大型低合金耐熱鋼12Cr2Mo1壓力容器123 CA的制造

1、28川化2006年第4期設(shè)備管理與改造大型低合金耐熱鋼12Cr2Mo1壓力容器1232CA的制造永鑫工程公司傅華楊陽趙嘉渝摘要介紹了12Cr2Mo1材料的訂貨技術(shù)條件、材料的到貨檢驗及復(fù)驗、焊接工藝試驗、評定、熱處理、制造加工過程和最終檢驗控制,成功地完成了1232CA的制造,經(jīng)檢驗,完全滿足設(shè)計和工藝要求。關(guān)鍵詞12Cr2Mo1壓力容器材料焊接制造檢驗0前言特殊性,SA2213T22冷,不允許拼接的對Mo1材料化學(xué)成分提出了嚴(yán)格要求。管程材料12Cr2Mo1IV和ASTMSA2213T22的化學(xué)成分指標(biāo)見表3。表11232CA設(shè)計參數(shù)名稱設(shè)計壓力/MPa工作壓力/MPa設(shè)計溫度/工作溫度(進(jìn)

2、/出)/壁溫/物料名稱焊接接頭系數(shù)(筒體/封頭)腐蝕裕量/mm換熱面積/m管子與管板連接形式全容積/m水壓試驗壓力/MPa氣密性試驗壓力/MPa容器類別32合成氣/鍋爐給水預(yù)熱器(1232CA)是合成氨裝置的重要設(shè)備,關(guān)鍵設(shè)備。,給化工生產(chǎn)的穩(wěn)定和裝置的安全造成了極大的隱患。為此,股份公司決定由我公司重新制作1臺新的1232CA。在充分考慮了設(shè)備的材質(zhì)、焊接工藝、熱處理、機械加工精度等一系列要求的基礎(chǔ)上,采取了一系列工藝保證措施,成功地解決了焊接工藝、熱處理、成型、加工等方面的問題。1設(shè)備簡介1232CA為立式結(jié)構(gòu)的高溫、高壓列管式換熱殼程管程鍋爐給水13386合成氣13器,管束級別為級,總高

3、度10062mm,總重量36730kg。設(shè)計參數(shù)見表1,其結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。2材料的選擇1232CA的工作條件為高溫、高壓,且管程介強度焊+貼脹三類質(zhì)為具有氫腐蝕性的合成氣,因此,選擇了具有抗氫腐蝕性和具有較好高溫力學(xué)性能和耐高溫蠕變性能的珠光體耐熱鋼12Cr2Mo1作為管箱和換熱管的材料;由于殼程的工作介質(zhì)只有鍋爐水,因而筒體材料選擇了普通低合金鋼16MnR。該設(shè)備的主要選用材料見表2。考慮到該設(shè)備的重要性和12Cr2Mo1材料的表21232CA的主要選用材料名稱殼程筒體殼程接管管程筒體球形封頭換熱管管程接管材料16MnR16Mn12Cr2Mo112Cr2Mo1ASTMSA2213T2212C

4、r2Mo1規(guī)格/mm1182×66319.1×701266×108R608×6819×2.5536.4×1152006年第4期川化表3管程材料12Cr2Mo1IV和ASTMSA2213T22的化學(xué)成分指標(biāo)材料指標(biāo)PS2912Cr2Mo1技術(shù)條件質(zhì)保書值復(fù)驗數(shù)據(jù)技術(shù)條件質(zhì)保書值復(fù)驗數(shù)據(jù)ASTMSA2213T22同時為了防止回火脆化,化學(xué)成分配比應(yīng)符合(Si+Mn)×(P+Sn)×104(100%)150%和-6-6(10p+5Sb+4Sn+As)/100×1015×10的要求,即控制微量元素雜質(zhì)的

5、含量。為計算12Cr2MolIV和ASTMSA2213T22化學(xué)成分的配比,達(dá)到控制微量雜質(zhì)的要求,我公司要求鍛件生產(chǎn)廠家提供As、Sn、Sb等微量雜質(zhì)的實測值(熔煉成分)。圖1合成氣/鍋爐給水預(yù)熱器結(jié)構(gòu)該設(shè)備的主要受壓元件均按照壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程第25條的要求進(jìn)行復(fù)驗,不合格的材料不得投入使用。復(fù)驗16MnR板材的化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能,并且還要逐張檢查鋼板的表面質(zhì)量和材料標(biāo)志,逐張進(jìn)行超聲波探傷復(fù)驗,質(zhì)量等級符合JB4730294,不低于級為合格。12Cr2Mo1還要按照J(rèn)B/T472622000規(guī)定的項目進(jìn)行復(fù)驗,對換熱管逐根進(jìn)行水壓試驗和超聲波探傷,必須符合1232CA制定

