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        碎煤熔渣氣化爐制造質(zhì)量控制

        2015-12-06 13:58:26張文娟
        云南化工 2015年3期
        關(guān)鍵詞:碎煤鼓風(fēng)熔渣

        張文娟

        (云南大為化工裝備制造有限公司,云南曲靖 655338)

        碎煤熔渣氣化爐制造質(zhì)量控制

        張文娟

        (云南大為化工裝備制造有限公司,云南曲靖 655338)

        根據(jù)碎煤熔渣加壓氣化爐制造過程中的質(zhì)量檢驗(yàn)控制措施,綜合論述了該設(shè)備的檢驗(yàn)的要點(diǎn)。

        氣化爐;碎煤;熔渣;壓力容器;制造;質(zhì)量控制

        近年來,碎煤熔渣氣化技術(shù)因其煤種適應(yīng)性廣,碳轉(zhuǎn)化率高,單爐生產(chǎn)能力大,維護(hù)工作量小和廢水處理簡單等諸多優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。但該技術(shù)的核心關(guān)鍵設(shè)備——?dú)饣癄t,因尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高而制作難度大。如何保證氣化爐的質(zhì)量,對制造環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制和制成品的質(zhì)量檢驗(yàn)都需要解決一些難題。為此,本文根據(jù)我公司開發(fā)研制的φ4400碎煤熔渣加壓氣化爐的制造經(jīng)驗(yàn),對氣化爐制造質(zhì)量的影響因素、制造過程中的質(zhì)量控制和檢驗(yàn)檢測方法等進(jìn)行論述,為同類產(chǎn)品的制造提供參考。

        1 氣化爐的結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù)

        1.1 氣化爐的結(jié)構(gòu)

        碎煤熔渣加壓氣化爐的結(jié)構(gòu)見圖1所示。

        1.2 主要技術(shù)參數(shù)

        碎煤熔渣加壓氣化爐的主要技術(shù)參數(shù)見表1所示。

        2 氣化爐主要材料的要求

        2.1 受壓元件和焊接材料

        對受壓元件和焊接材料的質(zhì)量證明書、實(shí)物

        圖1 碎煤熔渣氣化爐示意圖Fig.1 Schematic diagram of a coal gasification furnace slag

        表1 氣化爐主要技術(shù)參數(shù)表Tab le 1 Gasifier main technical parameters

        和材料復(fù)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行檢查確認(rèn),包括:

        1)檢查母材表面質(zhì)量,不得有腐蝕、裂紋、氣泡、結(jié)疤、折疊、夾雜、分層等情況;

        2)檢查材料的型號、牌號,材料的化學(xué)成分、機(jī)械性能、耐蝕性,材料的供貨狀態(tài),超聲檢測級別等是否符合要求。

        2.2 外殼鋼板

        外殼材料13MnNiMoR的化學(xué)成份、機(jī)械性能及沖擊值應(yīng)符合GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼板》中的相關(guān)要求,供貨狀態(tài)應(yīng)為正火+回火。逐張超聲檢測復(fù)驗(yàn)(可記錄的),應(yīng)符合JB/T4730.3-2005中規(guī)定的Ⅱ級,檢測技術(shù)等級不低于B級?;瘜W(xué)成份滿足w(C)≤0.25%、w(S)≤0.035%、w(P)≤0.035%。材料的機(jī)械性能還應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)溫度下的拉伸試驗(yàn),其值符合GB713-2008表3中的要求;V形缺口試驗(yàn)溫度為0℃,驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為3個試樣的沖擊功平均值≥54 J。

        3 內(nèi)、外殼筒體制造質(zhì)量的檢驗(yàn)

        筒體的制造質(zhì)量,除了要保證焊縫的焊接質(zhì)量外,筒體組對的錯邊量,筒體的棱角度、圓度和直線度也是其重要的質(zhì)量指標(biāo)。

        3.1 筒體幾何尺寸的控制與檢測

        筒體下料時(shí),長度方向應(yīng)加放焊接收縮余量,各筒節(jié)高度之和盡可能接近筒體長度允許的正偏差,尺寸的測量應(yīng)使用計(jì)量合格的同一量具;應(yīng)采用數(shù)控切割機(jī)下料、機(jī)械加工坡口,保證尺寸的精確。下料后,除檢測鋼板的長度和寬度尺寸外,特別要嚴(yán)格控制鋼板對角線公差≤3 mm。輥卷成形后,先焊接縱焊縫,再在卷板機(jī)上進(jìn)行輥卷校圓。校圓后,測量筒體外周長尺寸,確保內(nèi)、外殼筒體的內(nèi)徑尺寸符合圖樣的規(guī)定。

