气化炉失效炉体修理方案

大氛能Oct.201 1第34卷第S期Large SScaleNitrogernous.Fertilizer IndustryVol.34 No.5气化炉失效炉体修理方案.刘汉勇,李东,尹高磊(山东华鲁恒升化工股份有限公司,山东德州253024)摘要:气化炉因工艺操作失误造成炉体意外高温蠕变破裂及变形,变形后筒体及锻件材料劣化程度及部位尚属可控状况，分析不确定因素及修复难度后,确定采取现场挖补方式进行修复,历经35d(事故发生至修复点炉)完成了计划6~7个月的检修项目。关键词:气化炉现场挖补 修理方案 高温 蟎变1问题提出观察到有突变情况，但由于环锻刚性较大而未使气化炉因工艺操作失误造成炉体材料发生高环锻产生较明显的变形。环锻锥形托架上部衬有温蠕变破裂及变形，设备已无法继续安全使用。如耐火衬里,衬里重新施工将会延长设备修复周期,果更新设备,制造周期需9~10个月左右;如果设为此要求保留锥形托架,仅对急冷室鼓包、开裂部备拆除运回制造厂家修理,现场吊装难度相当大,分进行局部挖补更换;所更换的部位约需筒体弧且仅进口整体环形锻件就需要4个月，再加上炉长的-一半,高度约1 130mm,由于施工空间狭小、体筒节的卷制及现场组焊，整个工期需要6~7个作业难度相当大(见图2)。月,造成的经济损失将是相当巨大的。为此,采取现场挖补方式进行修理,本着“本质安全、符合使用"原则,实现短期修复、短期使用、监控使用,同时进行整体筒节更换方案的操作。挖补方案是否可行取决于受损炉体材料的劣化程度，通过现场取样、检测、实验室试验等材料失效分析结果显示,该设备材料劣化程度及部位尚属可控状况(见图2内 部狭小的空间图1),最终决定采取挖补方式进行修理,其原则是2)因超温温度达1000,且在此温度下维持保证施工过程中的质量控制、投用后的安全和可近1h,材料晶粒组织均会发生不同程度的变化,留控期间内的低负荷运行。用的简体和环锻材质是否仍符合相关材料要求、焊接性能是否降低、环锻超温后是否可经正火+回火处理后能恢复性能等情况，均因无法取样进行实验室试验而不能确定。3)因局部变形留用的环锻会有不规则的变形量,会造成更换上去的钢板各部位曲率的不--致，组对后焊缝错边量难以控制。图1气化炉高温蠕变开裂部位4)“Y'中国煤化工架会造成靠近收稿日期HCNMH G2不确定因素及修复难度作者简介:刘汉勇,男,高级T程师,1994年毕业于菜附农学1)根据提供的现场照片及实地观察情况,超温院机械制造专业，现为山东华鲁恒升化1:股份有限公司设备动力变形部位靠近倒"Y”型环锻,且在环锻边缘筒体也处处长。联系电话;13396276056;E-mai:lihango6666@ 163.com第5期刘汉勇等.气化炉失效炉体修理方案325托架部位的上部修复焊缝内侧难以施焊，并影响100mm和留下的余量部位预热至200心，在设备.焊后局部热处理加热块在设备内部的安置，从而上安装好磁性小车式氧一乙炔切割机，按切割线影响现场局部热处理效果。切割出坡口,坡口形式为:下部环向焊缝采用双面5)因设备长期在高硫高氢环境下运行,材料等厚度“V”型坡口,上部采用单边“V"型坡口,切割内渗氢、渗硫情况不详,若不采取消氢、脱硫措施后需进行350、保温6h的消氢处理(经现场取样将严重影响现场施焊的焊接质量。材料消氢处理及焊接试验后发现无明显渗硫现6)在焊接基层时靠近托架的内部焊缝无法施象)。需切割尺寸及形状如图3所示。焊，只能采用外侧单边坡口氩弧焊打底后电弧焊假件与简体下焊道多层焊接工艺，使得焊接应力在厚度方向均施加4500在外侧，易使焊缝产生内凹变形。R2007)现场焊接长度达12m、厚度达86mm的图3需切割尺 寸及形状SA387材质焊缝,施焊周期较长,焊接过程中焊缝4)对坡口打磨处理后进行磁粉探伤检测(MT)两侧不少于260mm的宽度范围内始终要保持约或渗透(无损)检测(PT),如有缺陷进行打磨处理,150~200C的温度，同时要求加热设施不能影响施对于深度不超过5mm,且在焊道边缘10mm以内焊人员的作业。的环向裂纹，打磨后经确认裂纹已消除的可先不8)因局部更换,且更换面积较大,焊后消除应进行补焊,待焊缝焊接时其缺口再堆焊,但对深度力需采用整圈加热方法，但由于设备处于立式安较深的需另行按焊接工艺进行补焊和焊后中间热装位置,上段自重较大,在高温下加热段材料屈服处理。强度较低,有可能发生二次变形。5)对新钢板进行带级电渣堆焊,堆焊材料为9)较厚的简体焊缝只能采用r源检测,较长316L,厚度(4+4) mm,堆焊后进行消氢处理,用机的曝光时间是否影响整体进度及现场防护条件能械方法对钢板四周加工坡口后卷弧，对卷弧后的否满足要求均不得知;以及“Y"型锻件夹角处的环钢板上、下边用加强弧形板定形(如图4所示,板缝无法贴探伤底片等问题均影响最后的施工质厚需32mm),再在钢板相应部位开孔进行接管焊量。接,焊后整体进炉进行消应力处理。3修理方案的确定及施工过程针对上述难点问题逐一进行了现场核实,多方技术交流,排查问题，制定对策,谨慎、科学地编制3277加固弧形托架施工工艺，并充分考虑各项不确定因素制定了预案,使气化炉现场修理方案更加科学、规范、高效。图4 加强弧形板形貌最终修复方案及工艺步骤、方法确定如下。