氣化爐激冷室堆焊層修復(fù)方案

趙旭，臧棚浩，張碩

(兗礦濟(jì)寧化工裝備有限公司，山東 濟(jì)寧 272000)

1 說(shuō)設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

1.1 設(shè)備概況

設(shè)備基本概況如表1所示。

表1 設(shè)備技術(shù)特性表

1.2 存在問(wèn)題

氣化爐激冷室檢驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)表面堆焊層多處存在雪花狀裂紋，裂紋散亂分布，需對(duì)激冷室堆焊層進(jìn)行徹底檢查，并消除缺陷[1]。

1.3 原因分析

(1)由于氣化爐內(nèi)介質(zhì)原因(工作介質(zhì)為O2、H2、CO、CO2、H2O、H2S、N2、氯離子、爐渣等)，很容易產(chǎn)生各類缺陷，例如：氯離子腐蝕、氫脆、應(yīng)力腐蝕等。

(2)另外是由于設(shè)備在使用過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間承載，溫差存在較大變化，以及設(shè)備的長(zhǎng)期服役使用等原因造成的裂紋缺陷[2]。

2 設(shè)備缺陷修復(fù)前的準(zhǔn)備

2.1 施工技術(shù)準(zhǔn)備

(1)根據(jù)設(shè)備圖紙、質(zhì)量證明文件編制詳細(xì)的維修方案及焊接工藝，經(jīng)業(yè)主批準(zhǔn)后，嚴(yán)格按照修復(fù)方案及焊接工藝對(duì)缺陷部位進(jìn)行修復(fù)。

(2)施工過(guò)程用到的焊材，必須要有合格的質(zhì)量證明文件，如果現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)質(zhì)量合格證明文件存在疑問(wèn)，必須進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，對(duì)于沒(méi)有合格證明文件的焊材，必須拒絕使用。

2.2 施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)施工配備的工具和人員分別見(jiàn)表2和表3，焊工和探傷人員必須持證，符合表3中相應(yīng)的等級(jí)要求。

表2 施工工具

表3 施工人員

3 檢查缺陷點(diǎn)

(1)根據(jù)檢查發(fā)現(xiàn)缺陷位置，將設(shè)備內(nèi)所有復(fù)合板筒體內(nèi)壁，用鋼絲輪(不銹鋼)、抹布、潔凈水打磨清洗干凈，對(duì)設(shè)備內(nèi)壁進(jìn)行百分百的PT(滲透檢測(cè))，查找缺陷位置并進(jìn)行缺陷位置標(biāo)記。

(2)根據(jù)發(fā)現(xiàn)的缺陷情況和特檢院檢測(cè)情況，確定需要修復(fù)的位置。

(3)將修復(fù)位置用粉線標(biāo)出。

4 修復(fù)過(guò)程

4.1 清除缺陷

(1)砂輪機(jī)沿粉線將不銹鋼表面磨開(kāi)。

(2)當(dāng)裂紋較小時(shí)，繼續(xù)用砂輪機(jī)打磨直至肉眼不可見(jiàn)；當(dāng)裂紋較大時(shí)，改用碳弧氣刨對(duì)需要修復(fù)的部位的不銹鋼襯里進(jìn)行清理(用扁碳棒)。碳弧氣刨時(shí)，要控制好氣刨深度，氣刨目的：清除不銹鋼內(nèi)襯，氣刨深度為3～3.5 mm(即氣刨完成后不能傷及設(shè)備母材)。氣刨完成后用砂輪機(jī)進(jìn)行打磨，直至缺陷肉眼不可見(jiàn)為止。

(3)將缺陷清除干凈后，對(duì)設(shè)備表面進(jìn)行百分百的PT(滲透檢測(cè))，檢驗(yàn)是否仍存在缺陷。對(duì)仍有缺陷的部位，用砂輪機(jī)局部進(jìn)行打磨，打磨完成后進(jìn)行百分百的PT(滲透檢測(cè))，直至裂紋完全清除干凈為止。