        3.2 筒體圓度的控制

        單個筒節(jié)校圓后,用測距儀測量每個筒節(jié)同一斷面上的最大內(nèi)徑與最小內(nèi)徑,其差值應(yīng)控制在10mm范圍內(nèi)。檢查合格的筒節(jié)應(yīng)立置,兩端用撐圓工裝支撐,以防止變形。與下部內(nèi)封頭相焊端的內(nèi)殼筒節(jié)成型校圓后進(jìn)行二次劃線:將該筒節(jié)置于平臺上,使筒壁與平臺表面垂直;在該筒節(jié)內(nèi)壁離端口50 mm處劃線,保證兩端50 mm處基準(zhǔn)線與平臺平面的平行度允差小于0.5mm;同時(shí),將與封頭相焊端的筒節(jié)內(nèi)50 mm線劃出,作為內(nèi)徑劃線組焊用基準(zhǔn),并做清晰標(biāo)記。這些工序主要是控制筒體的直徑偏差、同一斷面上的最大內(nèi)徑與最小內(nèi)徑之差以及筒節(jié)端面與軸線的垂直度偏差,然后將單個筒節(jié)組對焊接成筒體。筒體的裝配過程中主要控制環(huán)焊縫的錯邊量、相鄰?fù)补?jié)的直線度,從而保證設(shè)備合攏后筒體的直線度。

        3.3 筒體錯邊量的檢驗(yàn)

        焊縫錯邊量為焊縫兩側(cè)焊趾處母材相互錯開的高度。該焊縫錯邊量與容器制造過程中筒

        體組對時(shí)的對口錯邊量是兩個概念,其值也不盡相同。由于焊縫兩側(cè)母材的表面不可避免地存在著曲率的變化、表面的不平整,甚至存在飛濺、局部變形等缺陷,要準(zhǔn)確測得焊縫錯邊量的大小并非易事。為此,在焊縫錯邊量的檢測中應(yīng)注意幾點(diǎn):a)檢測前應(yīng)首先檢查設(shè)備上所有焊縫(目測),分別找出縱焊縫和環(huán)焊縫上錯邊量最大值所處的部位,必要時(shí)可標(biāo)上記號;b)測量錯邊量前應(yīng)清除焊縫兩側(cè)的飛濺等可能影響測量結(jié)果的缺陷;c)對不等厚板材相焊的焊縫,其錯邊量的測量應(yīng)扣除兩板厚度差的影響。若厚板側(cè)已被削成一定的斜度,則厚板側(cè)的厚度應(yīng)為厚板側(cè)母材在焊趾處的實(shí)際厚度:可通過測厚或根據(jù)兩板厚度差、削薄斜度和焊縫寬度確定。需要注意的是,在測量時(shí),如果在厚板側(cè)母材高于薄板側(cè)母材的一側(cè)測量時(shí),則錯邊量應(yīng)減去兩板厚度差;而在薄板母材高于厚板側(cè)母材的一側(cè)測量時(shí),則測量值即為錯邊量,無需再減去兩板厚度差。

        3.4 筒體棱角度的檢驗(yàn)

        “棱角度”在GB150標(biāo)準(zhǔn)中稱為“因焊接在環(huán)向(或軸向)形成的棱角”,但所給出的只是不同時(shí)存在錯邊量的一種特殊情形。當(dāng)焊縫在某處同時(shí)存在錯邊量和棱角度時(shí),為確定棱角度的大小,在測量棱角度時(shí),應(yīng)取焊縫兩側(cè)實(shí)測值的平均值作為該處的棱角度,這樣也可使得在筒體內(nèi)、外側(cè)測得的棱角度值相一致。此外,在棱角度的測量中,由于采用了具有一定長度或弦長的樣板進(jìn)行,而焊縫兩側(cè)則因各種原因,常常與其標(biāo)準(zhǔn)樣板曲面在一較寬的范圍內(nèi)存在偏差。這樣,棱角度的測量值就與樣板的長度(或弦長)有著直接的關(guān)系。在測量環(huán)向、軸向形成的焊縫棱角度時(shí),所用樣板的弦長應(yīng)為筒體內(nèi)直徑Di/6,且不小于300 mm的內(nèi)樣板(或外樣板),其棱角E值不得大于壁厚δs/10+2,且不大于5 mm[1]。

        4 焊接質(zhì)量控制與檢驗(yàn)

        4.1 對接接頭焊接質(zhì)量控制

        針對殼體材料(13MnNiMoR)焊后易產(chǎn)生裂紋、熱影響區(qū)受熱容易晶粒增大降低韌性的特點(diǎn),在制造過程中,應(yīng)每天多次現(xiàn)場巡查焊接工藝的執(zhí)行情況。重點(diǎn)檢查焊前預(yù)熱溫度及焊后消氫情況:焊前預(yù)熱溫度不能低于150℃,層間溫度不能低于150℃,但也不能高于250℃;焊后立即進(jìn)行消氫熱處理。在殼體上焊接的附件(包括制造期間供臨時(shí)用的附件),焊接時(shí)都應(yīng)預(yù)熱。

