檢驗(yàn)與修復(fù)冷壁氣化爐頸部法蘭開裂后的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)魏剛李輝2(1.中國(guó)石化鎮(zhèn)海煉化公司浙江寧波315207 ;2.化學(xué)工業(yè)設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心江蘇南京210024)摘要淺析了法蘭開裂原因,介紹了為修復(fù)所進(jìn)行的施工技術(shù)準(zhǔn)備、工裝機(jī)具研制以及修復(fù)過程。關(guān)鍵詞:氣化爐裂紋現(xiàn)場(chǎng)修復(fù).中圖分類號(hào):TQ051文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1001 - 4837 2004 )1- 0052- 04Spot Repaired after Flange of Gasify Furnace CrackedWEI Gang' LI Hui?( 1. Sinopec Zhenhai Refining & Chemical Co. Ltd. , Ningbo 315207 ,China ;2. Quality Supervisory Centre of Chemical Equipment ,Nanjing 210024 ,China )Abstract :This article analysed the cause of flange cracked ,introduced technical preparative , tools fabricatedand reparative process .Key words gasify furmace icracks ispot repaired25mm的裂紋30余條(見圖2).1前言頸部法蘭蓋某公司化肥裝置合成工段4112-F1-2氣化頸部法蘭》爐是從日本引進(jìn)的高溫高壓冷壁氣化爐,上段為燃上球體~燒室下段為急冷室燃燒室殼體主材為SCMV3 ,頸絕熱層、部法蘭和法蘭蓋的主材均為SFHV23B燃燒室內(nèi)部襯砌CX - AWP型耐火磚。氣化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖1。中2089 2氣化爐的主要技術(shù)參數(shù)如下:設(shè)計(jì)壓力/操作壓力9.6 MPa/ 8.7 MPa;設(shè)計(jì)溫度/操作溫度:燃燒室1450 C/1350 C ,急冷室275 C/262 C ;|試驗(yàn)壓力水壓14.4 MPa氨氣密9.6 MPa;設(shè)備規(guī)格:設(shè)備內(nèi)徑x(殼體厚度+襯里厚度)中國(guó)煤化工聲x設(shè)備總長(zhǎng)=02089x(94/87+359)x8462mmo1990年12月中旬裝置停工小修期間折卸氣化MYHCNMHGE爐頂部人孔蓋螺栓時(shí)頸部法蘭蓋意外脆裂進(jìn)爐檢查發(fā)現(xiàn)爐口部位耐火材料已損壞脫落,頸部法蘭環(huán)圖1氣化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖形內(nèi)直角兩側(cè)發(fā)現(xiàn)寬度不大于0.1mm、長(zhǎng)度不超出氣化爐是由高壓容器和耐火材料組合構(gòu)成爐第21卷第1期玉力容器總第134期內(nèi)主要介質(zhì)為45.7%的CO、46.6%的H2以及少量和密封面部位堆焊了厚度不小于6 mm的TP.309LCO2和H2S等氣體。工作時(shí)爐頂?shù)箲业募訜釤焱? TP.347L雙層不銹鋼。下噴火在燃燒室中下游部位產(chǎn)生的爐膛溫度約為3施工準(zhǔn)備1250~1450C，爐口部位的爐膛溫度大致為550~750C經(jīng)耐火材料絕熱后的正常爐壁溫度應(yīng)低于現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的方法具有工期短、成本低缺點(diǎn)是球250 C。