4.2 消氫處理

(1)在打磨完成后，進(jìn)行堆焊之前，應(yīng)該對(duì)設(shè)備進(jìn)行消氫處理，消氫熱處理時(shí)，電加熱帶布置位置在設(shè)備外。

(2)消氫處理溫度為350 ℃，保溫4 h。消氫熱處理加熱過(guò)程曲線如圖1所示。

圖1 堆焊前熱處理曲線

(3)熱處理在150 ℃以下自由升溫，在溫度超過(guò)150 ℃后，溫度的升溫速度需要控制在≤130 ℃/h，在溫度達(dá)到350 ℃后，恒溫4 h，保溫完成后進(jìn)行降溫，降溫速度控制在≤130 ℃，在溫度達(dá)到150 ℃時(shí)開(kāi)始焊接。

4.3 焊接

焊接工藝必須經(jīng)過(guò)焊接工藝評(píng)定，焊接工藝評(píng)定按照NB/T 47014—2011《 承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》中的相關(guān)要求進(jìn)行，焊接工藝評(píng)定的內(nèi)容必須能夠覆蓋焊接施工的全部?jī)?nèi)容。焊接工程師根據(jù)焊接工藝評(píng)定的工藝參數(shù)編制相關(guān)的焊接工藝卡，焊工在焊接工藝卡的指導(dǎo)下進(jìn)行作業(yè)[3]。

(1)首先對(duì)過(guò)渡層進(jìn)行堆焊，堆焊應(yīng)該采用A062不銹鋼焊條。

(2)過(guò)渡層堆焊并檢驗(yàn)合格后進(jìn)行復(fù)層堆焊，堆焊采用A022不銹鋼焊條。

(3) 在堆焊完成后應(yīng)該立即對(duì)焊縫進(jìn)行消氫處理，消氫熱處理時(shí)，電加熱帶布置位置在設(shè)備外。消氫處理溫度為350 ℃，保溫4 h。消氫熱處理加熱過(guò)程曲線同圖1所示的曲線。

消氫熱處理在150 ℃以下自由升溫，在溫度超過(guò)150 ℃后，溫度的升溫速度需要控制在≤130 ℃/h，在溫度達(dá)到350 ℃后，恒溫4 h，保溫完成后進(jìn)行降溫，降溫速度控制在≤130 ℃。

(4)焊工：現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)焊接人員必須持證上崗，焊工必須持有質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的相應(yīng)的鋼種、焊接方法以及焊接位置等配套的焊工考試合格證并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)后持證上崗[4]。

(5)焊條、焊絲等焊材以及焊接設(shè)備。一焊接方法采用手工電弧焊，過(guò)渡層A062，直徑φ3.2，復(fù)層A022，直徑φ4。二焊條質(zhì)量合格并能夠提供焊條的質(zhì)量合格證明文件。三焊條必須由專人保存并設(shè)立焊材一級(jí)庫(kù)和二級(jí)庫(kù)，由專人負(fù)責(zé)焊條發(fā)放和回收。四焊接設(shè)備必須完好，做好設(shè)備三級(jí)保養(yǎng)并保存好記錄備查，焊接設(shè)備必須保養(yǎng)合格并驗(yàn)收后方可投入使用。

(6)焊接作業(yè)環(huán)境要求。在焊接環(huán)境存在下列的情況的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)，必須采取有效的防護(hù)措施方可施工，否則不允許施工[5]：一雨雪天氣等降水環(huán)境；二風(fēng)速在8 m/s甚至以上時(shí)；三焊接環(huán)境室溫低于5 ℃以，無(wú)法采取有效的溫度控制手段時(shí)；四焊接環(huán)境的相對(duì)濕度高于90%時(shí)。

