6.5mpa水煤浆气化炉烧嘴修复工艺分析

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1、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，

2、有些深度已达1.0～1.5mm，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A—A、内管从B—B以下部分开始弯曲，因此要从A—A、B—B处进行更换，其余部分尚待分析。2.2 高温拉伸   在图1A—A剖面右边取料做拉伸试验，检验此处材料是否变质。按GB—228试验标准做拉伸，其结果与原始材料对比见表1(试样φ68mm×11m

3、m，计算尺寸φ5mm，设备型号WE-300)。   从表1得知，在A—A、B—B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Ⅱ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

4、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UMCo50材料，材料标准选用UNS600(美国)标准。UMCo50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

5、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φ132mm×170mm，φ142mm×140mm，φ105mm×160mm各4件，对UMCo50取φ140mm×36mm，φ118mm×180mm，φ64mm×175mm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，φ168mm等管子的直线度≤0.5mm／

6、m，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JB4730Ⅰ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：1／4CrMo＋INCONEL600(φ26.7mm×2.87nun)(进出水管)，INCONEL600＋UMCo50(φ168mm×11mm)(外喷头)，INCONEL600＋INCONEL600(φ26.87mm×2.87mm)(管子接缝

7、)。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。     INCONEL600＋UMCo50焊接预热50～100℃。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INCONEL600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：①要对称焊，薄道焊，防止变形，确保层间温度≤100℃；②要充氩完好，确保焊缝背部不出现咬边等缺陷；③UMCo50预热温度一定要达到规定标准，否则容易出现开裂；④打底层焊完后，进行100％PT，JB4730—94，Ⅰ级合格。   对所有对接环焊缝进行X

8、射线探伤，评定标准用JB4703—94，对所有D类焊缝进行着色检测。为了确保焊接