但是耐火材料損壞脫落后,爐體金屬直接殼上的環(huán)形窄間隙對(duì)接坡口手工氣割再砂輪打磨,暴露在550~ 750 C的氣流中從而造成爐壁材質(zhì)劣坡口形狀尺寸較差,且焊接不宜采用自動(dòng)焊頸部法化。蘭更換后的水平度和同軸度不易保證。加熱燒嘴懸置在頸部法蘭蓋上,頸部法蘭水平度的好壞對(duì)氣化爐運(yùn)行狀態(tài)有影響。為此決定上焊縫球殼的切割采用自動(dòng)切割機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)接坡口(見圖4 )的加工采用動(dòng)力頭。裂紋圖2開裂部位示意圖2修復(fù)方案2.1 修復(fù)方案選擇若將氣化爐吊運(yùn)到制造廠修復(fù)工期長(zhǎng)費(fèi)用大,圖4坡口形式因此決定現(xiàn)場(chǎng)修復(fù),即頸部法蘭連同部分上球體割3.1 現(xiàn)場(chǎng)加工用大型動(dòng)力頭研制除更換。動(dòng)力頭最大加工直徑達(dá)01300 mm由液壓馬達(dá)2.2新舊 頸部法蘭結(jié)構(gòu)區(qū)別驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿減速器減速后帶動(dòng)走刀機(jī)構(gòu)使得小新頸部法蘭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),做了以下四處改進(jìn):刀架能同時(shí)在水平和垂直兩個(gè)方向進(jìn)行自動(dòng)走刀。(1)改善了球殼和頸部法蘭的連接形式另外考慮到現(xiàn)場(chǎng)加工的需要小刀架上設(shè)有切削位原氣化爐上球殼和頸部法蘭之間采用角焊縫連置粗調(diào)機(jī)構(gòu)減速器上設(shè)有手動(dòng)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)。手動(dòng)/自接形式連接處存在較大的局部應(yīng)力。新頸部法蘭動(dòng)兩種進(jìn)刀模式可以通過撥柄進(jìn)行切換。動(dòng)力頭結(jié)設(shè)計(jì)時(shí)取消了角焊縫,改為有光滑圓弧過渡的整體構(gòu)示意圖見圖5。結(jié)構(gòu)(見圖3)手動(dòng)進(jìn)刀盤-上減速器6.粗調(diào)盤正支提暗E---徑向白動(dòng)走刀機(jī)構(gòu)十基準(zhǔn)環(huán)0222二走刀機(jī)構(gòu)蘇42圖3新頸部法 蘭結(jié)構(gòu)圖5動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)示意圖(2)圓滑過渡了頸部法蘭內(nèi)直角3.2切割方法的對(duì)比試驗(yàn)原氣化爐頸部法蘭內(nèi)直角相當(dāng)于尖角結(jié)構(gòu)新在材質(zhì)相近的60mm厚15CrMo鋼板上對(duì)等離頸部法蘭設(shè)計(jì)時(shí)將直角改為半徑為30mm的圓滑過子和氣割兩種方法進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。渡形式緩解了直角處的局部應(yīng)力集中。從試驗(yàn)結(jié)果看等離子切割熱影響區(qū)較氣割小(3采用了性能更好的材料(見圖6)對(duì)坡口機(jī)加T有利,但其切割截面為前窄新頸部法蘭材質(zhì)由SFHV23B鋼改進(jìn)為2.25Cr后寬H中國(guó)煤化工示操作中較難控制須-1Mo鋼鍛件提高了法蘭的高溫強(qiáng)度、蠕變斷裂強(qiáng)留出c N M H G而對(duì)比后選擇氧- -乙度以及抵抗高溫氫腐蝕和氫脆等的性能。炔氣割。(4 )增加了不銹鋼堆焊層取割縫寬度△=5 mm熱影響區(qū)寬度為6 mm ,為有效防止高溫氫腐蝕新頸部法蘭的內(nèi)表面制定出的具有最少車削量的切割方案如圖8所示。