德士古气化炉的焊接技术

机槭制造文摘—焊接分册焊接现场德士古气化炉的焊接技术张宇徐祥久,王立昆(哈尔滨锅炉厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046)摘要:根据德士古气化炉性能要求与结构特点,分别介绍了德士古气化炉的壳体纵缝、环缝和管接头的焊接,以及壳体内壁堆焊。详细阐述了各类焊缝所采用的焊接方法、坡口形式、焊接设备、操作要求,以及所采取的工艺措施,为德士古气化炉的制造提供了重要的技术支持。关键词:德土古气化炉;焊接;堆焊中图分类号:TG320.67Welding technology for the manufacturing of Texaco gasifierXu XiangjiuHarbin Boiler Company Limited, Harbin 150046, ChinaAbstract: According to the property requirements and structure features of Texaco gasifier, the longitudinalcircumferential seam, nozzles welding and cladding of shell inner surface were introduced. The weldingprocesses, grooves, equipment and handling requirements were expatiated on of these welds. It provided somemportant technology information for the manufacturing of Texaco gasifierKey words Texaco gasifier; welding; cladding0前言化灰水处理等工序在德士古气化炉的制造过程中,焊接是非常重要气化炉是煤化工领域的一种重要设备,其大型化的制造工艺之一,优良的焊接接头是保证气化炉安全趋势明显。煤气化技术的研发已有200多年的历史,稳定运行的必要条件。因此,焊接技术在气化炉的制根据气化炉所使用的煤颗粒大小和颗粒在气化炉的流造中合理应用显得尤为重要。动状态,气化炉总体上分为三类,即以鲁奇气化炉为代表的固定床气化炉、以UGas灰熔聚为代表的流化床气1德土古气化炉的结构化炉和德士古气化炉、壳牌气化炉为代表的气流床气德士古气化炉整体结构主要包含燃烧室和激冷室化炉-。德土古加压水煤浆气化炉技术是由美国德二部分,其中燃烧室部分包含球形封头、凸缘法兰、燃士古公司在加压气化的基础上,开发成功的第二代煤烧室筒中国煤化工室底部锻件;激冷室壳气化技术,是一种以水煤浆为进料、氧气为气化剂在加体包含CNMHG、接管法兰、激冷室筒压气流床并气化的工艺,属于气流床湿法加料、液态排体、变径段锥体、锥盘、耳座。激冷室内壁一般堆焊不渣的加压气化技术。气化过程包括煤浆制备、煤浆气锈钢°;燃烧室采用耐火砖阻热。进料为气化剂即氧2015年第3期35焊接现场机械制造文摘—焊接分册气及煤粉与水混合物,通过喷嘴喷λ炉体;燃烧迅速且387GrlCⅠ和14 CrI MoR等,锻件的常用材料为SA-反应温度高,当灰熔点温度高于反应温度时需添加助182F1CI2,SA-336F11CI3和14 CreMoⅣ等,内件的溶剂。