氣化爐激冷室堆焊層修復方案

趙旭，臧棚浩，張碩

(兗礦濟寧化工裝備有限公司，山東 濟寧 272000)

1 說設備主要技術參數

1.1 設備概況

設備基本概況如表1所示。

表1 設備技術特性表

1.2 存在問題

氣化爐激冷室檢驗過程中發現內表面堆焊層多處存在雪花狀裂紋，裂紋散亂分布，需對激冷室堆焊層進行徹底檢查，并消除缺陷[1]。

1.3 原因分析

(1)由于氣化爐內介質原因(工作介質為O2、H2、CO、CO2、H2O、H2S、N2、氯離子、爐渣等)，很容易產生各類缺陷，例如：氯離子腐蝕、氫脆、應力腐蝕等。

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

2 設備缺陷修復前的準備

2.1 施工技術準備

(1)根據設備圖紙、質量證明文件編制詳細的維修方案及焊接工藝，經業主批準后，嚴格按照修復方案及焊接工藝對缺陷部位進行修復。

(2)施工過程用到的焊材，必須要有合格的質量證明文件，如果現場人員對質量合格證明文件存在疑問，必須進行復驗，對于沒有合格證明文件的焊材，必須拒絕使用。

2.2 施工現場準備

現場施工配備的工具和人員分別見表2和表3，焊工和探傷人員必須持證，符合表3中相應的等級要求。

表2 施工工具

表3 施工人員

3 檢查缺陷點

(1)根據檢查發現缺陷位置，將設備內所有復合板筒體內壁，用鋼絲輪(不銹鋼)、抹布、潔凈水打磨清洗干凈，對設備內壁進行百分百的PT(滲透檢測)，查找缺陷位置并進行缺陷位置標記。

(2)根據發現的缺陷情況和特檢院檢測情況，確定需要修復的位置。

(3)將修復位置用粉線標出。

4 修復過程

4.1 清除缺陷

(1)砂輪機沿粉線將不銹鋼表面磨開。

(2)當裂紋較小時，繼續用砂輪機打磨直至肉眼不可見；當裂紋較大時，改用碳弧氣刨對需要修復的部位的不銹鋼襯里進行清理(用扁碳棒)。碳弧氣刨時，要控制好氣刨深度，氣刨目的：清除不銹鋼內襯，氣刨深度為3～3.5 mm(即氣刨完成后不能傷及設備母材)。氣刨完成后用砂輪機進行打磨，直至缺陷肉眼不可見為止。

(3)將缺陷清除干凈后，對設備表面進行百分百的PT(滲透檢測)，檢驗是否仍存在缺陷。對仍有缺陷的部位，用砂輪機局部進行打磨，打磨完成后進行百分百的PT(滲透檢測)，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，進行堆焊之前，應該對設備進行消氫處理，消氫熱處理時，電加熱帶布置位置在設備外。

(2)消氫處理溫度為350 ℃，保溫4 h。消氫熱處理加熱過程曲線如圖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150 ℃后，溫度的升溫速度需要控制在≤130 ℃/h，在溫度達到350 ℃后，恒溫4 h，保溫完成后進行降溫，降溫速度控制在≤130 ℃，在溫度達到150 ℃時開始焊接。

4.3 焊接

焊接工藝必須經過焊接工藝評定，焊接工藝評定按照NB/T 47014—2011《 承壓設備焊接工藝評定》中的相關要求進行，焊接工藝評定的內容必須能夠覆蓋焊接施工的全部內容。焊接工程師根據焊接工藝評定的工藝參數編制相關的焊接工藝卡，焊工在焊接工藝卡的指導下進行作業[3]。

(1)首先對過渡層進行堆焊，堆焊應該采用A062不銹鋼焊條。

(2)過渡層堆焊并檢驗合格后進行復層堆焊，堆焊采用A022不銹鋼焊條。

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

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

(4)焊工：現場作業焊接人員必須持證上崗，焊工必須持有質量技術監督局頒發的相應的鋼種、焊接方法以及焊接位置等配套的焊工考試合格證并經過現場培訓后持證上崗[4]。

(5)焊條、焊絲等焊材以及焊接設備。一焊接方法采用手工電弧焊，過渡層A062，直徑φ3.2，復層A022，直徑φ4。二焊條質量合格并能夠提供焊條的質量合格證明文件。三焊條必須由專人保存并設立焊材一級庫和二級庫，由專人負責焊條發放和回收。四焊接設備必須完好，做好設備三級保養并保存好記錄備查，焊接設備必須保養合格并驗收后方可投入使用。

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

4.4 焊縫位置目視檢查

(1)焊縫位置應該進行100%目視檢查，外觀質量必須滿足NB/T 47013—2015 《承壓設備無損檢測》焊縫表面質量中焊縫表面質量的全部要求。

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

(3)焊縫目視檢查人員應該做好焊縫目視檢查記錄以及作業現場的氣象記錄[6]。

4.5 焊縫無損檢測

過渡層焊接完成后，進行100%PT檢測；復層焊接完成后，再進行100%PT檢測。符合NB/T 47013—2015中的規定。

過渡層焊接完成后，表面進行百分百的PT(滲透檢測)，復層焊接完成后，表面再次進行百分百的PT(滲透檢測)，檢測驗收按照NB/T 47013—2015中的規定執行。

4.6 消應力熱處理

無損檢測合格后，對堆焊部位進行消應力熱處理。具體如下：

(1)熱處理采用數字式溫度控制器，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，加熱帶長度為1 000 mm，數量為18個。設備內外都纏繞保溫棉，加熱帶和設備筒體貼合嚴。

(3)保溫層選用耐熱保溫材料。

(4)控溫熱電偶數量6支，均勻布置在筒體上，并應相互錯開，以避免互相干擾。

(5)加熱器和保溫層的鋪設可用螺釘、壓板或鐵絲固定于設備上，在設備上焊釘時應焊在加熱帶部位，采用與之相匹配材質的焊釘。焊釘用后用機械方法清除、磨平，進行表面檢查。

(6)熱處理過程中應使氣化爐支座以上的設備處于可自由伸長狀態。

5 質量控制措施

5.1 組織措施

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

(2)必須加強作業人員的質量為上的意識教育，確保依靠質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，質量人員做好專檢，確保不合格產品不會流入下道工序，如果有不合格產品，下道工序應該拒絕施工。

(4)施焊人員必須有專用的鋼印號，焊工定崗定位，確保各司其責。

(5)質量人員必須對施工全過程進行監督和過程檢驗，對于違章作業，違章指揮的情況，必須立即責令停止施工。

5.2 技術措施

(1)焊材必須有質量證明書。

(2)嚴格執行焊接工藝。

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