轉(zhuǎn)化氣第一廢熱鍋爐管束修復(fù)

劉永懷

摘 ?要：針對(duì)瀘天化股份公司甲醇裝置主要生產(chǎn)設(shè)備C0201第一廢熱鍋爐在甲醇裝置開車運(yùn)行期間泄漏較為嚴(yán)重，對(duì)A臺(tái)換熱外管進(jìn)行全面更換。

關(guān)鍵詞：第一廢熱鍋爐;換熱外管;更換;刺刀管與管帽間距

一、轉(zhuǎn)化氣第一廢熱鍋爐是瀘天化股份公司甲醇裝置主要生產(chǎn)設(shè)備之一。在甲醇裝置開車運(yùn)行期間，發(fā)現(xiàn)C0201A和C0201B兩臺(tái)廢熱鍋爐泄漏較為嚴(yán)重，股份公司對(duì)甲醇裝置進(jìn)行了停車搶修，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)以上2臺(tái)廢熱鍋爐的大量換熱外管靠近管帽處出現(xiàn)蠕變及鼓包現(xiàn)象。因此，決定對(duì)A臺(tái)換熱外管進(jìn)行更換修復(fù)，對(duì)A臺(tái)換熱外管進(jìn)行整體更換，我公司從材料采購到管束的更換均嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)協(xié)議進(jìn)行，最終完全達(dá)到技術(shù)要求。文中對(duì)該設(shè)備的主要技術(shù)和制造修復(fù)工藝作簡單介紹。

二、設(shè)備技術(shù)特性表

主要零部件材質(zhì)及規(guī)格，設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。

注：新購?fù)夤転?5CrMoG（GB5310-2008）材料。

三、修復(fù)更換程序及技術(shù)要求

1.拆卸

（1）拆除殼體法蘭螺栓，取下外殼體。

（2）旋下刺刀管鎖緊螺母，刺刀管逐根編號(hào)，并記錄其對(duì)應(yīng)的孔位，依次抽出，按排號(hào)分組放在專門的架子上，妥善保管以防變形。

（3）作好小管板方位標(biāo)記，旋下小管板鎖緊螺母，拆卸小管板。

2.宏觀檢查及測量

對(duì)設(shè)備進(jìn)行宏觀缺陷檢查和幾何結(jié)構(gòu)尺寸的測量。

3.抽管

用專用銑鏜工具鏜掉外管與大管板角焊縫，原焊縫金屬部分鏜掉，鏜削時(shí)不得傷及管板孔。再用沖頭進(jìn)行沖管（如圖2所示），將外管從大管板孔內(nèi)抽出。抽出舊管后按圖3的尺寸要求加工外管與管板角焊縫坡口。

對(duì)管板角焊縫坡口及管橋進(jìn)行宏觀檢查和PT檢測，不得有影響焊接的缺陷存在。

4.新外管預(yù)制

新外管（15CrMoG）材料符合GB5310-2017《高壓鍋爐用無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)要求。新外管經(jīng)內(nèi)、外表面打砂和磁粉檢測，磁粉檢測按NB/T47013.4-2015標(biāo)準(zhǔn)，Ⅰ級(jí)合格。對(duì)新外管進(jìn)行選點(diǎn)測厚，每根管子上、中、下每個(gè)位置選取4點(diǎn)，共12點(diǎn)，壁厚允許偏差符合GB5310-2017《高壓鍋爐用無縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)要求。所有對(duì)接焊外管在下料前，應(yīng)留有一定的余量，以確保外管對(duì)接焊后的長度滿足圖紙要求的尺寸。外管推薦下料尺寸：外管1（短）=6086mm，外管2（長）=6696mm。清除兩端毛刺，一端加工焊接坡口。

5.新管帽加工

對(duì)于15CrMoR材質(zhì)的新管帽，進(jìn)行光譜定性試驗(yàn)。管帽的幾何尺寸應(yīng)符合圖4要求。管帽須經(jīng)表面打砂、磁粉檢測，合格后方可使用。

6.外管與管帽焊接

外管按焊接工藝卡要求與管帽組焊，施焊焊工須具備：GTAW-FeⅡ-6G-12/57-Fefs-02/11/12資格?？刂茖?duì)口錯(cuò)邊量≤0.5mm，焊后進(jìn)行100% X射線探傷，按NB/T47013.2-2015標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定級(jí)別AB級(jí)，合格級(jí)別Ⅰ級(jí)。另要求焊縫內(nèi)表面不得有內(nèi)凹，焊肉基本與母材齊平，突出部分不得大于1.0mm，對(duì)于突出部分大于1.0mm或探傷達(dá)不到Ⅰ級(jí)的接頭應(yīng)整口切掉重焊。外管與管帽焊后進(jìn)行700℃±20℃消除應(yīng)力熱處理（參見下圖熱處理曲線）。外管插入大管板端焊前需進(jìn)行退火處理，退火溫度900℃，保溫15分鐘，退火長度不小于400mm。退火后管頭打磨除銹至金屬光澤，打磨長度不小于350mm。