6、的訂貨技術(shù)條件要求。3焊接1232CA殼程的材質(zhì)為普通低合金鋼16MnR,按照J(rèn)B470822000、JB470922000以及ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范焊接和釬焊評定標(biāo)準(zhǔn)的要求,在查閱了焊接手冊等資料后,制定了相應(yīng)的焊接工藝試驗方案,進(jìn)行了多次試驗,最終確定了焊接工藝,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了焊接工藝評定,評定合格后編制了產(chǎn)品的焊接工藝規(guī)程。焊接工藝試驗及焊接工藝評定項目見表4。在進(jìn)行工藝試驗和評定的同時,還有一項重要任務(wù),就是進(jìn)行焊工培訓(xùn)和考試,讓焊工掌握該新材料的焊接性能和操作技能,并按照鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則取得相應(yīng)的操作資格證,以確保設(shè)備的焊接質(zhì)量。4殼程的制造1232CA

7、殼程16MnR鋼板厚70mm,制造的其焊接性能良好,焊接材料選用與其強度相等的大西洋CHE507、CHW2S4、HJ431及天泰公司的氬弧焊絲TIG250。我公司已有成熟的低合金鋼焊接工藝,焊接工藝評定能滿足該設(shè)備的需要,無需進(jìn)行焊接工藝試驗及評定。而管程的材料為2.25Cr21Mo,該材料首次在我公司使用,因此必須關(guān)鍵是卷板和埋弧自動焊接。卷板采用的是高溫卷板,因此坡口形式的選擇就顯得尤為重要。若選擇不好,在高溫下,鈍邊在卷板時就容易被熔掉,或者鈍邊太厚,給焊接造成困難。經(jīng)過試驗,確定了如圖2所示的焊接坡口形式。進(jìn)行焊接工藝試驗和焊接工藝評定。30川化2006年第4期表41232CA焊接工藝

8、評定項目序號1234567891011評定材料12Cr2Mo112Cr2Mo112Cr2Mo1,16MnR12Cr2Mo112Cr2Mo1Inconel600/12Cr2Mo1SA2213T2212Cr2Mo1堆焊Inconel600Inconel600(用12Cr2Mo1堆焊Inconel600制作的試板)16MnR16MnR16MnR接頭形式對接焊縫對接焊縫對接焊縫對接焊縫對接焊縫強度焊對接焊縫對接焊縫對接焊縫對接焊縫對接焊縫規(guī)格/mm8020707.57020+819×2.520+675404040焊接方法GTAW、SMAWGTAW、SMAWSMAW、SAWSMAWGTAW、S

9、MAWGTAWSMAWSMAWSMAWSMAWSAW焊接材料TGS22CM、R407TGS22CM、R407TGS2250、R407、H10MnSi/HJ431R407TGS250、R407ERNiCr23ENiCrFe23ENiCrFe23J507J507H10MnSi/HJ431焊后熱處理消應(yīng)熱處理消應(yīng)熱處理消應(yīng)熱處理消應(yīng)熱處理消應(yīng)熱處理不作熱處理消應(yīng)熱處理消氫熱處理消氫熱處理正火+消應(yīng)熱處理消應(yīng)熱處理消應(yīng)熱處理堆焊Inconel600后,再進(jìn)行對接的鑒證環(huán),鑒證環(huán)的規(guī)格和焊接工藝應(yīng)與產(chǎn)品完全一致。其試件尺寸、試樣截取、試驗項目格要求均按照2及焊圖2.管箱在組對時,由于材料的特殊性,不得在

10、坡口內(nèi)進(jìn)行點焊,而必須采用組對筋板,在母材上焊接。組對筋板必須采用與母材材料相同的12Cr2Mo1,焊前須將待焊區(qū)域預(yù)熱至250以A。,其試板尺寸、試樣截取、試驗項目與合格要求均按照J(rèn)B474422000規(guī)定執(zhí)行。不得在組對時進(jìn)行強行組對。焊接采用手工鎢極氬弧焊打底,焊條電弧焊填充三層后,再采取埋弧自動焊。焊接材料的選用按照1232CA焊接工藝評定要求進(jìn)行。為了保證后續(xù)工藝的質(zhì)量,應(yīng)作好16MnR筒體環(huán)焊縫收縮量的記錄,以確定換熱管的長度。殼程的制造還有一個重點,就是殼體與管板的2條環(huán)縫。為保證質(zhì)量,只能有1條環(huán)縫留作收口焊縫,并且該條收口焊縫無法進(jìn)行射線探傷,只能作100%超聲檢測,因此該條

