一種危廢處理設備的制造要點

張學亮，董雪

（沈陽漢德科技有限公司，遼寧 沈陽 110031）

近年來，隨著社會的快速發展，人們生活水平不斷提高，對各種化工產品的需求量顯著增加，但由此帶來的一系列的化工廢物、高濃度的廢水污泥問題，直接或間接地影響著人們的生活。為此經過數年的研究試驗，設計制造出了一種用于危廢處理的關鍵設備，處理后的產品經過化驗滿足排放標準。

1 超臨界水氧化技術原理

當水處于22.1 MPa、374 ℃以上時反映出超臨界狀態的現象，水的物理性質發生顯著的改變，這時水中氫鍵完全消失，有機污染物和氣體在超臨界水中完全溶解。當在有機污染物中加入一定量的氧氣，在高溫高壓條件下氧化，經過50 s 左右的時間發生快速的氧化反應，并伴隨產生大量的熱量，該部分熱量經過裝置回收可重新利用，有機污染物被氧化生成無機鹽沉淀下來，同時生成CO2和水，有機物的總破壞效率大于99.99%，經過處理后完全滿足了工業排放標準[1-5]。

2 設計

2.1 工藝參數

設計壓力25 MPa ，工作壓力23 MPa；設計溫度350 ℃，工作溫度300 ℃；工作介質為氣化產物（含污泥）、激冷水.

2.2 材料

該操作環境為高溫高壓高腐蝕工況，材料應具有一定的強度和耐高溫屈服強度。介質當中含有酸堿等組分，進口處具有較高流速，都會加速容器內壁的腐蝕，材料還應有一定的耐腐蝕性能，普通的壓力容器材料無法滿足工藝要求。經試驗鎳基合金材料能滿足上述要求，故本設備統一采用在低合金鋼表面堆焊鎳基合金，材質為低合金鋼20MnMoⅣ堆焊Inconel625。

2.3 結構

該設備整體采用鍛焊結構，由平蓋、端部、筒體、下封頭及耳座5 部分組成，其密封采用雙錐環結構，簡圖如圖1。

圖1 結構簡圖

該反應容器在工作過程中屬于放熱反應，為了降低容器內部溫度，在設備內部設置一薄壁圓筒，圓筒外壁設置旋流板，激冷水進入容器內沿著旋流板流動，旋流板與內壁間隙控制在1 mm 以內，以免發生流體短路，降低冷卻效率。

3 制造要點

3.1 材料

鍛件應符合NB/T47008—2017 中Ⅳ級要求；逐件進行 400 ℃高溫拉伸試驗，高溫屈服強度Rp0.2≥260 MPa；廠家應提供合格證、材料質量證明書和監督檢驗證書，各證書應為原件。

3.2 制造過程

平蓋、端部、筒體及下封頭均為堆焊結構，均在熱處理后進行二次加工。該設備難點在于其焊接量大，容易產生焊接變形及焊接應力，焊接過程控制不好容易出現裂紋等。因此僅就焊接堆焊過程進行詳細闡述。

3.2.1 平蓋、下封頭堆焊制造

待堆焊面進行100%MT 檢測；堆焊前均勻預熱，預熱溫度≥80 ℃；采用二氧化碳氣體保護焊堆焊；在預熱溫度下堆焊過渡層，堆焊過程采用連續堆焊，一直保持預熱溫度；堆焊過渡層后表面進行100%PT 檢測；在室溫下堆焊面層，層間溫度控制在≤150 ℃，堆焊層厚度應均勻，焊道間搭接應平整，不平度≤1.5 mm，不得有缺口和咬肉，面層厚度不小于3 mm，堆焊面層表面進行100%UT 和100%PT；堆焊層化學成分測定，采用與平蓋下封頭相同規范、相同焊工的堆焊方法堆釘，測定堆焊面層以下3 mm 處的化學成分，要求與焊絲化學成分一致。

3.2.2 吊耳與平蓋、測溫板與下封頭角焊縫焊接

1）堆焊前預熱，采用焊條電弧焊焊接，控制層間溫度80～250 ℃，層間錘擊除應力；焊后立即消氫300～350 ℃，保溫2 h，不能等焊接溫度降到預熱溫度80 ℃以下，消氫采用履帶加熱方式，提供消氫曲線；焊縫表面不允許存在咬邊、裂紋、氣孔、弧坑和夾渣等缺陷。檢測焊角高度應滿足圖紙要求，角焊縫100%MT 檢測。

2）部件組焊后按熱處理工藝要求進行整體消除應力熱處理，熱處理溫度620 ℃，保溫時間2.5 h；按二次加工圖要求進行加工，加工范圍包括螺栓孔、密封面及坡口等，加工尺寸、公差及粗糙度按圖紙要求；密封面硬度檢測，對密封面硬度進行檢測，圓周對稱測量4 點，要求密封面硬度HB=200～240，測量后提供硬度檢測報告。

3.2.3 筒體與端部環焊縫組對焊接

筒體、端部內壁待堆焊面及對接接頭坡口進行100%MT 檢測；筒體與端部組對，錯邊量≤1.5 mm，筒體端面與端部端面平行度≤1 mm；筒體與端部環焊縫焊前預熱；采用手工電弧焊進行焊接，層間進行錘擊除應力，焊后立即消氫，焊接結束24 h 后，對環焊縫進100%RT+100%UT 檢測；筒體端部組焊件堆焊前預熱；內壁按焊接工藝進行帶極堆焊。堆焊過程采用連續堆焊，一直保持預熱溫度。堆焊過渡層表面進行100%PT。第一層堆焊完畢后，在室溫下堆焊第二層，層間溫度控制在≤150 ℃。端部密封面堆焊前預熱（若帶極堆焊后直接堆焊密封面部分，且通過測溫槍測量溫度≥80 ℃，則不需預熱）；端部密封面采用焊條電弧焊堆焊，余下過程同前；利用卡鉗檢測堆焊后的內徑最小值，內件尺寸按此配作。

3.2.4 總裝

1）組裝雙錐環，用汽油或丙酮將其清洗干凈，安裝柔性石墨膠帶。

2）組對平蓋與封頭，然后組對封頭與內件。利用工裝控制組對過程，錯邊量≤1 mm，內件外圓與平蓋外圓同軸度≤1 mm，內件總高度尺寸偏差≤2 mm，采用氬弧焊接。將內件緩慢裝入殼體內，從筒體下方觀察組裝過程中內件與殼體內壁是否有劃碰、內件與殼體內壁之間間隙是否滿足圖紙要求、內件是否與殼體內壁同心、內件插入位置是否滿足圖紙要求。

3） 按主螺栓緊固工藝規程把緊設備主螺栓。

4） 組對下封頭，組對錯邊量≤1.5 mm，筒體端面與下封頭端面平行度≤1 mm。

5）下封頭與筒體環焊縫采用火焰預熱，預熱過程按工藝卡執行。采用氬弧焊+焊條電弧焊的組合焊接方法，其環焊縫按熱處理工藝進行局部熱處理，熱處理溫度620 ℃，保溫時間2.5 h。

6）接管與筒體組對焊接，其操作過程按一件一卡執行，這里不再贅述。

7）整體組裝完畢后進行水壓試驗，噴砂，噴漆，包裝，發貨。

4 結束語

該設備已投產多臺，目前所有設備運行狀況良好，完全滿足了國內危廢處理的要求，極大地改善了化工廠的排放污染環境，對推進環保建設起到了積極的作用。