100% PT检渡层和3 mm的不锈钢耐蚀层。测符合JB4730- -94 中的I级要求。制造加工工序:立车采用立式车床加工环向接头坡口。将下锥体展开均分六瓣气割下料。环向接头坡口无损检测坡口表面100% MT无油压高温压形,用样板严格检查压形质量。损检测。热处理热处理规范见图5。(正火允许加速冷环向接头与纵向接头焊接方式及检测方法相却)同筒节组对时采用筒节组对工装保证筒体的直线960+ 14C度和同轴度。正热压)60土14C回火热处理:中间消除应力热处理热处理曲线见图840C保温100mimE690土14C终止温度4。≤260个纵、环向焊接接头无损检测:进行20% UT检测符合JB4730- -94 中的I级要求;内表面100% PT检测符合JB4730- -94 中的I级要求;外表面100%图5MT检测符合JB4730- -94 中的I级要求。气割按线切割下锥体拼接接头坡口坡口型式第22卷第4期玉力容器总第149期组焊托砖盘支撑锥、激冷环及托砖盘严格控制组对尺寸组合件整体进行消除应力热处理然后按图纸尺寸加工组合件上、下端接头坡口、激冷环密封面及螺纹孔、托砖盘上表面，从而保证了加强短节、激冷环和变径段的同轴及托砖盘的上表面的垂直度。设备中变径段、托砖盘支撑锥板材采用65° +5SA387Gr11CL2+ 316L轧制复合钢板,变径段厚度δ98+4支撑锥厚度δ 57+4制造加工工序采用与激图6冷室筒体相同的制造加工工序。坡口表面无损检测坡口表面100% MT检验。2.2 热处理纵向接头焊接:采用SMAW焊接方式焊接,悍( 1 )所有Cr- Mo钢对接接头焊前应预热预热前预热、焊后消氢消氢热处理曲线见图3。温度为150~200C,预热范围包括接头中心两侧纵向接头无损检测:100% RT检测,符合200 mm范围焊后立即进行消氢处理热处理温度JB4730一-94 中的II级要求。为320士20 C。热处理:中间消除应力热处理热处理曲线见图(2)下锥体分瓣成形前的加热温度为960土144。C成形后进行恢复性能热处理,正火温度为940士纵向接头无损检测:进行20%UT检测,符合14C,回火温度为690土14C。热处理曲线见图5。JB4730- 94 中的I级要求;表面100%MT检测,符(正火允许加速冷却2合JB4730- -94 中的I级要求。(3)设备整体组焊完成后须进行整体消除应力表面清理:锥体内表面进行喷砂除锈喷砂等级热处理热处理温度为680土20 C。按GB8923- -88 中Sa2级合格。热处理过程中工件的升温速度取决于工件的化过渡层堆焊过渡层采用同心圆焊道带极埋弧学成分、截面尺寸及工件的形状等,-般按每小时悍堆焊D309L ,保证堆焊厚度≥3 mm。:200 C x 25 mm/壁厚( mm)计算最大200 °C/h最小无损检测:堆焊表面进行100%UT检测,符合50C/h加热温度按常用钢焊后热处理规范选取,JB4730- -94中9.2.6.1 条的要求堆焊表面100% PT但选择加热温度的同时还应考虑材料证明书和焊接检测符合JB473-94中的I级要求。工艺评定。耐蚀层堆焊耐蚀层采用同心圆焊道带极埋弧热处理过程中保温时间一般按2~ 3 min/mm计焊堆焊D316L ,保证堆焊厚度≥3 mm。:算最少30min具体保温时间按公式计算:无损检测:堆焊表面进行100% UT检测,符合T= Kxax DJB4730- 94中9.2.6.1 条的要求堆焊表面100% PT式中T -保温时间检测符合JB4730- -94 中的I级要求。装炉系数1~1.5立车采用立式车床加工小端口接头坡口。加-加热系数0.3~ 3 min/mm工后坡口进行100% MT检测。D一有效截面( 等效直径)待组装。2.3主要检验要求( 3加强短节、底部法兰的制造(1 )对主要受压元件的复验(2)对A、B、C、D加强短节和底部法兰材质为SA182F11CL2锻类焊缝的RT、UT、MT、PT无损检测( 3 )对壳体的同件以正火+回火状态供货各项性能指数符合表2轴度和椭圆度的检验(4整体热处理后对所有承压的要求。底部法兰在粗加工后堆焊过渡层及面层,接头100%UT和100%PT无损检测(5冰压试验后待与下锥体组焊后加工密封面、螺栓孔及下锥体大对所有承压接头100% UT和100% PT无损检测。