高温高压飞灰过滤器厚壁大直径筒节的制造.pdf

高温高压飞灰过滤器厚壁大直径筒节的制造 秦凌 郭建花 车莹 大连冰山金州重型机器有限公司 辽宁大连1 1 6 1 0 0 摘要 介绍了高温高压飞灰过滤器筒节结构特点 并对筒节的滚制 组对及其焊接防变形措施进行 了重点阐述 关键词 厚壁大直径筒节 滚制 组对 制造 中图分类号 T Q 0 5 1 8 T Q 0 5 0 6文献标识码 B文章编号 1 0 0 1 4 8 3 7 2 0 0 9 o l 0 0 6 0 一0 3 F a b r i c a t i o nT e c h n o l o g yo ft h eS h e l lW h i c hO w n i n gV e r yT h i c k a n dS u p e rD i a m e t e rf o rH P H T F l yA s hF i l t e r Q I NL i n g G U OJ i a n h u a C H EY i n g D a l i a nB i n g s a nG r o u pJ i n z h o uH e a v yM a c h i n e r yC o L t d D a n l i a n11 6 1 0 0 C h i n a A b s t r a c t T h i sa r t i c l ei n t r o d u c e dt h es t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i co ft h es h e l lf o rH P H Tf l ya s hf i l t e r t h ed i f f i c u l tp o i n t si nt h ep r o g r e s so ff a b r i c a t i o ni n c l u d i n gr o l l i n g r i v e t i n gt o g e t h e ra n dp r e v e n t i n gw e l d i n gd i s t o r t i o nm e t h o d sa l s ow e r es p e c i a l l yd e s c r i b e df o rt h es h e l l K e yw o r d s s h e l lw h i c ho w n i n gv e r yt h i c ka n ds u p e rd i a m e t e r r o l l i n g r i v e t i n gt o g e t h e r f a b r i c a t i o n 1 前言 高温高压飞灰过滤器是 煤代油 工程中的重 要设备 该设备具有直径大 0 6 5 2 5 精度高 内件 的装配 筒体为大厚度复合板 3 1 0 5 4 等特点 见图1 筒体是此设备制造的难点之一 由于材 料是复合板 按照G B1 5 0 的要求 复合板的对1 I 错边量不大于复合层的5 0 且不大于2m m 这对 筒体的滚制 组对及焊接的防变形措施提出了较高 的要求 筒体的厚度大 将大大增加制造的难度 文 中就此方面进行重点阐述 2 简体的滚制 2 1 滚制的原理 6 0 调节辊轴的间距 将板材的两端预先压制所需 要的曲率半径 然后送到辊轴间 通过三个 或四 个 辊轴加压旋转 把板材压滚制成所需直径的筒 体 如图2 所示 预弯可以在卷板机或液压压力 机上进行 一般情况下 为了充分利用卷板机的使 用效率 预弯选择在油压机上进行 但对圆度要求很 高的圆筒 即使采用四辊卷板机卷制 也应事先进行 模压预弯 2 2 筒体简介 简体的材料为S A 3 8 7 G r l l C L 2 3 0 4 L 筒体的 内径为6 5 2 5m m 厚度为1 0 5m m 4m m 长度为 5 7 2 9m m 展开长度约为2 0 9 7 0m m 共分为三节制 造 L J 1 2 0 0m m 厶 8 0 0m m L s 3 7 2 9m m 最大 单重为6 7t 板材的厚度 