楊春玲

【摘要】設(shè)備轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器是制氫裝置的關(guān)鍵設(shè)備，并在高溫臨氫環(huán)境中運(yùn)行，工況復(fù)雜，對安全性能要求較高。施工及使用過程中易出現(xiàn)焊縫裂紋、局部過燒、襯里脫落等技術(shù)難題，因此對容器的制造、焊接過程控制及檢驗、驗收及使用提出了更高的要求。

【關(guān)鍵詞】耐熱；焊接；裂紋；襯里

0引言

轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器是制氫裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，椎體段材質(zhì)UNSN08810，管板材質(zhì)15CrMoR，屬于低碳耐熱鋼，預(yù)制過程中焊縫易出現(xiàn)裂紋，使用過程中入口管箱局部發(fā)生過熱而出現(xiàn)局部脫落等問題，影響轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器正常運(yùn)轉(zhuǎn)及使用壽命。

1工程概況

我廠承攬的某項目設(shè)備轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器(E2201),外形尺寸為Φ1400/Φ1100×9762，殼體壁厚32、28mm鋼板，筒體材質(zhì)Q345R，椎體段材質(zhì)UNSN08810，管板材質(zhì)15CrMoR。設(shè)計壓力殼程4.4MPa，管程2.9 MPa，屬于Ⅲ類壓力容器。

2易出現(xiàn)的問題及控制措施

2.1設(shè)備易出現(xiàn)的問題

2.1.1設(shè)備管板母材存在縱向和橫向裂紋

2.1.2管板與換熱管連接焊縫存在環(huán)向裂紋。以上問題易引起管程與殼程介質(zhì)部分混合，影響設(shè)備正常使用，需保證管板母材及焊縫的質(zhì)量

2.1.3前后管箱的襯里部分出現(xiàn)損壞

2.1.4進(jìn)口端設(shè)備與三通連接焊縫的熱影響區(qū)易有沿焊縫（距焊縫2～3mm）分布的環(huán)向裂紋

2.2控制措施

2.2.1材料控制

管板材料15CrMoR要符合GB713的規(guī)定，并采用電爐冶煉。使用狀態(tài)為正火加回火。換熱管制造前要逐根進(jìn)行渦流檢測。

鋼板材料15CrMoR要逐張進(jìn)行超聲檢測，符合JB/T4730中Ⅰ級合格。

換熱管用材料15CrMo要符合GB/T9948《石油裂化用無縫鋼管》的規(guī)定。采用較高級冷拔無縫鋼管，每根管子不得拼接。

襯里材料為氧化鋁空心球混凝土，主要成分符合相關(guān)技術(shù)要求。

陶瓷套管主要化學(xué)成分及材料密度要符合相關(guān)技術(shù)要求。

2.2.2施工過程控制

（1）對于所有鉻-鉬鋼火焰切割制備的焊接坡口表面，其熱影響區(qū)須用機(jī)加工方法切除，所有受壓部件的焊接坡口表面，均要進(jìn)行磁粉或滲透檢測。

（2）換熱管與管板焊接前要預(yù)熱，焊接采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊，焊接接頭焊兩道（互為相反），起弧位置錯開180°，焊口按JB/T4730作PT檢測，檢測合格后進(jìn)行熱處理。

（3）焊條必須嚴(yán)格按照程序進(jìn)行使用和保管，本次返修選用R307焊條，焊條在使用前進(jìn)行350℃ⅹ1h烘干，然后保存在120℃的恒溫箱中。焊工施焊過程中，必須采用保溫桶。

（4）用磨光機(jī)將缺陷部分磨除，露出金屬光澤。修補(bǔ)處刨出緩沖槽，使之與母材圓滑過渡。

（5）打底焊條采用Φ3.2mm,焊接電流90-100A ，電壓20-22V填充焊條Φ4mm，焊接電流140-170A ，電壓22-25V。

（6）焊接時要控制線能量，采用多道焊，各焊道之間的接頭錯開至少20mm。并控制層間溫度不超過80℃。焊接過程中不要連續(xù)施焊，避免焊接時溫度過高。

（7）管板與連接段的連接焊縫焊接完成后進(jìn)行局部熱處理，換熱管與管板焊接完后進(jìn)行局部熱處理，殼體與連接段的連接焊縫焊接完成后進(jìn)行局部熱處理。熱處理時嚴(yán)格按熱處理工藝卡進(jìn)行。