        4.2 堆焊質(zhì)量檢驗(yàn)

        氣化爐在運(yùn)行時(shí),內(nèi)筒體下部,即排渣口至內(nèi)筒體高度為2 881 mm范圍內(nèi),充滿了高溫熔渣。為了降低熔渣對內(nèi)筒體的磨損以及對內(nèi)殼筒體和內(nèi)錐形封頭的腐蝕,要求在內(nèi)壁堆焊3mm厚904 L不銹鋼層(見圖2、圖3),且堆焊厚度要均勻,最厚與最薄之差不大于1mm。為此,應(yīng)加強(qiáng)堆焊質(zhì)量的檢驗(yàn):

        a)基層材料內(nèi)表面進(jìn)行噴沙及打磨(用磨光機(jī)),清除表面的油跡和銹蝕。內(nèi)表面應(yīng)呈現(xiàn)金屬光澤,并對內(nèi)表面待堆焊面進(jìn)行100%磁粉檢測,符合JB/T4730.4-2005中規(guī)定的Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)。

        b)為保證優(yōu)良的耐蝕性能和防止產(chǎn)生熱裂紋,重點(diǎn)檢查堆焊焊接電流和焊接速度。必須采用小規(guī)范、小電流、快速焊接,壓道搭接要大于等于50%。

        架空地線,簡稱地線、避雷線,是避免架空輸電線路遭受雷擊的線路裝置。一般情況下,地線與輸電線路架設(shè)在同一段桿塔之間,輸電線路當(dāng)中的電流產(chǎn)生的磁場在架空地線上感應(yīng)出電壓,它的大小同輸電線路當(dāng)中的電流和三相導(dǎo)線相互之間所形成的互感成正比關(guān)系,相當(dāng)于在輸電線路上沿縱向串接了一個磁感應(yīng)電勢Em。

        c)堆焊層厚度應(yīng)均勻,最厚與最薄之差不大于1mm;堆焊層厚度不小于3 mm,堆焊層表面無飛濺、氣孔、夾渣等缺陷。

        e)堆焊層表面按JB/T4730.5-2005進(jìn)行100%PT檢測,Ⅰ級合格。

        f)堆焊層表面進(jìn)行酸洗。所形成的鈍化膜采用1 g赤血鹽+3 mL 65% ~85%HNO3+100 mL水溶液,用濾紙浸漬后,貼附于待測表面,或直接將溶液涂刷于待測表面,檢驗(yàn)結(jié)果為表面無藍(lán)點(diǎn)即合格。

        圖2 內(nèi)錐形封頭堆焊示意圖Fig.2 Schematic diagram of inner tapered headswelding

        圖3 內(nèi)殼筒體內(nèi)壁堆焊示意圖Fig.3 Schematic diagram of inner shell cylinder wallwelding

        5 爐體下部鼓風(fēng)口與設(shè)備中心線夾角的檢測

        氣化爐爐體下部共設(shè)有6個鼓風(fēng)口,見圖4。6個鼓風(fēng)口沿爐體均布設(shè)置,且6個鼓風(fēng)口的中心線與設(shè)備中心線的夾角為16°±5°。設(shè)計(jì)要求:組焊后6個鼓風(fēng)口的中心線與設(shè)備中心線交在一點(diǎn)。設(shè)計(jì)要求較為苛刻,因?yàn)榻庸芎附哟嬖诤附幼冃危偌由现圃煺`差。要保證設(shè)計(jì)要求,就必須設(shè)計(jì)工裝,并采用一個有效的檢測方法。經(jīng)研究探討,采用定位調(diào)整座和激光對中孔座的組對工裝進(jìn)行6個鼓風(fēng)口的組對焊接,其方案如下:

        以設(shè)備下法蘭密封面為定位基準(zhǔn)面,采用10#槽鋼并在槽鋼鉆孔后與下法蘭用螺栓連接,這保證了定位基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。然后在槽鋼上焊接鋼管,并采用筋板加固鋼管,防止鋼管使用過程中產(chǎn)生變形。在鋼管上方焊接一塊φ200的頂板,在頂板上表面確定其圓心,以該圓心劃φ5mm的圓作為檢測圓。當(dāng)6個鼓風(fēng)口與爐體組裝后,進(jìn)行下列檢測:a)用樣板檢驗(yàn)6個鼓風(fēng)口與設(shè)備橫截夾角為16°±5°,且6個鼓風(fēng)口中心線應(yīng)交于筒體中心線的同一點(diǎn);檢查接管與爐體外表面的外伸長度,接管左、右方的水平度。b)采用側(cè)距儀的激光源通過激光對中孔座向設(shè)備內(nèi)的頂板中心圓進(jìn)行檢測,確保激光投射在φ5mm的圓內(nèi)。c)法蘭螺栓孔與設(shè)備主軸線跨中布置。d)6個鼓風(fēng)口與爐體焊縫電焊牢固進(jìn)行焊接。e)焊后用同樣的方法對6個鼓風(fēng)口進(jìn)行檢測,滿足圖樣和標(biāo)準(zhǔn)要求。

