浅析气化炉的制造工艺

2012年第8期化学工程与装备2012年8月Chemical Engineering & Equipment131浅析气化炉的制造工艺陈俊杰(南化公司化工机械厂，江苏南京210048)摘要: 南化公司自1956 年试制成功我国第一-台 多层包扎式高压容器,开创了我国制造高压容器的历史，经过五十多年的发展，现在可向石油、炼化、化纤、化肥等行业提供各类压力容器设备，其中，气化炉的制造是南化集团公司化工机械厂一项主要 制造项目,本文根据实际工作经验，首先简要介绍了气化炉的构造及气化炉制造技术的质量控制要点因为材质特殊对焊接及热处理都有很高的要求,其次重点介绍了主要制造工艺及检验方法，最后分析了制造过程常见问题及改进措施。关键词:气化炉: 制造工艺;焊接;热处理:问题措施1气化炉的构造及主要参数SA387Gr11CL2;接管、法兰等采用SA182F11C12压力容器用气化炉主体由燃烧室和激冷室组成，燃烧室内衬耐火锻件材料: Y型锻件采用SA366F11C13高温承压用合金钢锻材，用于水煤浆的加压气化，为合成氨或甲醇生产提供粗原件，供货状态为正火+回火，并要求真空处理。急冷室采用料气，气化炉的构造如图1.由于设备长期工作在高温、高不锈钢堆焊提高抗腐蚀能力，过渡层堆焊309L，酎蚀层堆压及临氢状态下，对材料、结构和制造工艺有较高的要求，焊316L，堆焊的总厚度6mm.壳体基础材料采用了ASME SA387/SA387M 规范材料」三3,4首I燃烧室急冷室1.炉盖2.顶法兰3.球顶4..上简体5.托砖盘6.Y型锻件7.变径段8.下筒体9. 支座10.锥体11.短节12.法兰图12气化炉制造技术质量控制要 点不锈钢堆中国煤化工面应光滑，焊道搭接一个合格产品的出炉,需要严格按照工艺规程操作和严接头应平Hc N M H Q筒体质量控制要点，格控制生产过程中的质量要点,气化炉制造技术的质量控制燃烧室简体和激冷室简体是气化炉的主要部件，制造过程要点有:①设备主体质量控制要点,承压焊缝应采用全焊透中，其基本尺寸要严格按照标准执行，筒体圆度公差及壳体结构，所有材料的焊接应按评定合格的焊接工艺规程执行,长度直线度公差要求不超过士6mm、3m范围内的直线度公差陈俊杰:浅析气化炉的制造工艺不超过士3mm、壳体同轴度偏差与顶部烧嘴安装法兰之间的理前100%RT检测，符合JB/T4730-2005中的I级要求。②公差应控制在士6血范围内;③其他要素质量控制要点,与超声波探伤:设备上所有A、B类受压焊缝在最终热处理前;气化炉壳体轴线之间任意方向的角度偏差大于士0.25°、托Dg≥250m的D类焊缝在热处理前:带极堆焊过渡层及耐蚀砖盘水平度公差为士3m、气化炉顶凸缘法兰中心线与激冷层焊后，均要求100%UT检测，符合JB/T4730-2005中的1环安装中心线之间的同轴度允许差为士3mm、激冷环与下降级要求。③磁粉探伤:所有对接焊继坡口表面;设备上所有管同轴度允差为士2mm、下降管内管与外管同轴度允差为受乐焊缝以及与设备壳体连接的非受压焊縫表面,在最终热土2m.④设备制造完毕以后，要进行整体热处理，对复合处理前后以及水压试验后，均要求100%MT 检测,符合层表面进行酸洗钝化处理，并用蓝点法检验，检验标准为:JB/T4730-2005 中的I级要求。④着色探伤:设备里口不锈无蓝点即为合格。钢内件在焊接后，带极堆焊或手工堆焊过渡层及耐蚀层后，3气化炉主要制造工艺及检测方法均要求100%PT,符合JB/T4730- -2005中的I级要求。