11、焊縫的焊接就顯得尤為重要。我們選擇了最好的焊工進(jìn)行施焊,并對全過程進(jìn)行跟蹤檢查。5管程的制造上,采用與正式焊接相同的焊條R407進(jìn)行焊接。在主體焊縫焊完一半后,去掉拉筋板,繼續(xù)焊接。去掉拉筋板后,將焊疤打磨干凈,并做磁粉探傷,如果有裂紋缺陷,必須對其進(jìn)行補焊并檢驗合格。需要特別注意的是,為了保證筒體尺寸和堆焊層厚度,對于管箱筒體兩端坡口的加工,應(yīng)先加工有堆焊層一面的坡口,另一面暫不加工,待堆焊面加工完后再加工另一面坡口。5.2管箱的焊接5.2.1管箱與球形封頭的焊接管箱與球形封頭的焊接是12Cr2Mo1同種材料之間的焊接,采用電弧焊的方法,焊接材料的選用見表4。焊前將其預(yù)熱至250以上,在焊接

12、過程中,層間溫度不低于預(yù)熱溫度,并在焊后進(jìn)行消氫熱處理,當(dāng)管箱接管焊接完成后,進(jìn)行熱處理,以消除應(yīng)力。坡口形式見圖3。5.2.2管箱與管板的焊接由于管箱為鍛焊結(jié)構(gòu),沒有A類焊縫,按照壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的要求,首次使用新材料,需要制作兩個B類焊接接頭鑒證環(huán),其一是管箱與球形封頭之間12Cr2Mo1對接的鑒證環(huán),其二是管箱與管板之間12Cr2Mo1坡口各管箱與管板的焊接焊縫作為收口焊縫,離管口很近,經(jīng)過研究,采用了在坡口兩側(cè)先堆焊In22006年第4期川化conel600,然后再進(jìn)行Inconel600之間的對接,以31避免環(huán)縫在對接焊后的消應(yīng)熱處理,有效地解決了因消應(yīng)熱處理而導(dǎo)致的管口焊縫

13、被拉裂的問題。焊縫坡口形式見圖4。均進(jìn)行100%射線探傷,按JB4730294級合格;進(jìn)行20%的超聲波復(fù)探,按JB4730294級合格;直徑小于250mm的接管對接焊縫做100%磁粉探傷,按JB4730294I級合格。殼體和管箱的C、D類焊縫做100%超聲波探傷,按JB4730294I級合格,直徑200mm接管參照該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行;C、D類焊縫做100%磁粉探傷,按JB4730294I級合格;焊接坡口表面在焊前進(jìn)行100%滲透檢查,按JB4730294級合格。換熱管與管板強度焊縫進(jìn)行100%著色檢圖3管箱與球形封頭焊接坡口形式查。設(shè)備試壓分兩步進(jìn)行,先對設(shè)備殼體進(jìn)行水壓試驗,合格后再做氨滲透試驗;

14、管箱組裝完之后,對管程進(jìn)行水壓試驗,試驗合格后再對管箱進(jìn)行氣密性試驗。,100%磁級合格。磁粉探傷,按JB4730294級合格。7結(jié)語7.1材料的訂貨技術(shù)條件和驗收復(fù)驗圖4管箱與管板的焊接坡口形式5.3管板的加工,。套鉆模板加工必須嚴(yán)格控制加工尺寸,特別是換熱管孔的加工,嚴(yán)格檢驗各加工尺寸,對超過偏差的尺寸做好標(biāo)記和記錄。5.4管口的焊接材料是壓力容器制造中的重要控制環(huán)節(jié),是設(shè)備能否制造成功的關(guān)鍵,因此必須加強控制。應(yīng)制定詳細(xì)的訂貨技術(shù)條件,并嚴(yán)格執(zhí)行入廠檢驗。7.2制造方案論證及技術(shù)交底因為是在冬季施工,環(huán)境溫度較低,濕度較大,并且2.25Cr21Mo的焊接性能較差,因此在焊接前必須進(jìn)行預(yù)熱