        液壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)壓力容器制造質(zhì)量的重要手段,其目的在于發(fā)現(xiàn)壓力容器潛在缺陷和檢驗(yàn)壓力容器的強(qiáng)度。

        a)介質(zhì)溫度不得低于15℃;

        b)壓力表精度不得低于1.6級,壓力表盤的刻度值應(yīng)當(dāng)為設(shè)計(jì)壓力的1.5至3倍,表盤直徑不得小于100 mm,并經(jīng)校驗(yàn)合格,2個壓力表量程應(yīng)相同;

        c)壓力試驗(yàn)前,緊固所有連接螺栓;

        圖4 6個鼓風(fēng)口組對示意圖Fig.4 Schematic diagram of 6 tuyere group

        d)液壓試驗(yàn)場地必須有安全可靠的安全防護(hù)措施,經(jīng)安全環(huán)保設(shè)備管理人員到場檢查、監(jiān)督,劃出液壓試驗(yàn)區(qū)域并設(shè)置警戒線,懸掛明顯標(biāo)識,嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入。

        5.2 試驗(yàn)程序

        首先對氣化爐內(nèi)筒進(jìn)行水壓試驗(yàn),試驗(yàn)壓力為0.25 MPa(內(nèi)筒承受外壓)。試驗(yàn)過程中,應(yīng)保持容器觀察表面干燥,保持足夠長的時(shí)間對所有焊縫和連接部位進(jìn)行檢查。檢查期間壓力應(yīng)保持不變。

        外殼和內(nèi)筒連通后以6.52 MPa的表壓進(jìn)行水壓試驗(yàn)。外殼和內(nèi)筒應(yīng)各裝有2塊壓力表;緩慢加壓且保證兩腔同步;加壓或卸壓、排液時(shí)都應(yīng)始終保持:內(nèi)筒壓力-外殼壓力≤0.25 MPa;試驗(yàn)壓力升壓過程應(yīng)緩慢逐級升至設(shè)計(jì)壓力(5.1 MPa),每級保壓3~5 min;確認(rèn)無泄漏后,繼續(xù)升壓至規(guī)定的試驗(yàn)壓力(6.52 MPa),保壓30min后將壓力降至設(shè)計(jì)壓力(5.1 MPa);設(shè)計(jì)壓力保壓進(jìn)行檢查,保壓時(shí)間足夠長,查期間壓力應(yīng)保持不變。

        5.3 液壓試驗(yàn)合格標(biāo)準(zhǔn)

        a)無泄漏;

        b)無可見的變形;

        c)試驗(yàn)過程中無異常的響聲。

        6 結(jié)語

        碎煤熔渣加壓氣化爐的質(zhì)量控制,其重點(diǎn)是控制內(nèi)、外殼體的同一斷面上的最大內(nèi)徑與最小內(nèi)徑之差、棱角度、筒體組對的對口錯邊量、接焊質(zhì)量、6個鼓風(fēng)口與設(shè)備橫截夾角及容器的耐壓試驗(yàn)。除常規(guī)的壓力容器檢驗(yàn)檢測方法外,采用定位調(diào)整座和激光對中孔座的組對工裝,進(jìn)行6個鼓風(fēng)口的組對焊接和檢測是確保6個鼓風(fēng)口的中心線與設(shè)備中心線的夾角為16°±5°,且與設(shè)備中心線交在一點(diǎn)的有效方法。

        [1] GB150.1~150.4-2011,壓力容器[S].

        [2] TSG R0004-2009,固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].

        Quality Control of Coal Gasifier Slag Manufacturing

        ZHANG Wen-juan

        (Yunnan Dawei Chemical Equipment Manufacturing Co.,Qujing 655338,China)

        According to quality inspection process in themanufacturing processofa coal gasifier slag,themain points of themanufacturing inspection and testof the apparatuswere comprehensively discussed.

        gasifier;coal;slag;pressure vessel;manufacturing;quality control

        TQ050

        A

        1004-275X(2015)03-0062-05

        12.3969/j.issn.1004-275X.2015.03.018

        收稿:2015-02-26

        張文娟(1972-),女,工程師,主要從事壓力容器檢驗(yàn)工作。

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