國(guó)外進(jìn)口廢熱鍋爐修復(fù)技術(shù)研究

任召春

（中國(guó)石油大慶石化公司機(jī)械廠，黑龍江大慶163714）

國(guó)外進(jìn)口廢熱鍋爐修復(fù)技術(shù)研究

任召春

（中國(guó)石油大慶石化公司機(jī)械廠，黑龍江大慶163714）

某丁辛醇裝置的廢熱鍋爐是從德國(guó)進(jìn)口的設(shè)備，該設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過程中在發(fā)現(xiàn)有泄漏，經(jīng)技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)在內(nèi)部急冷盤管上有泄漏點(diǎn)。將設(shè)備整體拆卸后查找設(shè)備泄露原因，制定修復(fù)方案，進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)后的設(shè)備達(dá)到了原生產(chǎn)工藝要求。

廢熱鍋爐；螺旋盤管；盤管套筒；修復(fù)技術(shù)

某石化公司的丁辛醇裝置廢熱鍋爐是2007年從德國(guó)波爾西格公司進(jìn)口的設(shè)備，按照我國(guó)壓力容器分類屬于Ⅲ類高溫設(shè)備，該設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過程中在發(fā)現(xiàn)有泄漏，經(jīng)過技術(shù)分析確定在內(nèi)部急冷盤管上有泄漏點(diǎn)，為確保裝置的安全生產(chǎn)，將此臺(tái)設(shè)備整體拆卸后進(jìn)行修復(fù)，查找設(shè)備泄露原因，制定修復(fù)方案。

1 設(shè)備概況

廢熱鍋爐又稱余熱鍋爐，是指利用工業(yè)過程中的余熱來生產(chǎn)蒸汽的鍋爐［1］。廢熱鍋爐用來控制工藝氣的溫度，同時(shí)又回收生產(chǎn)過程的余熱生產(chǎn)蒸汽，有完整的水循環(huán)系統(tǒng)，有別于一般的換熱器。由于廢熱鍋爐高溫、高壓及介質(zhì)的特殊性，使其成為整個(gè)生產(chǎn)裝置中的事故多發(fā)設(shè)備。原因是除設(shè)計(jì)本身缺欠外，主要是安裝、維修、管理及操作不當(dāng)引起的。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，廢熱鍋爐趨向高參數(shù)化，尤其當(dāng)動(dòng)力系統(tǒng)引入化工生產(chǎn)以后，廢熱鍋爐由單純的工藝鍋爐轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)高壓蒸汽的動(dòng)力鍋爐，廢熱鍋爐在整個(gè)裝置中的地位發(fā)生了變化。

2 設(shè)備的技術(shù)參數(shù)

該廢熱鍋爐規(guī)格為1 708×34×11 350 mm，為立式盤管式換熱器結(jié)構(gòu)。設(shè)備內(nèi)設(shè)有3組立式螺旋盤管來完成熱能的交換。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是設(shè)備法蘭密封面采用了螺栓緊固后密封唇的焊接形式，這種密封設(shè)計(jì)的理念就是在設(shè)備運(yùn)行和檢修過程中均不需要更換內(nèi)件，設(shè)備在達(dá)到它設(shè)計(jì)預(yù)期壽命后整體報(bào)廢。

設(shè)備殼體材質(zhì)為SA387Gr，內(nèi)部盤管材質(zhì)為13CrMo4-5，設(shè)備密封唇材質(zhì)為C0.5Mo，法蘭材質(zhì)為SA508Gr3CL11，管程設(shè)計(jì)壓力5.0 MPa，殼程設(shè)計(jì)壓力6.3 MPa，管程設(shè)計(jì)溫度350℃，殼程設(shè)計(jì)溫度268℃。

3 修復(fù)方案

根據(jù)進(jìn)口設(shè)備總圖以及以往修復(fù)經(jīng)驗(yàn)，并借鑒了德國(guó)波爾西格公司修復(fù)方案建議，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和生產(chǎn)裝置要求制定了總體修復(fù)方案［2］。

（1）采取臥式將整個(gè)設(shè)備解體，把盤管從殼體抽取出來。

（2）進(jìn)行壓力試驗(yàn)和理化檢測(cè)后，將發(fā)現(xiàn)損壞的部分盤管全部切割掉。

（3）按切割下的損壞盤管，預(yù)制新的盤管。

（4）在原位置進(jìn)行盤管組對(duì)焊接、熱處理和無損檢測(cè)，完成盤管的更換修復(fù)。

（5）采取臥式回裝盤管套筒和殼體，螺栓回裝和密封唇封焊。

（6）最后進(jìn)行殼體水壓試驗(yàn)。

4 修復(fù)過程

4.1 設(shè)備墊平

根據(jù)外方提供的設(shè)備圖紙，需要計(jì)算設(shè)備重心，并制作2～3個(gè)弧形鞍座將其墊平。

4.2 取樣

在廢鍋內(nèi)進(jìn)行取樣，將盤管發(fā)現(xiàn)的損壞部分全部切割掉，交檢測(cè)部門進(jìn)行檢驗(yàn)。在下段人孔處進(jìn)入廢鍋內(nèi)，拆除影響施工的部件，做好標(biāo)記，在完成設(shè)備盤管修復(fù)后，全部恢復(fù)。首先固定好支撐后，經(jīng)檢測(cè)人員確認(rèn)的盤管損壞泄漏標(biāo)記處，距焊縫150 mm之后切割，必須將標(biāo)記處全部切割掉［3］。