15、,焊接必須焊2層,第1層焊接全部檢驗合格后,再進(jìn)行第2層的焊接。5.5脹管由于設(shè)備的特殊性和重要性,在制造前應(yīng)編制總體制造方案,并進(jìn)行技術(shù)交底和分級交底,編制詳細(xì)的制造和焊接工藝以及質(zhì)檢計劃和檢驗要求。7.3質(zhì)量檢驗控制(1)編制設(shè)備質(zhì)量檢驗計劃和質(zhì)量控制流程為了保證該設(shè)備脹管的質(zhì)量,制作了模擬脹管試樣,其性能指標(biāo)符合壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程第104、105條之規(guī)定。脹管采用液壓脹管,嚴(yán)格按照操作程序執(zhí)行,不得出現(xiàn)漏脹、過脹等現(xiàn)象。5.6管箱的消應(yīng)熱處理圖,確定其制造的停止點、控制點和見證點,并做好相關(guān)記錄。(2)設(shè)備所選用的鋼板、管材均為定尺板和管,要求有準(zhǔn)確的下料圖或加工圖,在鋼板或加工件

16、上標(biāo)明尺寸方位,并有專人負(fù)責(zé)下料的檢查工作。(3)由于是高溫卷板,因此在卷板時必須將消應(yīng)熱處理對12Cr2Mo1是非常重要的,消應(yīng)熱處理的溫度為680720,保溫6h。熱處理完成后,對焊縫、熱影響區(qū)、母材分別測試其硬度值,各項指標(biāo)均在合格范圍內(nèi)。6檢驗輥子清理干凈,并保持平整。(4)管板的機加工是一個重要控制點。另外,其他加工件及坡口的加工也必須嚴(yán)格控制,按圖紙和工藝要求嚴(yán)格進(jìn)行。殼程和管程所有的A、B類焊縫焊接完成后32川化2006年第4期二氧化碳吸收塔腐蝕缺陷的修復(fù)第一化肥廠顏永風(fēng)鄧永江mm,有兩段裝填有鮑爾環(huán)(上層為不銹鋼鮑爾環(huán),下層為碳鋼鮑爾環(huán),下同)的筒節(jié);上塔內(nèi)徑為1600mm,壁

17、厚26mm,有一段裝填有鮑爾環(huán)的筒0前言我廠合成車間二氧化碳吸收塔是川化股份公司第一化肥廠合成車間脫碳工段的重要設(shè)備,其主要作用是用苯菲爾溶液吸收變換氣中的二氧化碳,以達(dá)到凈化工藝氣的目的。由于該塔的高度較高,內(nèi)件較多,因此一旦塔壁受腐蝕而減薄或形成凹坑將帶來嚴(yán)重后果。我廠于2006年8月在系統(tǒng)大修期間對其進(jìn)行了一次針對塔壁受腐蝕而形成凹坑的修復(fù),現(xiàn)將此次修復(fù)情況介紹如下。1設(shè)備簡介1.1節(jié)。2檢驗和修復(fù)過程2.1檢驗2006年2月大修期間,對該,但裝填有鮑爾環(huán)的筒節(jié)由于沒有卸出填料而未得到檢查。2006年8月裝置大修時,按計劃要對鮑爾環(huán)進(jìn)行沖洗,卸下了鮑爾環(huán),入塔內(nèi)檢查后發(fā)現(xiàn),先前曾經(jīng)打磨過

18、的部位情況較好,腐蝕沒有繼續(xù)發(fā)展。在上段磁探時發(fā)現(xiàn)塔壁焊縫處有1個直徑為1.5mm、深度為34mm的原始制造缺陷(氣孔),后經(jīng)打磨后消除,其余塔壁完好;對中段進(jìn)行檢驗,沒有發(fā)現(xiàn)明顯缺陷,塔壁完好;下段的上層經(jīng)檢驗無明顯缺陷,中層塔壁局部有輕微腐蝕,其他部位無明顯缺陷,下層的腐蝕情況最為嚴(yán)重,塔壁被大面積腐蝕,環(huán)縱焊縫熔合線本應(yīng)高出母材23mm,但90%的焊縫熔合線都低于母材12mm,并且焊縫熔合線還出現(xiàn)了溝槽,塔壁上有大大小小因被腐蝕而形成的坑,形狀有設(shè)計壓力設(shè)計溫度工作壓力工作溫度容器類別容積主體材質(zhì)腐蝕裕量工作介質(zhì)1.2結(jié)構(gòu)特點.53116.13.056MPa116.1316MnR3mm(上塔)6mm(下塔)變換氣、苯菲爾溶液二氧化碳吸收塔塔高44.55m,整體結(jié)構(gòu),分為上塔和下塔