气化炉制造工艺非常复杂，涉及环节多，如:激冷室简3.3热处理体的制造、下锥体的制造、顶法兰的组装、壳体中部组合件①SA387Gr11CL2钢在焊接前工件应预热到200个以上,的制造、热处理等。下面主要介绍:主要零部件(激冷室简焊接后应立即进行消氢处理，温度保持在300C-350C的范体)的制造工艺、检验方法及热处理。围内,②设备各个部件焊接完以后应将温度控制在690士143.1主要零 部件的制造C/6n的范围内进行整体消应力热处理.激冷室简体的制造:选取在表面堆焊过渡层(309L)和4制造过程常 见问题及改进措施酎蚀层(316L) 的基层材料SA387GR1 1CL2作为简体板材,4.1激冷环 部件安装时密封性能差及改进制造加工步骧有:问题:激冷环部件安装过程中,每根冷却水管就有三道(1)备料和复验:所选取的材料都应具有质量证明书，符焊缝,因为焊接变形与壳体内法兰及激冷环法兰装配时就经合ASME SA387/SA387M 及SA387Gr1 1CL2压力容器用钢板材常出现法兰之间密封不好的现象。料说明书。材料应采用电炉冶炼工艺生产的细晶粒钢，正火改进方法:为了解决这-问题，保证法兰之间的密封性+回火热处理状态，且进行真空处理后交货。原材料在使用能，改为先用螺栓将水管法兰部分连接好后，再在壳体内部前要进行复验，严格按照说明书执行，具体说明书为:根据实际所需长度加工冷却水管,然后组焊水管和水管法兰SA387Gr11CL12压力容器用钢板材料说明书。(2)划线下料:部分。下料这- -环 节比较关键，首先要考虑接管开孔位置及板幅宽4.2 SA387Gr11CL2 钢焊接的缺陷及防止度避免接管孔开在筒体纵环焊缝上，按设备中径下展开料,SA387Gr11CL2系低合金耐热钢,Cr. Mo含量较高，焊接留压头板及环缝坡口加工余量并考虑内壁堆焊引起的径向接头有明显的淬硬倾向，特别是厚壁容器,在快速冷却的情收缩，检查对角线偏差≤2mm，平行线偏差≤3mm. (3)切割:况下，氢来不及逸出，易产生氢致延迟性裂纹。切割前工件预热200C以上。(4)压头:在大型卷板机上预弯为了防止冷裂纹的产生,施焊前将坡口两侧均匀预热到两端并用样板检查,合格后切除压头预留长度，切除前工件200C以上，并保持焊道间的层间温度在200 -250C.纵环预热200C以上，切割后用石棉布把工件覆盖缓冷，砂轮机缝的焊接采用外侧手工焊打底焊两道,然后用埋弧自动焊焊打磨坡口，消除渗碳层。(5)卷圆:在大卷板机上卷圆，保证接，内侧碳弧气刨清根后用角向砂轮磨光机打磨光滑,然后错边量≤3mm。(6)焊接: 按焊接工艺施焊纵缝，两端加引弧用埋弧自动焊焊接里口,在整个焊接过程总，应至始至终保板、导出板，在整个焊接过程中，应至始至终保持工件温度持工件温度不低于200C,如因特殊原因必须中断焊接过程不低于200C . (7)中间消应力处理620C土20C/lh. (8)校圆则工件必须保温进行消氢热处理.及无损检测。(9)待堆焊表面打沙处理使其呈金属光泽。(0带4.3变径段与激冷空简体组焊时的误差及改进极堆焊过度层3mm,堆焊表面应平整,相邻焊道之间的凹陷问题:变径段由于采用三瓣压制拼焊制作,焊接后存在≤lm, (1)中间消应力热处理620+20C/ lh.2带极堆焊耐一些变形， 因此和激冷室简体组对的过程中错边量经常超蚀层。(3检验:表面者色、超声波检查，测量堆焊层厚度≥标。中国煤化工6mm。04加工筒节环缝坡口。