氣化爐制造過程關鍵質量控制

郭福軍 梁榮

摘要：氣化爐是煤化工行業的重要關鍵設備，氣化爐的制造質量對整個煤化工裝置的運行有著具足輕重的影響。監理單位作為獨立的第三方，全程參與了設備制造的質量控制、進度控制等工作。本文以多噴嘴對置式水煤漿氣化爐的工藝、結構特點入手，介紹了多噴嘴對置式水煤漿氣化爐制作過程中一系列制造環節的質量控制和檢驗，如材料檢驗、焊接控制、熱處理控制、無損檢測等檢驗的要點，并對監理過程中發生的極具代表性的問題進行簡要分析和探討，論述設備監理工作過程中采用的方法、相應問題的處理以及對其他監理工作的啟示性。

關鍵詞：“多噴嘴氣化爐”;“質量控制”

1 引言

由于我國的“缺油、少氣、富煤”基本國情，我國能源需求和供給的不匹配要求行業需要積極尋找石油替代能源。發展新型煤化工是能源行業發展的必然途徑，同時也是我國的必然選擇，而煤氣化技術是發展煤化工的重要前提。多噴嘴對置式水煤漿氣化技術是由“華東理工大學、兗礦魯南化肥廠、中國天辰化學工程公司聯合開發的一種新型的具有國際先進水平的新型氣流床氣化技術。[1]多噴嘴對置式水煤漿氣化爐是多噴嘴對置式水煤漿氣化技術氣化工序的核心關鍵設備。

2 項目背景

某公司為某公司80萬噸/年煤制甲醇項目生產了多臺多噴嘴對置式水煤漿氣化爐，該氣化爐采用中溫抗氫耐熱鋼為主要材料，具有工作溫度高壓力大、介質易燃易爆，設備制造工藝復雜，設備成型要求較高等特點。

本文站在監理獨立第三方的角度，對于監理工程中發現的具有代表性的問題進行分析，針對不同的問題，采用不同的處理方法及相應應對措施，以期對今后的監理工作有較好的啟示意義和參考價值。

2.1 項目概況

作為監理單位，在該項目中主要從事設備在制造單位制造階段的駐廠監理檢驗工作。該氣化爐由洗滌冷卻室部分、洗滌冷卻室部分內件、洗滌冷卻環組件、氣泡分離器、燃燒室部分等組焊而成。洗滌冷卻室部分主要由法蘭、短節、下錐體、洗滌冷卻室部分殼體、內錐封頭組件、接管、人孔組件、支座等組焊而成。洗滌冷卻室內壁與介質接觸部分堆焊E309+E316耐蝕材料。洗滌冷卻室部分內件主要由環板、管、冷卻筒、噴水管、法蘭、螺栓等連接、組焊而成。燃燒室部分主要有燃燒室殼體、燒嘴接管、接管、球封頭、凸緣法蘭、托磚盤、吊耳等件組焊而成。

3 監理工作范圍

氣化爐（涵蓋內件、螺栓、螺母、八角墊）生產過程全過程質量控制進行駐廠監造，即從制造單位資質審查、制造工藝文件審查（包括裝配工藝、焊接工藝、無損檢測工藝）、人員資格審查（包括焊工持證情況、無損檢測人員資質情況等）、原材料復驗見證、PQR審查、筒體焊接質量檢驗、激冷室內壁及接管法蘭堆焊檢驗、無損檢測報告審查、主要部件尺寸檢驗見證、熱處理前后設備外觀質量和熱處理曲線報告審查、產品試板隨爐情況及最終熱處理后性能檢驗見證、水壓試驗見證、噴砂油漆外觀質量及充氮保護以發運前配品備件檢測等進行全過程駐廠監造。

3.監理過程中遇見的主要問題

3.1 原材料復驗過程中，發現由某公司提供的SA387Gr.11CL2 板材在MAX PWHT690±14℃×12h下復驗了拉伸、425℃高溫拉伸、彎曲等項目;在MIN PWHT 690±14℃×4.5h下復驗了Akv（-10℃）、HB等項目。在見證過程中發現高溫拉伸、Akv（-10℃）等項目不合格，導致部分鋼板報廢，需重新采購。

3.2 洗滌冷卻室筒體及燃燒室筒體環縫組焊時，采用SAW，采用的焊接要求規范如下：焊絲：UNION S2 CRMOФ4.0;焊劑：UV420TTR 參數：電流530～550A;電壓30V;預熱溫度180℃。而在實際施焊中，發現預熱不均勻（底部加熱位置預熱溫度下部180～200℃，上部施焊位置溫度130～180℃），施焊部位距離近火焰加熱部位溫差較大（超過50℃），產品延遲裂紋等缺陷較多，致使產品焊縫有較多返修，不利于產品質量管理和進度控制。