6)在设备外周组焊上厚度80mm、环宽200 mm、1)对锻件及简体受损伤部位进行材料的失效圆环内径比设备外径大40 mm的组对胎具一套,分析,以确定留用部分材料是否满足使用要求。在此胎具用于钢板焊缝组对时在筒体与环间打人锲需割除的简体钢板边缘及在靠近“Y”型锻件已发铁以使焊缝组对错边量得到控制。如图5所示。生变形的钢板处取样进行金相和力学性能试验,鍥铁并对“Y”型锻件进行现场金相观察和分析,以确定需更换钢板组对定位环留用材料符合相应要求。原设备2)在设备上划出切割线,对留用部分需与新板对接的部位进行曲率和变形情况测量，并用黄中国煤化工板纸裁出相应弧线与实物进行比对和修剪，以备TYHCNMHG新板卷弧和弧度调整之用。7)检查作业环境,对有碍作业的平台进行部3)在待修复的设备上按所画的切割线留10mm分切割,切割时需尽量确保复位时尚可利用。对设的切割余量，切割下损伤部位钢板，对切割线外备所在钢结构框架进行负载校核，起重梁及框架大氛肥2011年第34 卷负载强度薄弱处进行加固。4施工质量的控制8)在“Y”型环锻坡口的边缘衬焊上一圈基材1)因设备简体壁厚较厚(88mm)而现场不具为14Cr1MoR、厚度为4mm,且在背面堆焊有316L备使用r源进行焊缝检测条件,经与国家级科研机不锈钢焊接衬垫，衬垫在焊缝处需加工成利于焊构合作采用时差術射法超声波检测方法(TOFD)透的焊接槽(如图6所示),新的简体钢板吊装到替代常规射线检测,其对缺陷检出灵敏度更高。位后,先行组对环锻处的焊缝,再对其他部位进行2)控制工序质量,如坡口修磨后MT、PT检测、组对。内衬层PT检测、焊缝超声波检测等无- -漏项。3)焊缝的消氢处理及焊后热处理,采用远红外测温枪定时测温,严格按照热处理T.艺进行。4)设备修复完毕后需进行耐压试验,但考虑到充满水后的总重达260t,存在钢结构框架强度安全隐患,故依据TSGR0004--2009《固定式压力容器安全技术监察规程》中4.7.8条款要求,采取,第一次焊饰层焊接一基层焊道气液组合压力试验严格进行。14CrMo衬垫寺5)为确保试验过程中旧简体的塑性变形状况新板-和试压过程安全、可靠进行,委托山东大学对试压图6简体组对坡口尺寸全过程进行应力变测试，以确定过程中的变形量9)焊接前对焊缝两侧各260mm范围内预热至及确保试压过程中的安全操作。180~250C,对环锻与钢板之间的焊接垫进行焊接焊缝打底焊至约10mm厚后，再对2条纵缝及下5结论部I道环焊缝进行约10mm厚焊层的焊接，然后历经35d(事故发生至修复点炉)完成了计划再焊接上部环缝约30mm后对其进行中间热处6~7个月的检修项目,在确保设备安全、可靠运行理,同时焊接另3道焊缝基层近一半厚度后,用热的前提下,避免了给企业造成巨大的经济损失、磁粉对内侧进行检测后,在内部将堆焊层焊上,再修复后的气化炉投运后, T.艺操作稳定、设备按先焊上部环缝后焊另3道焊缝的顺序将基层全运行良好,至2011年8月利用大修期间对挖补部部焊完。,分按规范要求进行整体筒节更换，彻底消除不安10)堆焊层焊完后在焊基层的同时在内侧上部全隐患。从修复运行到再次进行简节整体更换,期至“Y”型环锻处、下部超出焊缝250mm的高度范间采取声发射在线检测技术多次采集设备运行中围整圈安装上履带式加热器，外侧加热器包裹要信号,反应良好。每次计划停炉小修时均对修理部求是:包括更换部位及上、下各250 mm高度范围位进行磁粉检测(MT)、超声波检测(UT)未发现异内的简节整圈,焊后立即进行消应力处理。常,修复方案相当成功。REPAIR APPROACHES FOR FAILED FURNACE OF GASIFIERLiu Hanyong, Li Dong, Yin Gaolei(Shandong Hualu Hengsheng Co., Ltd. , Dezhou 253024)A bstract : Operational errors on gasifier cause a creep rupture and deformation of furnace due to unex-pected high temperature, fortunately, the deterioration of extent and location of deformed barrel and material .of forgings are still controllable , after the uncertainties and difficulties in repair are analyzed it is decided loemploy a site patch approach and all the scheduled repair items ne中国煤化Icomplished onlyin 35 days (from the accident occurrence till to furmace ignition).YHCNMH GKey words :gasifer;site patch;repair scheme ;high temperature creep