外管與管帽，外管對(duì)接焊后除應(yīng)力處理曲線示意圖

7.穿管

穿管時(shí)應(yīng)保證外管與折流板中心線呈水平，調(diào)整外管伸出長度后，施焊點(diǎn)固。

8.外管與大管板焊接及熱處理

外管與大管板按焊接工藝卡要求焊前應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱、消氫處理、消除應(yīng)力熱處理。用特制的電加熱工裝（如圖5所示）進(jìn)行預(yù)熱、消氫處理和消除應(yīng)力熱處理。為保證焊工安全，升溫至預(yù)熱溫度后，施焊前應(yīng)將管箱內(nèi)部的電加熱板取出，外部斷電停止加溫，當(dāng)溫度降低，達(dá)不到預(yù)熱溫度要求時(shí)，停止施焊，安裝管箱內(nèi)部電加熱板，繼續(xù)升溫至預(yù)熱溫度，斷電后再進(jìn)行焊接。

按焊接工藝卡要求對(duì)外管與大管板組焊，焊前預(yù)熱溫度為120℃～150℃，焊材選用ER55-B2焊絲。坡口型式如圖6所示。施焊焊工須具備：GTAW-FeⅡ-6FG-12/19-FefS-02/11/12資格。

第一道焊接，焊至與大管板平面齊平，焊后立即進(jìn)行消氫處理，升溫至350℃，保溫2h后冷卻。然后進(jìn)行焊縫表面宏觀檢查，對(duì)疑似缺陷進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)。第二道焊接，應(yīng)保證足夠焊腳高度，焊接完成并經(jīng)宏觀檢查合格后，立即進(jìn)行670℃±20℃消除應(yīng)力熱處理（參見熱處理曲線示意圖）。

9.殼程氣密試驗(yàn)查漏

待設(shè)備冷卻后，安裝試壓殼體，殼程充入0.6MPa壓縮空氣進(jìn)行氣密試驗(yàn)，檢查外管與大管板角焊縫泄漏情況。

10.脹管

按圖6脹管示意圖尺寸要求，外管與大管板采用液壓脹接。脹管完成以后，對(duì)全部外管與大管板角焊縫進(jìn)行100% PT檢測，按NB/T47013.5-2015標(biāo)準(zhǔn)，Ⅰ級(jí)合格。

11.殼程水壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力5.23MPa。

12.殼程氨滲漏試驗(yàn)

水壓試驗(yàn)完成后，進(jìn)行殼程氨滲漏試驗(yàn)檢測，按HG/T 20584-2011標(biāo)準(zhǔn)附錄A《壓力容器氨滲漏試驗(yàn)方法》中的B法進(jìn)行，試驗(yàn)壓力0.3 MPa，氨氣濃度20%，保壓時(shí)間12小時(shí)，檢查大管板與外管角焊縫有無泄漏。試驗(yàn)完成后用氮?dú)膺M(jìn)行置換，最后用大量清水稀釋、清洗殼程，并吹干。

13.管程水壓試驗(yàn)

設(shè)備管程以17.33MPa壓力進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)按GB150-2011第4部分第11條執(zhí)行，試驗(yàn)合格后將水排盡，及時(shí)用空氣將外套管和管箱吹干。

14.回裝

（1）設(shè)備修復(fù)合格后，管箱、刺刀管、外管用氮?dú)膺M(jìn)行吹掃，確保外管內(nèi)無銹塊、焊渣等雜物。刺刀管回裝前，應(yīng)保證管箱已吹掃干凈，外管內(nèi)壁和刺刀管內(nèi)外壁已清洗合格。

（2）按原小管板與大管板的對(duì)應(yīng)方位組裝小管板，小管板和大管板保持平行，管孔同心。

（3）更換刺刀管銅墊片，按編號(hào)與管孔號(hào)一一對(duì)應(yīng)的要求回裝刺刀管，并將刺刀管原位置偏轉(zhuǎn)15°安裝，旋緊刺刀管鎖緊螺母。

（4）用特制測量桿逐根測量、調(diào)整刺刀管端部與外管管帽底間隙，保證達(dá)到39mm～43mm之間，間隙分布均勻，并作好記錄。

（5）回裝外殼體，進(jìn)行充氮保護(hù)。

四、設(shè)備運(yùn)行情況

該設(shè)備換熱外管經(jīng)過更換后，在周期內(nèi)運(yùn)行情況良好，達(dá)到了預(yù)期目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]《壓力容器》GB/150-2011.

[2]《換熱器》GB/151-2014.

[3]美國ASME《鍋爐及壓力容器規(guī)范》、《化肥設(shè)備檢修規(guī)程》.