53.CPVT冷壁氣化爐頸部法蘭開裂后的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)Vol21. Nol 2004表1氣割和等離子 切割對(duì)比試驗(yàn)試驗(yàn)方法切割設(shè)備切割速度( mn/min)|割縫寬度( mm)|熱影響區(qū)( mm )切口表面質(zhì)量氣割CG1- 30130~ 1504~5≤5~6.割面為直線光潔平滑等離子G120- 60.≤4~5割面為波浪線基本光滑到基準(zhǔn)環(huán)上,作為上球體切割、坡口機(jī)加工及新頸部260 F法蘭組對(duì)時(shí)的統(tǒng)一基準(zhǔn)。鋼管智200基準(zhǔn)環(huán)圈了頸部法蘭千分表河調(diào)管卡140-彈性劃線頭05圖9基準(zhǔn)環(huán)和找正劃線工裝距割口邊續(xù)k距離/mm( 2 )氣割軌道圖6熱影響區(qū)硬度分布曲線在基準(zhǔn)環(huán)上表面有兩條車制的同心圓凸軌氣割機(jī)可沿軌道進(jìn)行高精度的切割操作。( 3動(dòng)力頭固定架基準(zhǔn)環(huán)也是動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)的組成部分,通過連接螺栓和定位銷能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力頭和基準(zhǔn)環(huán)間的快速拆圖7截面 形狀對(duì)比裝和精確復(fù)位。3.5找正、 劃線工裝設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面找正、劃線工裝主要由底圈、可調(diào)鋼管架、千分迎坡口位置線表及彈性劃線頭四部分組成圖9)底圈兩側(cè)面為梯形,尺寸和梯形密封槽正好-致。鋼管上嵌有軸向直齒,管間采用帶調(diào)節(jié)齒的管坡口檢驗(yàn)線卡連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手柄鋼管間迅即產(chǎn)生相對(duì)位移。第一次氣割線彈性劃線頭劃線時(shí)能自動(dòng)對(duì)拼焊球殼表面不平處進(jìn)第二次氣割線行軸向補(bǔ)償。41234.8 氣割禁止線4現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)圖8切割工作圖3.3氣割機(jī)改造4.1去氫處理切割需要?dú)飧顧C(jī)能自動(dòng)繞行,但現(xiàn)成的氣割機(jī)為消除殘余氫對(duì)氣割和焊接的影響，在上球體只能走直線方向。對(duì)氣割機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析后將兩切割和焊接區(qū)域,內(nèi)側(cè)均布八塊10kW的電紅外加只被動(dòng)輪由固定軸結(jié)構(gòu)改造為360* 活動(dòng)軸結(jié)構(gòu),兩熱器外側(cè)表面裹保溫石棉進(jìn)行300~350 Cx4 h只主動(dòng)輪由同軸相連結(jié)構(gòu)改造為差動(dòng)調(diào)速結(jié)構(gòu)。改去氫處理。造后的氣割機(jī)能夠沿圓弧軌道穩(wěn)定運(yùn)行。4.2基準(zhǔn)環(huán)安裝找正3.4基準(zhǔn)環(huán)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)環(huán)外側(cè)有四塊均布的凸塊通過調(diào)整凸塊上球體坡口的切割、機(jī)加工及新頸部法蘭安裝上的連接和調(diào)整螺栓基準(zhǔn)環(huán)可精確定位在裝置框需要統(tǒng)一基準(zhǔn)為此設(shè)計(jì)了一個(gè)多功能圓環(huán)形軌道架的中國(guó)煤化工(見圖9)4.3YHCNMHG(1)統(tǒng)一基準(zhǔn)切割分二次完成第一次粗切割將原頸部法蘭以梯形槽密封面為基準(zhǔn)通過適當(dāng)工裝可以將切除吊走,第二次精確切割使得尺寸到位、割面光原頸部法蘭的位置數(shù)據(jù)(水平度、同軸度、標(biāo)高)轉(zhuǎn)移潔。