轉化氣第一廢熱鍋爐管束修復

劉永懷

摘 ?要：針對瀘天化股份公司甲醇裝置主要生產設備C0201第一廢熱鍋爐在甲醇裝置開車運行期間泄漏較為嚴重，對A臺換熱外管進行全面更換。

關鍵詞：第一廢熱鍋爐;換熱外管;更換;刺刀管與管帽間距

一、轉化氣第一廢熱鍋爐是瀘天化股份公司甲醇裝置主要生產設備之一。在甲醇裝置開車運行期間，發現C0201A和C0201B兩臺廢熱鍋爐泄漏較為嚴重，股份公司對甲醇裝置進行了停車搶修，經檢查發現以上2臺廢熱鍋爐的大量換熱外管靠近管帽處出現蠕變及鼓包現象。因此，決定對A臺換熱外管進行更換修復，對A臺換熱外管進行整體更換，我公司從材料采購到管束的更換均嚴格按設計圖紙和技術協議進行，最終完全達到技術要求。文中對該設備的主要技術和制造修復工藝作簡單介紹。

二、設備技術特性表

主要零部件材質及規格，設備結構如圖1所示。

注：新購外管為15CrMoG（GB5310-2008）材料。

三、修復更換程序及技術要求

1.拆卸

（1）拆除殼體法蘭螺栓，取下外殼體。

（2）旋下刺刀管鎖緊螺母，刺刀管逐根編號，并記錄其對應的孔位，依次抽出，按排號分組放在專門的架子上，妥善保管以防變形。

（3）作好小管板方位標記，旋下小管板鎖緊螺母，拆卸小管板。

2.宏觀檢查及測量

對設備進行宏觀缺陷檢查和幾何結構尺寸的測量。

3.抽管

用專用銑鏜工具鏜掉外管與大管板角焊縫，原焊縫金屬部分鏜掉，鏜削時不得傷及管板孔。再用沖頭進行沖管（如圖2所示），將外管從大管板孔內抽出。抽出舊管后按圖3的尺寸要求加工外管與管板角焊縫坡口。

對管板角焊縫坡口及管橋進行宏觀檢查和PT檢測，不得有影響焊接的缺陷存在。

4.新外管預制

新外管（15CrMoG）材料符合GB5310-2017《高壓鍋爐用無縫鋼管》標準要求。新外管經內、外表面打砂和磁粉檢測，磁粉檢測按NB/T47013.4-2015標準，Ⅰ級合格。對新外管進行選點測厚，每根管子上、中、下每個位置選取4點，共12點，壁厚允許偏差符合GB5310-2017《高壓鍋爐用無縫鋼管》標準要求。所有對接焊外管在下料前，應留有一定的余量，以確保外管對接焊后的長度滿足圖紙要求的尺寸。外管推薦下料尺寸：外管1（短）=6086mm，外管2（長）=6696mm。清除兩端毛刺，一端加工焊接坡口。

5.新管帽加工

對于15CrMoR材質的新管帽，進行光譜定性試驗。管帽的幾何尺寸應符合圖4要求。管帽須經表面打砂、磁粉檢測，合格后方可使用。

6.外管與管帽焊接

外管按焊接工藝卡要求與管帽組焊，施焊焊工須具備：GTAW-FeⅡ-6G-12/57-Fefs-02/11/12資格。控制對口錯邊量≤0.5mm，焊后進行100% X射線探傷，按NB/T47013.2-2015標準，評定級別AB級，合格級別Ⅰ級。另要求焊縫內表面不得有內凹，焊肉基本與母材齊平，突出部分不得大于1.0mm，對于突出部分大于1.0mm或探傷達不到Ⅰ級的接頭應整口切掉重焊。外管與管帽焊后進行700℃±20℃消除應力熱處理（參見下圖熱處理曲線）。外管插入大管板端焊前需進行退火處理，退火溫度900℃，保溫15分鐘，退火長度不小于400mm。退火后管頭打磨除銹至金屬光澤，打磨長度不小于350mm。

外管與管帽，外管對接焊后除應力處理曲線示意圖

7.穿管

穿管時應保證外管與折流板中心線呈水平，調整外管伸出長度后，施焊點固。

8.外管與大管板焊接及熱處理

外管與大管板按焊接工藝卡要求焊前應進行預熱、消氫處理、消除應力熱處理。用特制的電加熱工裝（如圖5所示）進行預熱、消氫處理和消除應力熱處理。為保證焊工安全，升溫至預熱溫度后，施焊前應將管箱內部的電加熱板取出，外部斷電停止加溫，當溫度降低，達不到預熱溫度要求時，停止施焊，安裝管箱內部電加熱板，繼續升溫至預熱溫度，斷電后再進行焊接。

按焊接工藝卡要求對外管與大管板組焊，焊前預熱溫度為120℃～150℃，焊材選用ER55-B2焊絲。坡口型式如圖6所示。施焊焊工須具備：GTAW-FeⅡ-6FG-12/19-FefS-02/11/12資格。

第一道焊接，焊至與大管板平面齊平，焊后立即進行消氫處理，升溫至350℃，保溫2h后冷卻。然后進行焊縫表面宏觀檢查，對疑似缺陷進行補焊修復。第二道焊接，應保證足夠焊腳高度，焊接完成并經宏觀檢查合格后，立即進行670℃±20℃消除應力熱處理（參見熱處理曲線示意圖）。

9.殼程氣密試驗查漏

待設備冷卻后，安裝試壓殼體，殼程充入0.6MPa壓縮空氣進行氣密試驗，檢查外管與大管板角焊縫泄漏情況。

10.脹管

按圖6脹管示意圖尺寸要求，外管與大管板采用液壓脹接。脹管完成以后，對全部外管與大管板角焊縫進行100% PT檢測，按NB/T47013.5-2015標準，Ⅰ級合格。

11.殼程水壓試驗試驗壓力5.23MPa。

12.殼程氨滲漏試驗

水壓試驗完成后，進行殼程氨滲漏試驗檢測，按HG/T 20584-2011標準附錄A《壓力容器氨滲漏試驗方法》中的B法進行，試驗壓力0.3 MPa，氨氣濃度20%，保壓時間12小時，檢查大管板與外管角焊縫有無泄漏。試驗完成后用氮氣進行置換，最后用大量清水稀釋、清洗殼程，并吹干。

13.管程水壓試驗

設備管程以17.33MPa壓力進行水壓試驗，試驗按GB150-2011第4部分第11條執行，試驗合格后將水排盡，及時用空氣將外套管和管箱吹干。

14.回裝

（1）設備修復合格后，管箱、刺刀管、外管用氮氣進行吹掃，確保外管內無銹塊、焊渣等雜物。刺刀管回裝前，應保證管箱已吹掃干凈，外管內壁和刺刀管內外壁已清洗合格。

（2）按原小管板與大管板的對應方位組裝小管板，小管板和大管板保持平行，管孔同心。

（3）更換刺刀管銅墊片，按編號與管孔號一一對應的要求回裝刺刀管，并將刺刀管原位置偏轉15°安裝，旋緊刺刀管鎖緊螺母。

（4）用特制測量桿逐根測量、調整刺刀管端部與外管管帽底間隙，保證達到39mm～43mm之間，間隙分布均勻，并作好記錄。

（5）回裝外殼體，進行充氮保護。

四、設備運行情況

該設備換熱外管經過更換后，在周期內運行情況良好，達到了預期目的。

參考文獻：

[1]《壓力容器》GB/150-2011.

[2]《換熱器》GB/151-2014.

[3]美國ASME《鍋爐及壓力容器規范》、《化肥設備檢修規程》.