4.4 焊縫位置目視檢查

(1)焊縫位置應(yīng)該進(jìn)行100%目視檢查，外觀質(zhì)量必須滿足NB/T 47013—2015 《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》焊縫表面質(zhì)量中焊縫表面質(zhì)量的全部要求。

(2)焊縫表面檢查中不允許出現(xiàn)裂紋、氣孔、夾渣以及凹坑等明顯的外觀缺陷，焊縫表面應(yīng)該平滑過(guò)渡。

(3)焊縫目視檢查人員應(yīng)該做好焊縫目視檢查記錄以及作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的氣象記錄[6]。

4.5 焊縫無(wú)損檢測(cè)

過(guò)渡層焊接完成后，進(jìn)行100%PT檢測(cè)；復(fù)層焊接完成后，再進(jìn)行100%PT檢測(cè)。符合NB/T 47013—2015中的規(guī)定。

過(guò)渡層焊接完成后，表面進(jìn)行百分百的PT(滲透檢測(cè))，復(fù)層焊接完成后，表面再次進(jìn)行百分百的PT(滲透檢測(cè))，檢測(cè)驗(yàn)收按照NB/T 47013—2015中的規(guī)定執(zhí)行。

4.6 消應(yīng)力熱處理

無(wú)損檢測(cè)合格后，對(duì)堆焊部位進(jìn)行消應(yīng)力熱處理。具體如下：

(1)熱處理采用數(shù)字式溫度控制器，功率180 kW。

(2)熱處理采用加熱帶加熱，加熱帶寬度為：220 mm(電壓220V、功率10 kW)，每隔150 mm布置一圈，加熱帶長(zhǎng)度為1 000 mm，數(shù)量為18個(gè)。設(shè)備內(nèi)外都纏繞保溫棉，加熱帶和設(shè)備筒體貼合嚴(yán)。

(3)保溫層選用耐熱保溫材料。

(4)控溫?zé)犭娕紨?shù)量6支，均勻布置在筒體上，并應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)，以避免互相干擾。

(5)加熱器和保溫層的鋪設(shè)可用螺釘、壓板或鐵絲固定于設(shè)備上，在設(shè)備上焊釘時(shí)應(yīng)焊在加熱帶部位，采用與之相匹配材質(zhì)的焊釘。焊釘用后用機(jī)械方法清除、磨平，進(jìn)行表面檢查。

(6)熱處理過(guò)程中應(yīng)使氣化爐支座以上的設(shè)備處于可自由伸長(zhǎng)狀態(tài)。

5 質(zhì)量控制措施

5.1 組織措施

(1)所有人員必須培訓(xùn)上崗，保證所有人員熟知作業(yè)程序和作業(yè)方法，施焊人員必須取得相應(yīng)的焊接操作證。

(2)必須加強(qiáng)作業(yè)人員的質(zhì)量為上的意識(shí)教育，確保依靠質(zhì)量求效益的觀念深入人心。

(3)各道工序，上下工序之間做好自檢和互檢，質(zhì)量人員做好專檢，確保不合格產(chǎn)品不會(huì)流入下道工序，如果有不合格產(chǎn)品，下道工序應(yīng)該拒絕施工。

(4)施焊人員必須有專用的鋼印號(hào)，焊工定崗定位，確保各司其責(zé)。

(5)質(zhì)量人員必須對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和過(guò)程檢驗(yàn)，對(duì)于違章作業(yè)，違章指揮的情況，必須立即責(zé)令停止施工。

5.2 技術(shù)措施

(1)焊材必須有質(zhì)量證明書。

(2)嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝。

(3)及時(shí)做好氣象管理，在焊接環(huán)境存在下列的情況的一個(gè)或者多個(gè)時(shí)，必須采取有效的防護(hù)措施方可施工，否則不允許施工：雨天及雪天；風(fēng)速超過(guò)8 m/s；焊接環(huán)境溫度在5 ℃以上；相對(duì)濕度在90%以上。