6.5MPa水煤浆气化炉烧嘴修复工艺分析

6.5MPa水煤浆气化炉烧嘴修复工艺分析1 概述 渭河煤化工集团有限责任公司水煤浆气化装置原设计压力为6.5MPa，采用德士古气化技术，烧嘴采用德士古三环式烧嘴，由于运行压力较高，水煤浆的冲刷严重，再加上吸收消化国外技术仍有待提高，烧嘴经常损坏。平时损坏的仅是喷头部位，但有时由于炉内反应异常等各种原因，造成喷嘴部分过烧而损坏，这给修复带来较大难度。经过对烧嘴作全面的检测，在作了较多试验的基础上，修复了2台烧嘴(见图1)。2 修复前分析检测 2.1 宏观检测 检查烧嘴各部分，烧嘴头部(外、中喷头)已经明显损坏，需要更换，盘管点蚀也非常严重，有些深度已达1.01.5mm，而且比较多，也需要更换。另外，检测与喷头相连的中心管子，发现其有明显的弯曲，测量结果弯曲分别有6mm左右。头部相连部分也有过烧的现象。其他的法兰、进出口管子、三通等仍比较完好，没有发现缺陷。 初步检查结论：烧嘴外喷头、中喷头、盘管、外管、中管必须更换，其中中心管如图1外管从 AA、内管从BB以下部分开始弯曲，因此要从AA、BB处进行更换，其余部分尚待分析。 2.2 高温拉伸 在图1AA剖面右边取料做拉伸试验，检验此处材料是否变质。按GB228试验标准做拉伸，其结果与原始材料对比见表1(试样68mm11mm，计算尺寸5mm，设备型号WE-300)。 从表1得知，在AA、BB处的INCONEL材料性能与原材料基本一致，性能基本没受破坏。 2.3 焊缝探伤检测 见图1，对B01至B06进行射线RT检测，评定标准采用压力容器JB4703标准，检测结果表明，所有焊缝都达到级以上，说明烧嘴固定法兰上部的焊缝仍然可靠。 2.4 强度试验 把内、中、外喷嘴全部组装在一起，对固定法兰的上部分进行强度和渗漏试验。按照德士古公司进口图纸要求，整体进行水压试验，试验压力16.6MPa，保压30min。在试压前要适当对几个八角垫密封面进行修复、研磨，试压时要缓慢升压。经过试验，烧嘴在保压时无任何泄漏，说明焊缝强度达到要求，密封面质量是可靠的。 综上所述，气化炉烧嘴的固定法兰上面仍可使用，前面提出更换头部、盘管，以及外、中管伸出部分即可，这样既可节省大量费用又可以缩短修复的时间，而且保证修复后烧嘴的复原性。 3 修复过程 3.1 材料选择 材料均采用进口的INCONEL600和UMCo 50材料，材料标准选用UNS600(美国)标准。UMCo 50采用日本宇部材料，INCONEL600采用山特维克，对材料进行3个方面检测。 1)材料成分 在进口材料上取一块方料，在进口DVS材料检测仪上检测，结果见表2。 从表2数据可以看出该材料成分符合标准要求，因此，该材料可以用在烧嘴修复上。 2)机械性能 对INCONEL600材料分分别取132mm170mm，142mm140mm，105mm160mm各4件，对 UMCo 50取140mm36mm，118mm180mm，64mm175mm各4件，进行机械性能试验，最终结果见表3。 可以看出，该材料的机械性能也符合要求。 3)管子材料表面质量 管子材料表面质量要求材料表面无凹坑、点蚀，光洁度6.3，168mm等管子的直线度 0.5mmm，椭圆度0.5mm。经检查，管子达到了烧嘴制造的要求。 4)喷头材料 对进口喷头材料逐个进行超声波检测，标准为JB4730级，在圆钢中以无超标缺陷为合格。 3.2 焊接工艺及评定 由于烧嘴涉及到的钢材比较特殊，国内尚无成熟焊接标准，尤其有几个是异种钢焊接，因此，焊接前要进行工艺评定。主要有：14CrMoINCONEL600(26.7mm2.87nun)(进出水管)，IN CONEL 600UMCo 50(168mm11mm)(外喷头)，INCONEL 600INCONEL 600(26.87mm 2.87mm)(管子接缝)。对这3种异种钢焊接采用如图2的焊接坡口。焊接工艺如表4。 INCONEL 600UMCo 50焊接预热50100。然后按要求对各个式样做试验，结果见表5。 从评定结果看，抗拉强度达到INCONEL 600材料的标准，因此所做工艺比较理想。按照工艺评定的焊接工艺进行正式焊接时要注意以下几个方面：要对称焊，薄道焊，防止变形，确保层间温度100；要充氩完好，确保焊缝背部不出现咬边等缺陷；UMCo 50预热温度一定要达到规定标准，否则容易出现开裂；打底层焊完后，进行100PT，JB473094，级合格。 对所有对接环焊缝进行X射线探伤，评定标准用JB470394，对所有D类焊缝进行着色检测。为了确保焊接质量，在焊接工艺确定时，在打底焊后增加一道着色探伤，以检测是否有裂纹。 3.3 组对工艺 两台烧嘴的修复主要焊接AA、BB剖面焊缝和喷头与管子的连接缝，首先要焊AA、 BB剖面缝。组对时，为了防止焊接变形制作了专门的胎具。由于喷头与固定法兰密封面距离比较远，在焊接时要保证其垂直度比较困难，因此采用立车转动焊接方法，把烧嘴夹在立车上，找正固定法兰平面，然后组对喷头，焊接时为防止变形，用百分表打出喷头变形方向，焊接可采取反变形方法。组对盘管时必须做到盘管伸入喷头时，要自由伸入角度，防止存在应力影响角焊缝强度。 3.4 组装 内外烧嘴修复完成后，就开始整体组装。组装调节采取如下方法：内外烧嘴的距离，在确保尺寸基本正确的前提下，调节主要靠八角盘垫来调节；同心度调整时，在确保内外喷头各自同轴度好的情况下，靠调整内喷头支撑高低来调节间隙；由于内外喷嘴唇部深度大小与环缝大小尺寸是关联尺寸，当出现环隙尺寸和深度尺寸相矛盾时，要调整确保环隙尺寸。 3.5 试压 按照德士古公司设计要求，进行如下压力试验。水压试验：分2次试验，第1次是对盘管 9.8MPa的内压试验，第2次是对16.6MPa盘管外压试验，试验时管内充压9.8MPa，检验法兰密封面及焊缝强度等。气密性试验：主要试验盘管的密封性和烧嘴各焊缝的致密性，具体也分步试验，内容跟水压试验基本一致，检验时用肥皂水逐