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。关键词制造組装焊接热处理中图分类号Q054文献标识码文章编号:001-483X200504-0026-0Manufacture of Water GasifierZHANG Li-wei du Ji-zhe zHANG Hui LI Yu-hDalian Bingshan Group Jinzhou Heavy Machinery Co. Ltd., Dalian 116100 hinaAbstract: This article introduced the gasifier s procedures and specialties of manufacture. Consequently exatiated the importent of the processing elding and heat treatment in the procedures of manufacture of the CrKey words fabrication ifit together welding heat treatment前言线同轴度偏差不大于3mm托砖盘水平度公差为±2mm;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HC20584-1998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没备有内件结构如图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SA387Grl1CL2激冷室部分采用复设计压力MPa)6.9合钢板复层材料为SA-240-316L,下锥体和底部操作温度℃)大直径法兰采用堆焊结构,过渡层带极堆焊设计温度(℃)腐蚀裕度(mm)6/3/0309ML耐蚀层堆焊316L堆焊总厚度不小于6mm,焊缝系数耐蚀层厚度不小于3mm相关参数见表1~3水压试验压力MPa)8.63立式)介质H2、CO、CO3、HO、HS、N、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中国煤化工水压试验用水的氯离子含量小于15ppm水温不低THCNMHG于15℃燃烧室筒体和激冷室筒体圆度公差为±5(1皦冷室筒体的制造mm直线度公差在3m范围内为±3mm壳体长度筒体板材采用SA387Gr1lCI2+316L轧制复合上直线度公差为±6mm顶部凸缘中心线与壳体中26第22卷第4期压力容器总第149期板共分三节筒体厚度为δ95+4筒体纵、环向接节下料每节轴向留20mm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+3mm焊缝收缩量+200mm压头量下料同时号出8(95+4)mm×200mm×1200mm焊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<2mm球封头燃烧室筒体1中794:676加强短节托砖盘攴撑锥65°±5°变径段激冷环(a)激冷室筒体纵缝图12°±20冷却水管8激冷室筒体300激冷室内件攴座70°±b)激冷室筒体环缝图下锥体气割气割前预热150~200℃。b5502油压中温压头压头时筒节应放正圆弧处用底部法兰,870样板严格检查压头质量。图划线捌坡口切割线,控制对角线允差±2.5下料考虑布管位置及板幅宽度要求筒体分三mm筒体周长允差±1.5m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o MPa) o(MPa) 0425( MPa)Ax(J)%)(mm)(%)SA387Gr11CL2 ASME S515~650≥2245422≤25≤120s8F1CI2 ASME SA182|485-618275-515143~20气割泮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Ⅱ级要求;内、外表面100%M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方式滚圆采用三辑卷板机卷圆节采用累计测算推中国煤化工的方式防止串角、错边CNMH表面100%r检测纵向接头基层焊接采用SMAW+SAW组合方符合m/04屮时1驭求。式焊接焊前预热、焊后消氢。纵向接头耐蚀层堆焊:蚀层采用MOW方式热处理焊后消氬热处理曲线见图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04.0,05.0DCEPSA387Gr11CL2 SAW TSW-E22 TE510 04.0 DCEP≤250600~650+316LMOVTS-309 Mol04.0DCEP≤25013020~25MOWTS-31604.0DCETSOW D309.s3460×0.5DCEP≥150≤250800~850SA387GrlIC12ssOwD316L SJ3660x0.5DCEPGTAW TIG-1CM02.0DCEN≥150≤250100-1010-126-8SA182F11CL2≥150SA182F11CL2MOWS-3ML04.0DEp≥150≤20130-14022-2420-25MOW TS-316L04.0INCOLOY 825 SMAW TNC-70004.0DCEP≥20≤10130-14022-2420-25GTAW TGS-31602.0DCEN0~110注SM棅w手工电弧焊δAW埋弧自动焊№W手工电弧堆焊sow滞极埋弧堆焊ωAW鸨极气体保护电弧焊。间的焊接坡口加工后坡口表面100%MT检测。≤400℃出炉温度时间h时间h)纵向接头耐蚀层无损检测表面100%PT检测待整体组装符合JB473094中的Ⅰ级要求。(2)下锥体的制造筒节校圆瀴求筒节同一端面上的最大直径和下锥体基体材料为SA387 Grllcl2钢板最小厚最小直径差值e≤5mm度为105mm,考虑热压减薄量基体毛坯厚度选用纵向接头无损检测进行20%UT检测,符合6108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3mm的不锈钢过符合JB473094中的I级要求内表面100%P检渡层和3mm的不锈钢耐蚀层测符合JB473094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无油压滈温压形用样板严格检査压形质量。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度和同轴度。