改进方法.MHC N M H G处进行堆焊过渡，3.2 气化炉主要检测方法将基层补焊平齐，然后再堆焊过渡层和耐蚀层,从而满足了①射线探伤:设备上所有A、B类受压烨缝在疑终热处设计的要求。(下转第124页)124曹伟伟:引入MES的油品罐区综合自动化系统内容进行管理:(3)模拟作业过程,提高作业质量并保持作业质量的(4)统计查询一致性;系统需要的各类作业数据统计分析、报表生成及查询都(4)减少作业损耗并达到业务考核指标;可通过该模块实现。(5)整个企业及生产执行系统(MES)轻松获取生产控以上仅列举了四个功能模块,在实际的系统中，可以根制层的实时数据:据需求定制功能块，来完善系统及用户的需求。(6)改善及时交货、库存周转、毛利和现金流通性能。5可预见的益处(7)全面实现罐区业务处理和管理活动的信息化、标罐区MES系统是高起点、高要求的集数据采集传输、监准化和规范化。控、企业管理于- -体的具有完整业务管理与数据监控功能的6综述综合性系统。是多个硬件和软件产品通过集成建立的开放通过以上的探讨,罐区在现有的SCADA系统上引入MES的、多层次的、模块化的、分布式的、透明的综合自动化应系统,则需要引入0PC实时数据平台，数据库系统,在此基用管理信息系统,且具有扩充能力及容错性的。通过罐区MES础上，再根据实际需求定制- -些功能模块， 即可完成MES系统的应用，罐区能够:系统的实施。通过MES系统的加入，整个罐区生产经营管理(1)最大限度地提高生产效率从而增加收益;水平会有-一个较大的提高。(2)通过延长设备的无故障运行时间提高资产利用率;(上接第132页)4.4中心托板的组对的同轴度与平行度，且整体组装后进行了水压试验，使得设问题:托砖盘上的中心托板由于要支撑耐火材料的重量备的整体性能得到良好的保证:同时，在设备主体材料和主以及协调耐火材料升温后的变形和变化,故对托板的总水平要焊材的选用上也考虑了安全性和可靠性。设备安装后运行度提出不大于土2m的要求,而托板分两层,每层各6块.情况良好,获得了用户的好评。改进方法:我们采用先组焊筋板,先对筋板的上端面进行机加工以保证端面在一个平面上,再组对托板,为了保证参考文献托板的平面度先将部件进行消除应力处理以释放应力稳定尺寸,然后再加工托板平面及部件环缝坡口,这样就保证了[1] TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规定托板平面的平面度要求及与简节端面的垂直.在将托砖盘和[S.Y型锻件的组合体,组对到简体时,我们采用激光准直仪严[2] G8150-1998 钢制压力容器[S]格控制组对的精度要求。[3] HG/T20584-2011 钢制化工容器制造技术规定[S].5结束语[4]贾章林、气化炉顶部着火原因分析[J]. 煤气与热力,目前，我厂在生产制遣的气化炉的工艺过程中,严格执2005 (09).行各项技术标准，尤其是关键技术都进行了严格控制:[5] 苗磊，何成哲，赵殿福. SA387Cr11C12钢的焊接[J].Cr- Mo钢的焊前预热、焊后消氢和焊后热处理及焊缝的无焊接技术，2010, 39损检测等。采用合理的制造工艺确保了设备的制造质量，合[6]宫云飞，武玉君.德士古气化炉关键制造工艺[J].锅理安排的组装工艺路线和采用防变形工装,有效控制了简炉制造，2009(06).体、锥体堆焊后的几何尺寸，确保了气化炉内件托砖盘组装[7] JB/T473Q 1-47* ?西”将无损检测[S].中国煤化工TYRCNMHG