54 ●第21卷第1期玉力容器總第134期切割時(shí)割槍與基準(zhǔn)環(huán)上表面成67_(樣板檢過2 mm部分,用角向砂輪按1 3的比例打磨過渡查)中性火焰,切割速度為130~ 150 mm/min，起點(diǎn)(圖11》采用從割線上方往下引火焰的方法。4.4坡口機(jī)加工加工分三階段完成。第一階段采用手動(dòng)進(jìn)刀,削掉氣割表層實(shí)測(cè)硬度高達(dá)HB310左右的淬硬金屬A )第二階段采用自動(dòng)進(jìn)刀車掉內(nèi)層金屬( B);打磨處'第三階段采用手動(dòng)進(jìn)刀,用成形刀鏜出坡口底部的圖11打磨示意圖R8圓弧C)切削示意圖見圖10。氣化爐屬于三類容器現(xiàn)場(chǎng)焊接委托上鍋廠承擔(dān)。焊接使用GZH- 1型焊機(jī),04 mmUS52lS焊絲和PF- 200焊劑,預(yù)熱溫度200~250 C焊接電流/i350~450 A焊接電壓26~34 V焊速300 ~ 450 mm/3iilmino自動(dòng)焊前先用TGS - 2CM02.4 mm焊絲手工氬弧焊打底然后用CMA- 106N04 mm焊條堆焊三層。自動(dòng)焊后用電紅外加熱器進(jìn)行690+20 Cx3圖10切削示意圖h的熱處理。4.5新頸部法 蘭組焊加工到坡口鈍邊位置時(shí),由于拼瓣球體形狀不5主要修復(fù)指標(biāo)評(píng)估規(guī)則加工后的實(shí)際鈍邊尺寸為2~ 11 mm ,厚度超5.1 更換后的位置偏差表2頸部法 蘭更換前后的檢查記錄水平度( mm)同軸度( mm)相對(duì)標(biāo)高mm )誤差0180°2700P9(90°2709更換前0.00.05-0.14 0.06-0.09 - 0.04 .0.08284更換后0.04-0.24 - 0.811.060.86- 0.97291290.6 .291 .4從檢查結(jié)果看更換后頸部法蘭最大水平度誤磨后用E5515- B2- V焊條補(bǔ)焊及消氫后,仍殘留差約0.10 mm最大同軸度誤差約1.17 mm標(biāo)高較長(zhǎng)度約430 mm、距外表面深度約50 mm的條狀連續(xù)原來升高約7 mmo夾渣?？紤]到再役設(shè)備多次返修的負(fù)面因素以及造成標(biāo)高較大變化的主要因素有以下四點(diǎn):該超標(biāo)缺陷不影響氣化爐的安全運(yùn)行故此不再進(jìn)( 1新頸部法蘭增厚3 mm。行處理。(2 )上球體坡口鈍邊按1 3比例打磨后造成組6結(jié)語(yǔ)對(duì)標(biāo)高提高約6~ 8 mm。(3)模壓瓣片通常存在內(nèi)應(yīng)力,上球體切割后應(yīng)氣化爐修復(fù)后已正常運(yùn)行12年其間多次對(duì)環(huán)力釋放,可能引起球殼外彈?？p上殘留的超標(biāo)缺陷進(jìn)檢測(cè),未見異?！，F(xiàn)場(chǎng)修復(fù)( 4 )焊接收縮應(yīng)力使得標(biāo)高降低。所采用的工裝手段和修復(fù)方法特別是為保證修復(fù)5.2對(duì)接焊 縫質(zhì)量質(zhì)量所做的努力,目前看來是成功的。依據(jù)JB3965-85 I級(jí)、 JB1152-81 I級(jí)、中國(guó)煤化工GB3323- -87II 級(jí)標(biāo)準(zhǔn),分別對(duì)焊縫進(jìn)行百分之百的收稿MHCNMH G磁粉、超聲及射線檢測(cè)。作者簡(jiǎn)介魏剛1963- )男,該項(xiàng)目施工技術(shù)方案的主要負(fù)在0~90方位的內(nèi)側(cè)焊縫發(fā)現(xiàn)未熔合缺陷打責(zé)人及工裝機(jī)具的主要設(shè)計(jì)和研制者通訊地址浙江省寧波市鎮(zhèn)海區(qū)俞范鎮(zhèn)海煉化物資裝備公司。55.