端接头坡口。2.4整体组装( 4壳体中部组合件的制造(1)组对:对设备所有组焊件进行组对利用光考虑到壳体整体的直线度和同轴度要求采用学准直仪和水平仪控制壳体的直线度和同轴度;CPVT水煤浆气化炉的制造Vol22. No42005(3)无损检测:焊缝100% RT符合JB4730- -94冷却水管材质为316L在组焊装配时如果采用中的II级要求合格后进行20% UT符合JB4730- -94冷却水管部件按图纸尺寸全部组焊完成后再与壳中的I级要求,碳钢焊缝表面100% MT符合体及激冷环法兰装配容易造成法兰之间连接有误JB4730- 94中的I级要求,不锈钢焊缝表面100%差密封效果不良。针对这种情况改为先用螺栓将PT符合JB4730- -94 中的I级要求;水管法兰部分连接好后再在壳体内部根据实际所(4 )热处理:采用20mx5 mx5.5 m容器炉进需长度加工冷却水管然后组焊水管和水管法兰部行整体进炉消除应力热处理热处理曲线见图7 ;分,从而保证了法兰之间的准确连接。(2 )变径段与激冷室筒体的组焊680C土20C变径段和激冷室筒体组对的过程中接头错边保温4.5h量最大处达到4 mm按基层考虑完全满足标准要国≤400s400求,但按复层考虑,错边量大于标准要求的2 mm针人炉温度出炉温度对此接头坡口型式(与激冷室环缝坡口型式相同),时间(0)采用在组焊基层后在错边处进行锥形过渡焊将基图7(5无损检测:所有承压接头100%UT和100%层补焊平齐然后再堆焊过渡层和耐蚀层从而满足了设计的要求。PT无损检测;(6)水压试验:卧式水压试验压力P,=8.783结语MPa水质氯离子含量≤15 ppm( 具备水质合格证),按图纸要求和技术协议现已制造出3台此结水温不低于15C,水压试验后立即清除积水,采用构气化炉在制造过程中对Cr-Mo钢的焊前预热、压缩空气吹干;(7无损检测:所有承压接头100% UT和100%焊后消氢和焊后热处理及焊缝的无损检测进行了严格的控制,且整体组装后进行了水压试验使得设备(8 )愤砂:所有不锈钢表面酸洗钝化基体外表的整体性能得到良好的保证同时在设备主体材料和主要焊材的选用上也考虑了安全性和可靠性。面喷砂除锈;(9)组装内件:尺寸及公差严格控制满足设计收稿日期2005 -02- 25修稿日期2005-03- 11要求;作者简介张利伟( 1976- )男助理工程师,2000 年毕业于宁( 10 )外部清理喷涂油漆。夏大学从事压力容器设计与制造工艺的编制工作通讯地2.5制造中的问题址大连冰山集团金州重型机器有限公司设计开发部。( 1 )冷却水管的制造与装配(上接第39页)吸S的源泉,这样加速了晶界的弱sion and Creep Behaviour of Alloy800H in Sulphidizing/Oxi-化导致波纹管爆破。dizing/Carburizing Environments at 700C一part I . CorrosionBehaviour in the Stress Free and the Stressed State[ J ]4结论。WerKstoffe und Korrosion 1990 A1 503 - 507.(1)波纹管爆裂是由于基体晶界析出的碳化[2] 王富岗王来. 石油化工装置失效分析论文选集[ A]大连大连理工大学出版社,1991 119- 134.物、晶界两侧的贫Cr区高温氧化及晶界吸硫共同作[3]美国金属学会.金属手册第八版第十卷失效分析与预用使晶界高温失塑而引起的。院M]北京机械工业出版社,1986.(2波纹管发生爆裂与基体晶界上析出的富Cr [4] 李玉清.高温合金晶界间隙相[ M].北京治金工业出碳化物的程度有关与介质中0、s的浓度及其活性版社1990.0度有关。收稿日期2004- 12-01参考文献:作者简介高军松( 1970- ),男工程师,1993 年华东船舶工[1] M. F. Srrosnider , V. Gutman and J.H.W. de Wit. Corro-业学院焊接专业毕业，长期从事炼油膨胀节的设计、生产、腐