4.3 拆卸法蘭處螺栓

制作大型拆卸扳手和并配備成套液壓機(jī)械，利用螺栓松動(dòng)劑潤(rùn)滑螺栓孔處，采用人工和液壓機(jī)械手段拆除螺栓。圓周均布預(yù)留8套螺栓不拆除，防止損傷法蘭密封面。

4.4 頂部盤管固定件拆除

根據(jù)目前外方提供的設(shè)備總圖，內(nèi)部3組盤管套筒頂部通過螺栓連接件同殼體進(jìn)行連接，需將焊點(diǎn)磨開，拆除螺栓連接件。

4.5 法蘭密封唇拆卸

采取碳弧氣刨切割的方法，將法蘭密封唇處的焊肉清除。清除時(shí)采用碳弧氣刨進(jìn)行切割，并用砂輪打磨掉原焊肉，嚴(yán)禁傷及法蘭母材和螺栓；再用角向磨光機(jī)和電磨清除焊疤、飛濺，露出母材；進(jìn)行著色檢查是否有裂紋和母材缺肉，如有裂紋采取角向磨光機(jī)和電磨將裂紋清除掉，表面著色檢查確認(rèn)無裂紋后，最后進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)。采用碳弧氣刨清除密封唇焊肉時(shí)，必須采用Ф4.0 mm以下的碳棒，并將碳棒磨尖，保證密封唇的損失量最小。另外，法蘭密封唇切割前，必須制作弧形臨時(shí)鞍座將管束的管箱墊平。拆卸下的法蘭密封唇結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 拆卸下的密封唇結(jié)構(gòu)

4.6 拆卸廢鍋殼體和殼體法蘭密封面修復(fù)

制作弧形鞍座工裝，利用抽芯機(jī)和滾動(dòng)胎，天車、起重工配合，采取邊抽殼體邊支撐盤管套筒，保證盤管不變形，避免出現(xiàn)因設(shè)備自重，發(fā)生的撓度變形損壞盤管情況發(fā)生。

（1）將拆卸下殼體放在弧形鞍座，保護(hù)好密封面，嚴(yán)禁磕碰。注意：吊裝采用尼龍吊裝帶，嚴(yán)禁采用鋼絲繩吊裝盤管。

（2）密封唇和法蘭密封面的加工，檢查密封面和密封唇的破損點(diǎn)，將殼體用30 t拖車轉(zhuǎn)運(yùn)到機(jī)加車間，采用大型落地式鏜床加工殼體法蘭密封面和密封唇尺寸、精度符合設(shè)備原圖規(guī)定。

（3）加工檢驗(yàn)合格后，再用30 t拖車將殼體轉(zhuǎn)運(yùn)回制造廠房。

4.7 盤管套筒拆除

首先拆除影響盤管套筒抽出的固定部件，同時(shí)制作弧形鞍座工裝（與盤管接觸部位用8～10 mm膠皮保護(hù)，避免盤管在抽出套筒時(shí)出現(xiàn)磕碰現(xiàn)象），利用倒鏈，并天車、起重工配合，采取邊抽盤管套筒邊支撐盤管，保證盤管不變形，避免出現(xiàn)因自重發(fā)生的撓度變形損壞盤管情況發(fā)生。吊裝采用尼龍吊裝帶，嚴(yán)禁采用鋼絲繩吊裝盤管［4］。

5 現(xiàn)場(chǎng)檢查

分別對(duì)切割的兩組盤管檢查切口部位是否有殘?jiān)?、結(jié)焦層及腐蝕現(xiàn)象。如果發(fā)現(xiàn)，及時(shí)確定缺陷的位置和產(chǎn)生原因，采用數(shù)碼相機(jī)照相記錄，同時(shí)取樣進(jìn)行理化檢測(cè)。

5.1 盤管及設(shè)備總體檢查

盤管從保護(hù)套筒抽出完成后，按檢測(cè)方案對(duì)設(shè)備本體及盤管進(jìn)行全面檢查確認(rèn)后方可進(jìn)行下步施工，其檢查關(guān)鍵控制點(diǎn)有4個(gè)：

（1）盤管外壁其余部分是否有裂紋、嚴(yán)重腐蝕蝕、壁厚減薄、變形、過熱、蠕變及滲漏等缺陷；

（2）盤管焊縫是否有裂紋、嚴(yán)重腐蝕等缺陷；（3）法蘭密封面是否有沖刷腐蝕、損壞等；（4）其余部件是否有變形損壞等。

5.2 對(duì)盤管內(nèi)外壁進(jìn)行化學(xué)清洗和高壓水清洗

清洗盤管內(nèi)部需使用高壓水軟管槍頭進(jìn)行爬管清洗。清洗后進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查，逐根確認(rèn)外管內(nèi)部不能存有污垢，外壁表面無雜物，表面無污物。清洗后需將盤管內(nèi)部中殘留水分吹干。

