转化炉热管系统焊接技术.pdf

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1、苏海军中化二建集团有限公司山西太原030021r一蔓鱼垦工堕!!里!鱼业工程技术摘要以天然气制甲醇装置一段转化炉热管系统焊接工程为例，对铬钼耐热钢、铬镍奥氏体、铁镍合金管材在可焊性分析、焊接材料的选择与焊接方法、焊接工艺措施和质量检验等几个方面进行系统的介绍。关键词铬钼耐热钢铬镍奥氏体铁镍合金焊接中图分类号TG47文献标识码B文章编号1672—9323(2016)06—0071—051简介2006年，我单位成功从美国为内蒙古博源投资管理有限公司拆迁600kt／a甲醇装置一套，并在2007年11月顺利建成投产。该套装置位于内蒙古鄂尔多斯市乌审旗乌审召工业

2、园内，以苏里格气田丰富的天然气为原料，经过脱硫、天然气前补CO：一段加压蒸汽转化、压缩、中压合成、三塔精馏的先进工艺线路生产精甲醇，具有占地少、热能利用好、“三废”排放达标、产品纯度高等特点。转化炉是该套装置的核心设备，不仅改造工程量大，而且需焊接的特殊材料的种类多，焊接难度大，转化管安装精度高。因此，转化炉热管系统各部件之间的焊接、安装成为转化炉安装的首要难题。2转化炉热管系统2．1炉管转化炉炉管采用高温承压用离心铸造合金钢管，炉管长13．979m，材质为HK一40，共468根分四排布置于两个炉膛内，底部穿过炉底，固定在专用的支撑上，顶部穿过炉顶固定

3、在特制的吊架上，通过水泥块配重来平衡，上下猪尾管与进、出口系统连接。2．2进口系统进口系统由4根上集气管及468根上猪尾管组成。四根上集气管安装于炉顶的钢结构架上，上猪尾管制成特制的弯管连接上集气管与转化炉管，如图1所示。2．3出口系统出口系统由4根的下集气管和468根下猪尾管组成，如图2图1转化炉炉管进口系统所示。下集气管安置于特制的支座上，468根下猪尾管均匀分布在4根下集气管上，另一端与转化炉管下端相连。图2转化炉炉管出口系统炉管伸出炉外部分通过焊接支管台(上、下共936个)与上、下猪尾管焊接，猪尾管又通过焊接支管台(上、下也共有936个)与上集

4、气管及下集气管焊接。转化管在操作状态下的热伸石油化工建设2016．0671E＆CTechno均y——荫蕊秉一表1转化炉热管系统各组成部分的规格、材质一览表序号部件名称虢格霸鳓材质单位数量相当于国内牌号1上集气管中325×14A335-P11根412CrlMoV2上猪尾管

5、攀瞩黉，A335-P1、耄jj

6、；}i根46812CrlMoV3上集气管焊接支管台3000LBDN32A335-P11个46812CrlMoV4转化炉营o}14N12HK一40根468ZG40cr25N1205下集气管巾325x14UNSN08800(tncoloy800)根4ZGl4

7、Ni32Cr20Nb6下猪尾管中髓x5UNSN08800(Incoloy800}根惦8ZGl4N132Cr20Nb7下集气管焊接支管台30DOLBDN32UNSN08800(Incoloy800)个468ZGl4Ni32Cr20Nb8转化炉管焊接支管台C上．下)3堪)0t墨口§畿UNSN08800(Ircoloy800)个936ZGl4Ni32Cr20Nb长由猪尾管来补偿。2．4各组成部分规格、材质转化炉热管系统各组成部分的规格、材质见表1。3可焊性分析3．1转化炉热管系统材质分析由表1可知，该转化炉热管系统下集气管、下猪尾管、上猪尾管、上集管等材质是

8、铬钼耐热钢、铬镍奥氏体、铁镍合金等材质组成。焊缝金属易产生热裂纹，而转化炉热管系统均在高温、中压和临氢状态下运行，焊接接头质量优劣直接影响焊接产品的可靠使用，一旦焊接接头低劣，轻者使生产不能正常运转，严重者会造成灾难性事件，后果不堪设想。所以现场进行转化管与转化管、下猪尾管与管座焊接时，防止焊接热裂纹的产生显得尤为重要。为保证热管系统的焊接质量，在对系统中各材料进行焊接性分析的基础上，制定了合适的焊接工艺措施，并对焊接接头进行了一系列焊接工艺试验，从而验证了焊接工艺的正确性，保证了热管系统焊接施工的顺利进行。A335-P11、UNSN08800(Inc

9、oloy800)和HK-40为美国钢材牌号，它相当于中国的12CrlMoV、ZGl4Ni32Cr20Nb和ZG40Cr25Ni20，分别属于属于耐热合金管材、铁镍合金钢管材和铬镍奥氏体钢管材。该类合金具有热稳定性、热强性、耐蚀性和在使用条件下的组织稳定性，所以在燃汽轮机、宇宙飞行器、火箭发动机、核反应堆、潜艇、热电站装置、石油化工设备的高温器件中得到了广泛应用。这几种材质中，Cr元素的主要作用是形成铬的碳化物，使材料具有较高的高温蠕变断裂强度，同时能在钢管表面形成致密的氧化膜，从而使钢材具有抗氧化性和抗渗碳性能。Ni主要起稳定奥氏体的作用，此外还能提高

10、钢材的高温强度、高温韧性及抗氧化性能。Nb能增加材料的抗渗碳性，还能提高其高温蠕变强度和高温塑