3.3下錐體與洗滌冷卻室筒體組對時，發現環縫對口錯邊量超出標準允許要求（實際最大錯邊量15mm，筒體壁厚105mm，下錐體壁厚120mm，超出GB150-1998標準要求[2] ）。

4.問題產生的原因

4.1 原材料供應商提供的鋼板性能不合格，經試驗室分析，產生性能不合格的原因可能為鋼板在鋼廠配料時鋼材化學成分產生偏析以及鋼板在性能熱處理時控制不當所致。站在第三方監理的角度分析，最重要的原因是廠方在選擇原材料供應商時不當，致使該問題發生。

4.2 廠方給設備環縫焊接加熱的方式（兩個單根火把加熱）不符合要求，無法達到產品焊接均勻預熱≥180℃的要求。

4.3 下錐體與洗滌冷卻室筒體環縫錯邊量偏差超差的原因之一下錐體高溫分片壓型后在恢復性能熱處理后有變形;原因之二是下錐體縱縫組焊及熱處理后產生較大變形，而在整體組焊完畢后無法進行校型;原因之三是必須保證下錐體與激冷環、頂部預噴嘴接管的同軸度，致使產品無法通過調整減小錯邊量。

5.問題的處理

5.1 發現原材料鋼板性能不符合要求時，及時向業主方作出預警;要求廠方分析問題產生的原因，及時給予我方及業主方回復。采用集智群策群力的方法，召集業主方、行業內專家，廠方技術人員召開專題會議，協商解決相應問題。同時要求廠方對于該鋼廠提供的所有板材進行逐張復驗，確保氣化爐最終所用原材料符合國家標準和產品技術協議要求。最終的方案為原不合格鋼板報廢，重新采購，并在鋼板在鋼廠生產時的重要過程即鋼板熱處理、性能試驗等過程派駐監理人員進行關鍵點見證監造，以確保鋼板質量并節約工期。

5.2 在產品制造過程中發現裂紋增多的初期階段，及時與制造單位焊接技術人員、項目管理人員、焊接操作人員等共同分享問題原因，采用魚翅圖逐項分析排除的方法，最終確定預熱方法不當致產生延遲裂紋。在多方配合努力下，廠方改進了預熱方式，由集中預熱改為半環狀均勻預熱，減小加熱部位和實際施焊部位的溫差，確保了后續焊縫焊接質量，大大減小了裂紋等缺陷的產生，提高了產品質量。

5.3 下錐體與洗滌冷卻室筒體環縫組對后，立即向業主方匯報了環縫錯邊量超差的問題。并提出合理化建議，由制造單位出具NCR不合格品單，并制定可行方案，報業主方和氣化爐原設計單位審批。審批手續齊全后，方可進行繼續生產工作。

6.處理成效

監理方堅持原則，不合格的原材料堅決允許用于該批設備上，確保了產品質量。避免了業主方的重大安全風險，在保證質量的前提下，與制造單位積極協調，擺事實，講道理，也得到了制造單位的支持和理解，避免了制造單位的聲譽的損失。由于采取了妥善的方法，對于已經產生的缺陷進行了清除和補焊處理，確保了產品的質量。并對后續焊接采取了事先預防措施，做了了預防為主，避免了同類問題的發生，促使產品整體質量得到了的提高。

7.預防和解決此類問題的見解

產品的安全質量高于一切，原材料問題不容馬虎，必須堅持原則。符合要求則使用;不符合要求，堅決不允許用于產品制造，避免運行中的安全風險，這是監理方的重要責任和義務。對于業主方而言，做好供應商的選擇可以部分避免此類問題的發生，這也是最簡單直接的方法。焊接是壓力容器設備制造生產的最為重要的環節之一，監理人員應嚴格把關，落實焊接工藝要求。而采用前瞻性管控預防為主的方法，可以避免問題累積和風險累積，是產品質量穩定提高。

總之，設備制造過程中出現各種問題是難于避免的，在保證核心質量的前提下，應予以制造單位方便，但是也要履行完整審批手續，使問題可控并留有完整記錄以備查詢。

參考文獻：

[1] 多噴嘴對置式水煤漿氣化技術及其優勢，王延坤，王偉，2008.01.005

[2] GB/T150.4-2011《壓力容器》

（作者單位：南京三方化工設備監理有限公司）