图1为德土古气化炉结构简图常用材料为不锈钢00Crl7Ni14Mo2和镍基合金In德士古气化炉的主壳体材料主要为SA-cone625烧嘴法兰凸缘法兰燃烧室下短节内锥体上锥体激冷室筒体下锥体下大法兰球形封头燃烧室筒体Y形锻件下短节图1德士古气化炉结构简图2德士古气化炉的焊接量和提高生产效率封头钢板拼接常采用如图3所示的不对称双面U2.1纵缝焊接形坡口,焊接时首先釆用埋弧焊在深坡口侧进行焊接,德上古气化炉壳体一般采用钢板卷制或压制成形,因当填充焊至深坡口侧厚度一半时,将工件翻转,采用碳此筒体卷制后或封头压制前需进行纵缝的焊接。主要包弧气刨、砂轮打磨等方式清根,然后再采用埋弧焊将浅括筒体和变径段的纵缝焊接、封头板的拼接焊缝等。坡口侧进行填充和盖面焊接,之后再将工件翻转继续德士古气化炉筒体纵缝焊接常采用图2所示的单焊接深坡口侧至图纸尺寸。此种坡口及焊接顺序的优面Ⅴ形(图2a)或U形(图2b)內坡口,这种焊接坡口势在于,双面交替焊接,钢板拼接后不易变形,且焊接的钝边厚度一般控制在5~10mm,即可保证筒体卷制接头应力分布均匀时的坡口组对尺寸,又便于后续焊接操作。纵缝通常采用小车埋弧自动焊的焊接方法,首先将内坡口焊满然后采用磨锉机或碳弧气刨等方式在筒体外侧对焊缝进行清根,之后再采用埋弧焊对外坡口进行焊接。采用这种坡口形式和焊接方法能最大限度地保证焊接质图3双U形坡口形式a)单面V形2.2环缝焊接德士古气化炉的环缝焊接主要包括筒体与封头的环缝、筒体与筒体的环缝、筒体与锥体的环缝以及封头与凸缴V山中国煤化工焊接常采用“U-y形组合CNMHG中“V”侧在内,“U”侧(b)单面U形在外。焊接时首先采用焊条电弧焊在筒体内将Ⅴ侧焊图2纵缝焊接坡口形式满,保证焊接接头有一定的厚度和强度,然后采用埋弧362015年第3期机槭制造文摘—焊接分册焊接现场焊方法在筒体外侧直接将U侧坡口填充并盖面焊接。采用马鞍形埋弧焊既能保证接管焊接的生产效率,降低工人劳动强度,又能保证焊接接头质量。而对于其它无法采用马鞍形埋弧焊设备进行焊接的直管接头,仍需釆用焊条电弧焊方法进行焊接,但焊接坡口间隙可适当调小,以减少焊缝金属的填充量,降低制造成本、提高生产效率德士古气化炉上的斜接管,最典型的结构是与壳体呈45°夹角,虽然管接头外径较小,但因气化炉壳体图4U-V形坡口形式壁厚大和插入式结构,造成这种斜管接头的焊缝金属填充量多,焊接操作难度大。焊接时若采用单侧坡口对于环缝的焊接也可采用双面U形坡口对称焊则单坡口角度可达75°,在锐角侧焊接操作困难,焊缝接,此坡口可有效减小焊接应力与变形,但对于较厚的质量不易控制,且焊接接头的应力分布不均。因此,在筒体环缝焊接时,由于无法在筒体内部采用埋弧焊方焊接德士古气化炉此类斜接管时,可采用连续过渡的法,简体内部焊条电弧焊手工操作的工作量大,且筒体¨N”形焊接坡口(图6),焊条电弧焊双面进行焊接,可内环境温度高,空气不易流通,工人劳动强度高,生产有效减少焊缝金属填充量,降低焊接操作难度,减小焊效率低。随着焊接技术和设备的发展,窄间隙埋弧焊技接接头的应力,提高焊缝质量。但采用这种坡口进行术被广泛应用于德士古气化炉的纵缝和环缝焊接中,焊接时,应特别注意焊缝清根的质量,否则容易产生根可有效减少焊接材料的用量,降低生产成本,改善焊接部焊接缺陷。接头的质量和性能,提高焊接生产效率,但这需要有专用的窄间隙埋弧焊设备作为保障。目前,国内一些重型容器制造厂,在气化炉环缝总装焊接时,采用二台甚至三台埋弧焊机同时焊接多条焊缝,可最大程度地提高生产效率,缩短产品制造周期。2.3接管焊接根据接管位置及尺寸的差异,不同接管可采用不同的坡口形式和方法进行焊接。对于德士古气化炉接图6斜接管坡口形式管与壳体的焊接,常用的方法主要为焊条电弧焊和埋2.4壳体内壁堆焊弧焊德士古气化炉工作时内壁始终处于高温、加压以对于直接管与气化炉筒体的焊接,当管接头外径及腐蚀环境下,为了保证其使用寿命,壳体母材内壁需和高度满足要求时,可采用马鞍形埋弧焊设备进行焊堆焊一定厚度不锈钢或镍基合金材料。