宽度等数据也已经接近了某公司 现有设备所能承受的极限 特别是最大筒体的总重 万方数据万方数据 自动排污过滤器自动排污过滤器设计特点 1 过滤设备采用专利技术的内部机械结构 实现 了真正意义上的高压反冲洗功能 可轻松彻底地清除 滤网截留的杂质 清洗无死角 通量无衰减 保障了 过滤效率和长久的使用寿命 2 过滤设备采用 304 316L 不锈钢楔形滤网 强 度大 精度高 耐腐蚀 最高过滤精度可达 25 微米 3 过滤设备通过自身的检索和应变功能 实现自 动反冲洗 可应对不稳定的水质波动 无需人工干预 4 过滤器设备易损件少 无耗材 运行维护费用 低 操作管理简单 5 过滤设备控制系统反应灵敏 运行精确 可以 根据不同水源和过滤精度灵活调整反冲洗压差时间和 时间设定值 6 过滤设备在反冲洗过程中 各个 组 滤网依次进 行反冲洗操作 确保滤网安全 高效清洗 而其他滤 网不受影响 继续过滤 7 过滤设备采用气动排污阀 反冲洗历时短 反 冲洗耗水量少 环保经济 8 过滤设备结构设计紧凑合理 占地面积小 安 装移动灵活方便 9 过滤设备电器系统采用集成控制模式 可以实 现远程控制 反冲洗过滤器 自动排污过滤器自动排污过滤器使用范围 冶金 连铸水 高压除磷水 净环水 浊环水过 滤 冷却水全滤 旁滤 喷嘴保护等 电力 汽轮机冷却水过滤 灰水回收过滤 降尘 喷嘴保护 冷却塔水全滤和旁滤等 原水 湖水 河水 水库水 井水 雨水 地下 水抽取时砂子 藻类 有机物过滤等 农业 喷灌 滴水灌溉水处理 其他 建筑 钢铁 石油 化工 电子 发电 纺织 造纸 食品 制糖 制药 塑料 汽车行业等 广泛应用于饮用水处理 建筑循环水处理 工业 循环水处理 污水处理 采矿业水处理 高尔夫球场 水处理等领域 过滤器过滤器选型的一般原则 1 进出口通径 原则上过滤器的进出口通径不应小于相配套的泵 的进口通径 一般与进口管路口径一致 2 公称压力 按照过滤管路可能出现的最高压力确定过滤器的 压力等级 3 孔目数的选择 主要考虑需拦截的杂质粒径 依据介质流程工艺 要求而定 各种规格丝网可拦截的粒径尺寸查下表 滤 网规格 4 过滤器材质 过滤器的材质一般选择与所连接的工艺管道材质 相同 对于不同的服役条件可考虑选择铸铁 碳钢 低合金钢或不锈钢材质的过滤器 5 过滤器阻力损失计算 水用过滤器 在一般计算额定流速下 压力损失 为 0 52 1 2kpa 第2 6 卷第1 期压力 容器总第1 9 4 期 图1高温高压飞灰过滤器结构简图 a 图2 板材滚制原理不意 已经超出了卷板车间起重设备的极限 因此如何进 行起吊 如何在卷制中控制简体的错边量 棱角度及 圆度等是要考虑的问题 2 3 筒体滚制的工艺方法 由于板材的厚度 宽度已经接近了卷板机的极 限 同时重量超出了起重机的能力 因此采用分瓣滚 制 再将滚制好的瓣片组对成筒体的方法进行制造 此方法的优点 1 可以解决起吊问题 2 瓣片成 形比较好 这是由于筒体展开达到了2 0 9 7 0m m 当整体卷 制时 其圆弧到一定角度时会在重力的作用下使板 变形 曲率将发生改变 因而影响筒体的制造精度 难点 由于是分段滚制成形 需要很好地掌握每 个碾压过程所要加载的压力 否则就会造成所得曲 率半径与所需曲率半径不同 如图3 所示 的结果 1 所需曲率半径 2 所得曲翠半径 小于所需曲率 图3 瓣片滚制示意 操作要点 采用多次小压力加压 考虑反弹 量 同时应注意观察压力表数据 用样板测量每次 加压后瓣片的曲率变化 用卷尺测量上辊下降行 程 以防止卷板机平行缸不平行而造成简体板材侧 滑 侧移 造成被卷板材两边所滚的弯曲半径不一 致 变成一边口大 一边口小 即所谓大小口 解决大小口的措施 采用强扭法 即在大口侧 的压力缸加压5M P a 在小口侧平衡压力缸加压2 M P a 滚压一个来回 如无明显变化 则保持小口侧 压力缸压力不变 大口侧压力缸加压至7 5M P a 再 滚压一个来回 以此类推 直到两侧曲率一致 注 意 每次加压滚压一个来回后 用圆弧样板检查大口 侧的实际曲率 根据曲率的变化确定下一次加压的 压力 错边量的控制 纵缝错边量为2m m 难度很大 但只要控制大小口现象 