（8）最終熱處理后，15CrMo承壓部件上不得再進(jìn)行焊接。

（9）管束按照圖樣預(yù)制完檢測合格后以4.35 MPa試水壓，殼程試水壓6.32Mpa。水壓試驗時，水溫不得低于15℃。管程試壓用水要嚴(yán)格控制水中氯離子含量不超過25mg/l，水壓試驗后，要將水漬清除干凈，并保持干燥。

（10）水壓試驗符合情況為合格：a.發(fā)生器無可見的變形。b.試驗過程中無異常的響聲。

2.2.3檢驗要求

水壓試驗合格后，要對承壓焊接接頭總長度的20%進(jìn)行UT檢測，對焊接接頭（包括全部接管與筒體或封頭間焊接接頭）進(jìn)行MT檢測，符合JB/T4730-2005Ⅰ級合格，若發(fā)現(xiàn)不合格焊接接頭要100%檢測。

2.2.4襯里施工

襯里施工要在水壓合格后進(jìn)行，襯里前要將設(shè)備內(nèi)壁徹底吹干，并噴砂除銹。襯里的施工要參照襯里生產(chǎn)廠家提供的施工技術(shù)要求進(jìn)行，并經(jīng)設(shè)計方確認(rèn)后方可施工。

2.3在開工運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器入口管箱局部發(fā)生過熱現(xiàn)象，局部過熱處溫度340℃~400℃，超過管程設(shè)計溫度300℃，導(dǎo)致管箱筒體局部過熱。經(jīng)過原因分析主要是因為管箱襯里損壞，烘爐溫度及升溫、降溫速度不合適造成的。因此，需要及時調(diào)整烘爐曲線，并采取一些相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施：每層澆注料襯里施工后應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)應(yīng)根據(jù)澆注料生產(chǎn)廠商的要求進(jìn)行。當(dāng)無要求時，襯里初凝后（即用手輕捺襯里表面不沾手時）即應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間至少延續(xù)24h,每30 min左右用水噴淋一次，可根據(jù)氣候條件適當(dāng)增減噴淋次數(shù)；嚴(yán)禁用蒸汽養(yǎng)護(hù)，噴水養(yǎng)護(hù)期間不宜用草袋等物遮蓋；襯里養(yǎng)護(hù)完畢應(yīng)再經(jīng)48h自然干燥后，方可搬動和吊裝；澆注料襯里養(yǎng)護(hù)完畢后，環(huán)境溫度仍應(yīng)保持在5℃以上，并至少應(yīng)經(jīng)5天的自然干燥后方可進(jìn)行烘爐； 烘爐時爐管內(nèi)應(yīng)先通入蒸汽，暖爐1-2天，即可點燃燃燒器。烘爐時宜采用氣體燃料。 烘爐過程中，升溫應(yīng)均勻，升溫速度應(yīng)按生產(chǎn)廠商的規(guī)定烘爐曲線進(jìn)行。烘爐過程中，爐管出口的蒸汽溫度為：碳鋼爐管不超過350℃，鉻鉬鋼爐管不超過450℃。烘爐后應(yīng)對襯里進(jìn)行全面的檢查，并做好檢查記錄。如有損壞應(yīng)及時分析原因并加以修補(bǔ)。另外應(yīng)增加臨時降溫設(shè)施，然后停工檢修，打開人孔蓋，進(jìn)入管箱內(nèi)部檢查襯里護(hù)板是否鼓包，更換內(nèi)襯，檢驗過熱處材質(zhì)、焊縫是否已產(chǎn)生缺陷。如有缺陷，去除缺陷范圍內(nèi)原有襯里，重新砌筑。

3結(jié)束語

設(shè)備完工后經(jīng)過終檢，保證了轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器焊縫及襯里的完整性，解決了制氫裝置轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器的入口管箱局部發(fā)生過熱難題及焊縫裂紋問題，保證了轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少了襯里的重復(fù)施工，提高了用戶滿意率。而且將這些經(jīng)驗應(yīng)用在其他轉(zhuǎn)化氣蒸汽發(fā)生器的制造中，為今后類似產(chǎn)品的制造工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)提供借鑒方法。

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［５］GB151-1999 管殼式換熱器[S].

［責(zé)任編輯：薛俊歌］