气化炉需进行接。这些管接头多为插入式结构(图5),焊接时在坡堆焊位置主要包括激冷室筒体内壁,激冷室锥形封头口内侧预置垫板,待管接头焊接完成后,在焊缝背面进内壁、激冷室大法兰内壁、变径段内壁、锥盘外壁以及行清根,根据焊缝成形情况进行适当的补焊与修磨锥盘连接环端面等。对于德士古气化炉筒体内壁的大面积堆焊,日前主要有二种方式:一种是带极埋弧堆焊;另一种是带极接管电渣堆焊。带极埋弧堆焊熔深大,熔敷金属稀释较大壳体带极电中国煤化工稀释率低,堆焊层表面平整光CNMHG较多,不易控制无论米用埋弧焊或是甩澄焊方法,筒体内壁堆焊时均需采用焊接操作机与滚轮架配合,锥体、封头等堆图5直接管坡口形式焊时需采用焊接操作机与变位机配合,保证工件待焊2015年第3期37焊接现场机械制造文摘—焊接分册表面始终处于水平位置,实现环向或直道的逐层带极面层通常分别采用d3.2mm和d4.0mm的焊条进行堆焊。每层堆焊层厚度可控制在3~5mm,一般堆焊焊接二层即可满足要求。对于筒节间环缝位置的补堆焊,可根据具体情况壳体大面积堆焊操作时,环缝坡口预留岀一定的采用焊条电弧焊或半自动熔化极药芯焊丝气体保护焊余量,以免影响后续环缝焊接。同时,堆焊时避开较大进行焊接。的接管开孔位置,以减少焊接材料的浪费。接管法兰内壁及法兰端面的堆焊通常釆用熔化3焊后热处理极药芯焊丝气体保护焊和热丝TG焊等方式进行堆为确保焊接质量及接头的力学性能,气化炉壳体焊。对于部分接管、法兰端面及端面拐角、Y形锻件侧等主要部件在焊接过程中均需进行预热、后热或消氢壁等位置,由于焊接的位置特殊,焊接操作的空间受等处理。同时,根据产品结构特点、材料成形方式及装限,无法采用机械化或自动化的焊接方法和设备进行焊顺序进行零组件及整体热处理,主要热处理过程如焊接。因此这些位置的堆焊一般则是采用焊条电弧焊表1所示的方法进行焊接,为了控制熔敷金属的稀释率,首层和表1气化炉主要部件的热处理序号主要部件的热处理热处理方式球形封头钢板拼接后整体热冲压成型正火结合热冲压+回火壳体纵缝焊后热处理去应力退火234壳体与封头、壳体壳体与锥体环缝焊后热处理去应力退火锥体瓦片分瓣拼接后焊后热处理去应力退火壳体内壁堆焊后热处理去应力退火6壁厚≥110mm时壳体与管接头焊至2/3厚度中间热处理去应力退火气化炉整体热处理去应力退火2015(5):69-1744结论[3]林丽华.壳牌干粉气化炉关键设备的制造[J.石油和化针对德士古气化炉产品的结构特点,介绍了德士工设备,2009(8):14-15古气化炉的壳体纵缝、环缝、接管,以及壳体内壁堆焊41李题,张俭,C气化炉的质量控制及评价,化工设的焊接工艺。详细阐述了各类焊缝所采用的焊接方备与管道,2011,48(3):25[5]张茂龙.大型插入式斜接管与筒体焊接工艺及变形控制法、坡口形式、焊接设备、操作要求,以及采取的工艺措技术[J].压力容器,2008(6):28施。保证气化炉在制造过程中获得优良的焊接质量,[61孙敬岩.大型德士古气化炉焊接工艺研究门,压力容器为德士古气化炉的制造提供了必要的技术支持。2014(7):65-70.[7]王立鹏.内壁堆焊式气化炉制造技术[J.锅炉制造,2010参考文献中国煤化工收稿日CNMHG[1]吕国富.加压气化炉关键件制造工艺研究[D].哈尔滨哈尔滨工程大学,2013张宇简介:1989年出生,本科学历,国际焊接工程师;主要从事2]刘太平.大型德士古气化炉制造工艺[J].压力容器,锅炉及压力容器制造工艺工作;890705@126,com382015年第3期