±14℃正火热处理中间消除应力热处理热处理曲线见图纵、环向焊接接头无损检测:进行20%UT检中国煤化工“度测符合JB473094中的I级要求内表面100%PTCNMHG检测符合JB473094中的I级要求;表面100%图MT检测符合JB473094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镗孔采用镗床加工筒节上所有接管与筒体之见图6。第22卷第4期压力容器总第149期组焊托砖盘攴撑徘、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°±5°SA387 Grllcl2+316L轧制复合钢板变径段厚度δ98+4支撑锥厚度δ57+4制造加工工序采用与激图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焊接方式焊接焊1)所有(r-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150~200℃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200mm范围焊后立即进行消氢处理热处理温度JB4730-94中的Ⅱ级要求。为320±20℃。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±14℃成形后进行恢复性能热处理正火温度为940±纵向接头无损检测:进行20%UT检测,符合14℃回火温度为690±14℃。热处理曲线见图5JB473094中的I级要求;表面100%MT检测符(正火允许加速冷却)合JB473094中的I级要求(3没备整体组焊完成后须进行整体消除应力表面清理推体内表面进行喷砂除锈喷砂等级热处理热处理温度为680±20℃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,一般按每小时焊堆焊D309L保证堆焊厚度≥3mm200℃×25mm/壁厚(mm川算最大200℃/h最小无损检测:堆焊表面进行100%U检测符合50℃h加热温度按常用钢焊后热处理规范选取JB4730—%4中9.2.6.1条的要求推焊表面100%P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2~3min/mm计焊堆焊D316L保证堆焊厚度≥3m。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=K×axDJB4730-94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。K——裝炉系数,~1.5立车采用立式车床加工小端口接头坡口。加a—加热系数0.3~3min/m工后坡口进行100%MT检测。D——有效截面等效直径)待组装2.3主要检验要求(3珈加强短节、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SA182FlCI2锻类焊缝的RT、UT、M、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%r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中国煤化工00%P无损检测。端接头坡口。CNMHG(4体中部组合件的制造(1翔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将加强短节与变径段环向接头组焊经无损检测后2墀焊接捍接坡口按图纸要求CPVT水煤浆气化炉的制造Vol22.No42005)无损检测:焊缝100%RT符合J4730-94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JB473094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%M符合体及激冷环法兰裝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JB473094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20m×5m×5.5m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680℃±20℃变径段和激冷室筒体组对的过程中接头错边量最大处达到4mm,按基层考虑完全满足标准要求但按复层考虑错边量大于标准要求的2mm針对此接头坡口型式(与激冷室环缝坡口型式相同采用在组焊基层后在错边处进行锥形过渡焊将基层补焊平齐然后再堆焊过渡层和耐蚀层从而满足(5)损检测∶所有承压接头100%UT和100%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≤15ppn(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15℃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、压缩空气吹干焊后消氬和焊后热处理及焊缝的无损检测进行了严7无损检测所有承压接头100%UT和100%格的控制且整体组装后进行了水压试验使得设备P无损检测8)喷砂斯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面喷砂除锈和主要焊材的选用上也考虑了安全性和可靠性(9组装内件:尺寸及公差严格控制满足设计收稿日期205-02-25修稿日期205-03-11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羚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-part I.CorrosionBehaviour in the Stress Free and the Stressed State[ J结论(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199119-1物、晶界两侧的贫(r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。阬M]北京机械工业出版社,986(2坡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占与介质中O、S的浓度及其活性中国煤化工度有关。CNMHG收稿参考文献作者简介高军松(1970-)男工程师A993年华东船舶工[1]M.F. Stroosnijder,V. Guttman and j.H.W.dewi.Como-业学院焊接专业毕业长期从事炼油膨胀节的设计、生产、腐新幕·0E蚀及防护工作通讯地址河南洛阳03信箱10分箱。