6 盤管壓力試驗(yàn)

（1）利用上封頭組件對(duì)管接頭進(jìn)行盤管水壓試驗(yàn)，保壓足夠時(shí)間，從另一側(cè)觀察，對(duì)有滲漏處要做好標(biāo)識(shí)。盤管試驗(yàn)壓力為6.0 MPa，保壓時(shí)間不低于30 min，不允許有滲漏現(xiàn)象。壓力試驗(yàn)完畢后，應(yīng)將試壓用水排盡，并采用壓縮空氣將設(shè)備內(nèi)部吹干，防止存水在冬季結(jié)冰脹裂盤管或設(shè)備殼體。

（2）氨試漏按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行0.6 MPa氨滲漏檢測(cè)，保壓足夠時(shí)間，確定管接頭和管上的滲漏點(diǎn)。

（3）如果盤管仍存在泄漏處，必須全部切割掉，進(jìn)行更換新盤管。

（4）盤管試驗(yàn)方法和步驟：①在每組切割端口處，采用管口坡口加工機(jī)車削處焊接坡口；②利用新預(yù)制的管帽或法蘭，預(yù)留配管口和壓力表接口，進(jìn)行預(yù)熱組焊；③檢測(cè)合格后，連接試壓工機(jī)具，進(jìn)行逐根盤管水壓試驗(yàn)。

7 整體預(yù)制新的盤管

（1）對(duì)新預(yù)制盤管進(jìn)行材料檢驗(yàn)，應(yīng)符合DIN17175標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)表面磁粉探傷及1.5倍設(shè)計(jì)壓力的水壓試驗(yàn)合格后，方可使用。

（2）新預(yù)制的盤管必須按照?qǐng)D樣和切割下來的損壞壞盤管實(shí)物進(jìn)行制造。每組盤管必須預(yù)制2件，并預(yù)留不少于100～150 mm的現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)、切割余量。

8 組焊盤管

新預(yù)制的盤管應(yīng)嚴(yán)格控制下料、坡口加工、現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)和焊接工藝。制作專用組對(duì)工裝夾具，保證盤管組焊質(zhì)量［5］。

組對(duì)預(yù)制的新盤管并進(jìn)行焊接。焊接前，采用電加熱帶將坡口預(yù)熱到150～200℃，并用紅外線測(cè)溫儀進(jìn)行檢查，合格后方可進(jìn)行焊接，盤管焊接見圖2。

圖2 盤管焊接

9 密封唇封焊

密封唇封焊后，進(jìn)行水壓試驗(yàn)，驗(yàn)證密封唇是否在封焊時(shí)出現(xiàn)松動(dòng)、泄露現(xiàn)象。

對(duì)稱拆卸兩條緊固螺栓，同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行焊接，焊接完成后再緊固螺栓，利用液壓機(jī)械定壓操作。在滾動(dòng)胎上慢慢旋轉(zhuǎn)，按此操作嚴(yán)格執(zhí)行，確保密封唇焊接無變形。密封唇封焊后見圖3。

圖3 封焊后的密封唇

10 結(jié)束語

通過成功地對(duì)該丁辛醇裝置進(jìn)口設(shè)備廢熱鍋爐進(jìn)行技術(shù)修復(fù)，不但節(jié)省了因設(shè)備重新進(jìn)口或返廠維修的時(shí)間，而且還節(jié)約了大量的維修或購(gòu)置費(fèi)用，控制了維修成本。

［1］王文友.過程裝備制造工藝［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2009：25-27.

［2］余燕，吳祖乾.焊接材料選用手冊(cè)［M］.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，2005：149-151.

［3］張聲，辛忠仁.鋼制壓力容器制造常規(guī)檢驗(yàn)方法和檢具［M］.昆明：云南人民出版社，2006：101-103.

［4］吳以南.表面處理工藝手冊(cè)［M］.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1991：19-20.

［5］李亞江，劉強(qiáng).焊接質(zhì)量控制與檢驗(yàn)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：53-54.

Research on repair technique of imported waste heat boiler

Ren Zhaochun
（Machinery Factory of PetroChina Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

The waste heat boiler of a 2-ethyl hexanol plant was imported from Germany.It was found that this equipment had leakage during on-site operation.Through technical analysis,it was found that there were leaking points on the internal quenching coils.The equipment was entirely disassembled and repaired to find the causes for leakage and make repair plan.After repair,application reached original production process requirement.

waste heat boiler;spiral coil;coil sleeve;repair technique

TK228

B

1671-4962（2017）05-0046-03

2017-09-12

任召春，男，工程師，2000年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院化工機(jī)械與設(shè)備專業(yè)，現(xiàn)從事壓力容器生產(chǎn)制造管理工作。