完全可以满足要求 环缝错 边量要求为2m i l l 的筒体共分为3 节 通过反复对 比 控制瓣片滚压的圈数 使其在操作过程中 片与 片之间不得超过1 2 圈 以控制瓣片的周长 通过 此法来控制错边量 3 筒体的组对 3 1 筒体坡1 2 的制备 筒体的内径大 0 6 5 2 5 已超出机加工能力 所 以环缝坡口于卷板前已加工好 要求在组对时更加 精确 3 2 筒体组对要点 6 1 万方数据万方数据 C P V T 高温高压飞灰过滤器厚壁大直径筒节的制造 V 0 1 2 6 N o l2 0 0 9 首先在钢板平面上放好内径0 6 5 2 5 的筒体 然 后用三角架式的水平仪 在放样区域上找出4 个水 平点 然后用吊车将两段弧板吊到1 0 0 0m m 1 0 0 0 m m 规格的基准铁板上 吊耳一定要焊在弧板的重 心位置上 见图4 在吊装的过程中稍有操作不 当 预弯半径部位将发生扭曲变形 造成上口部分不 在同一圆弧上 即瓣片不同心 见图5 I 详图 图4 瓣片组对示意 基准底板 板 图5 简体变形扭曲不意 如出现上述现象 解决办法如下 选用5 0t 千斤顶将瓣片顶靠到挡线板上并调整 底口错边 检查好后将两个瓣片底口纵缝1 0 0m m 的地方点焊固定 两段瓣片必须留1 0m m 的间隙 其目的 一是预留焊缝收缩量 二是留出间隙 用于 调整两段瓣片上1 3 部分 点焊完底口的纵缝部分 用 吊具同时起吊 吊耳A 吊耳B 所处的两段瓣片受力 向里收缩 出去的两个边就收回来了 长度超过 3 0 0 0m m 的筒体也可以利用此方法进行 即用吊车 来调整纵缝对称点 由A 方向往B 方向旋转 A 方向 部分由于自身重量下移 曰向由于接触地面部分面 6 2 积增加及自身重力的作用下 使B 点向上跷起而使 A 男向两E l 平齐 这时用挡块固定 同时检查错边量 是否在合格范围内 如合格 点焊即可 见图6 小 斤点 飞 旋转后 驴弹 包彩 挡板 图6 筒体修复示意 4 简体焊接防变形措施 焊接变形将直接影响筒体的制造精度 特别是 错边量的控制 在焊接前 应消除组对筒体而产生 的应力 可采用环行火焰加热的方法消除应力 然 后在简体内部采用8 顶点工装支撑 在近4 0 0 0m m 宽的0 6 5 2 5 直径内共设置3 层支撑 以加强防焊接 变形的能力 如图7 所示 图7 简体防变形示意 下转第3 6 页 万方数据万方数据 C P V T 奥氏体不锈钢三通裂纹分析 V o W 6 N o l2 0 0 9 4 降低或消除残余应力 可通过固溶处理和 消应力热处理实现 5 改进三通加工成形方法 避免出现加工缺 陷 4 结论 1 三通管件裂纹基本上是由阴极应力腐蚀一 氢脆引起的穿晶型解理开裂 2 奥氏体不锈钢中存在大量马氏体组织 介 质中存在H s 较高的残余应力和应力集中 材料缺 陷等是导致三通开裂的几个因素 不适当的加工成 形工艺 成形后未经高温固溶处理 是造成出现大量 马氏体组织 严重加工应力和组织应力 并引发管件 开裂的关键因素 3 三通加工成形后进行高温固溶处理 提高 奥氏体不锈钢的稳定性 严控介质中C l 一离子 H S 含量 降低或消除残余应力 改进加工成形工艺是避 免出现上述问题的主要技术措施 参考文献 1 小若正伦 金属的腐蚀破坏与防蚀技术 M 北京 化学工业出版社 1 9 8 8 3 8 4 2 黄建中 左禹 材料的耐蚀性和腐蚀数据 M 北京 化学工业出版社 2 0 0 3 1 0 8 1 6 2 3 C i g a d aA M a z z aB P e d e f e r r iP S t r e s sC o r r o s i o nC r a c k i n go fC o l d w o r k e dA u s t e n i t i cS t a i n l e s sS t e e l s J C o r r o s i o nS c i e n c e 1 9 8 2 2 2 6 5 5 9 2 7 8 4 G a r c i aC M a r t i nF T i e d r aPD e S t r e s sC o r r