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）

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)量檢驗控制措施，綜合論述了該設(shè)備的檢驗的要點。

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，維護工作量小和廢水處理簡單等諸多優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。但該技術(shù)的核心關(guān)鍵設(shè)備——氣化爐，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，對氣化爐制造質(zhì)量的影響因素、制造過程中的質(zhì)量控制和檢驗檢測方法等進行論述，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)驗報告進行檢查確認，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（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。化學(xué)成份滿足w（C）≤0.25%、w（S）≤0.035%、w（P）≤0.035%。材料的機械性能還應(yīng)進行設(shè)計溫度下的拉伸試驗，其值符合GB713-2008表3中的要求；V形缺口試驗溫度為0℃，驗收標準為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

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。

3.1 筒體幾何尺寸的控制與檢測

筒體下料時，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)使用計量合格的同一量具；應(yīng)采用數(shù)控切割機下料、機械加工坡口，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，再在卷板機上進行輥卷校圓。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處基準線與平臺平面的平行度允差小于0.5mm；同時，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，并做清晰標記。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

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：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，必要時可標上記號；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，如果在厚板側(cè)母材高于薄板側(cè)母材的一側(cè)測量時，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，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

“棱角度”在GB150標準中稱為“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存在錯邊量的一種特殊情形。當焊縫在某處同時存在錯邊量和棱角度時，為確定棱角度的大小，在測量棱角度時，應(yīng)取焊縫兩側(cè)實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行，而焊縫兩側(cè)則因各種原因，常常與其標準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，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

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，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℃；焊后立即進行消氫熱處理。在殼體上焊接的附件（包括制造期間供臨時用的附件），焊接時都應(yīng)預(yù)熱。

4.2 堆焊質(zhì)量檢驗

氣化爐在運行時，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)加強堆焊質(zhì)量的檢驗：

a）基層材料內(nèi)表面進行噴沙及打磨（用磨光機），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)表面待堆焊面進行100%磁粉檢測，符合JB／T4730.4-2005中規(guī)定的Ⅰ級標準。

b）為保證優(yōu)良的耐蝕性能和防止產(chǎn)生熱裂紋，重點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進行100%PT檢測，Ⅰ級合格。

f）堆焊層表面進行酸洗。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，檢驗結(jié)果為表面無藍點即合格。

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。設(shè)計要求較為苛刻，因為接管焊接存在焊接變形，再加上制造誤差。要保證設(shè)計要求，就必須設(shè)計工裝，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，這保證了定位基準的準確度。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6個鼓風(fēng)口與爐體組裝后，進行下列檢測：a）用樣板檢驗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；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行焊接。e）焊后用同樣的方法對6個鼓風(fēng)口進行檢測，滿足圖樣和標準要求。

液壓試驗是檢驗壓力容器制造質(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壓力容器的強度。

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)當為設(shè)計壓力的1.5至3倍，表盤直徑不得小于100 mm，并經(jīng)校驗合格，2個壓力表量程應(yīng)相同；

c）壓力試驗前，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）液壓試驗場地必須有安全可靠的安全防護措施，經(jīng)安全環(huán)保設(shè)備管理人員到場檢查、監(jiān)督，劃出液壓試驗區(qū)域并設(shè)置警戒線，懸掛明顯標識，嚴禁無關(guān)人員進入。

5.2 試驗程序

首先對氣化爐內(nèi)筒進行水壓試驗，試驗壓力為0.25 MPa（內(nèi)筒承受外壓）。試驗過程中，應(yīng)保持容器觀察表面干燥，保持足夠長的時間對所有焊縫和連接部位進行檢查。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的表壓進行水壓試驗。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、排液時都應(yīng)始終保持：內(nèi)筒壓力-外殼壓力≤0.25 MPa；試驗壓力升壓過程應(yīng)緩慢逐級升至設(shè)計壓力（5.1 MPa），每級保壓3～5 min；確認無泄漏后，繼續(xù)升壓至規(guī)定的試驗壓力（6.52 MPa），保壓30min后將壓力降至設(shè)計壓力（5.1 MPa）；設(shè)計壓力保壓進行檢查，保壓時間足夠長，查期間壓力應(yīng)保持不變。

5.3 液壓試驗合格標準

a）無泄漏；

b）無可見的變形；

c）試驗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。除常規(guī)的壓力容器檢驗檢測方法外，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工作。