o s i o nC r a c k i n gB e h a v i o ro fC o l d w o r k e da n dS e n s i t i z e dT y p e3 0 4 S t a i n l e s sS t e e lU s i n gt h eS l o wS t r a i nR a t eT e s t J T h e J o u m Mo fS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g c o r r o s i o n 2 0 0 2 5 8 1 0 8 4 9 8 5 7 5 许淳淳 张新生 胡钢 不锈钢冷加工形变诱发马氏体 相变及其腐蚀行为 J 材料保护 2 0 0 2 3 5 3 1 5 一 1 7 6 王勤生 刘桐生 李永生 金属波纹管固溶处理前后金 相组织的改变及其对波纹管抗应力腐蚀性能的影响 J 压力容器 2 0 0 4 2 1 7 9 一1 2 7 H a r d i eD D o n gD E f f e c to fH y d r o g e no nD u c t i l i t yo f S t a b l eA u s t e n i t i cS t e e l J B r i t i s hC o r r o s i o nJ o u r n a l 1 9 9 4 2 9 2 1 5 6 8 M a t h e r sEa n dJ u b bE M L o wT e m p e r a t u r eF a t i g u eo f S t a i n l e s sF i l l e tJ i o n t 1 9 7 3 11 9 肖纪美 不锈钢的金属学问题 M 北京 冶金工业 出版社 2 0 0 6 2 4 0 2 4 2 2 9 9 3 1 1 3 1 6 1 0 化工机械研究院 腐蚀与防护手册一化工生产装置 的腐蚀与防护 M 北京 化学工业出版社 1 9 9 1 3 3 4 3 3 6 3 5 2 1 1 郑启文 等 吉林大庆地区钢制轻烃球罐多发性裂性 质及成因研究 A 特种设备安全国际论坛文集 c 北京 中国标准出版社 2 0 0 6 5 9 6 6 0 6 1 2 郑启文 等 吉林大庆地区钢制轻烃球罐多发性裂纹 修复技术研究 J 焊接学报 2 0 0 6 6 9 5 1 0 0 1 3 刘永辉 张佩芬 金属腐蚀学原理 M 北京 航空工 业出版社 1 9 9 3 1 2 4 1 4 W i l l i a mF S m i t h J a v a dH a s h e m i F o u n d a t i o n so fM a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g M 北京 机械工业出版 社影印 2 0 0 6 7 4 1 7 4 4 1 5 柯伟 杨武 腐蚀科学技术的应用和失效案例 M 北京 化学工业出版社 2 0 0 6 4 7 4 1 6 郑本和 尿素合成塔损伤分析及焊接修复技术 z 1 9 9 7 1 7 林建鸿 热壁加氢反应器运行安全性问题及其保障 措施 J 压力容器 1 9 9 4 1 1 3 5 4 6 0 1 8 轩福贞 挤压三通弹塑性应力分布规律的研究 J 压力容器 增刊 2 0 0 2 2 0 3 1 1 9 梅其志 受内压焊制三通管件强度的研究 J 压力 容器 1 9 9 2 9 6 2 0 3 1 收稿日期 2 0 0 8 0 9 1 6 作者简介 金亚奎 女 高级工程师 长期从事压力容器设计 监造工作 通讯地址 1 3 2 0 2 2 吉林吉林市通潭大路吉化经贸 大楼中国石油集团工程设计有限责任公司东北分公司 上接第6 2 页 除打支撑外 在焊接中 应对称焊 保持在焊接的过程中同步进行 焊接后 立即用环形 火焰加热来消氢和消除应力 5 结语 随着我国石化行业的不断发展 设备日趋大型 化 厚壁 大直径设备不断出现 这就对装备制造业 提出了考验 高温高压飞灰过滤器筒节的成功制 3 6 造 为今后类似筒节的制造