CN109355105A - 一种用于高温高压工况的分段式排渣罐及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高温高压工况的分段式排渣罐及其加工工艺，包括壳体和导渣锥体，导渣锥体包括锥体上部和锥体下部，锥体上部包括连接的上锥体和上异形法兰，锥体下部包括连接的下异形法兰和下锥体，下锥体的下端连接有排渣口接管法兰，排渣口接管法兰的侧壁上设置有循环水口接管法兰，各部件的内壁上均堆焊有耐磨耐蚀层，其加工工艺包括：①壳体的制作，②锥体上部的制作，③锥体下部的制作等步骤。采用本发明制得的用于高温高压工况的分段式排渣罐具有导渣锥筒拆装方便，耐磨耐蚀性好，使用寿命长，操作性好，维修和更换成本较低的特点，制作工艺和参数设置均科学合理，具有较高的经济性能和实用性能。
Description
技术领域
本发明属于煤气化技术领域，具体涉及一种用于高温高压工况的分段式排渣罐及其加工工艺。
背景技术
在煤气化技术中，排渣罐是煤气化产物渣水的排放装置，与排渣罐相关的主要工艺过程如下：煤气化工艺中生成的碎渣经渣收集器收集到设计量后送入经氮气进出口管进行氮气加压后的排渣罐，此时排渣罐底部的循环水进口进行补水，当排渣罐接料完成后，渣收集器与排渣罐之间的开关阀关闭，改为向渣收集器注水，排渣罐通过氮气进出口管开始泄压至常压，并开启排渣罐下端的开关阀，罐内的渣由排渣出口接管法兰的排渣口排放至捞渣机拖走。由于排渣罐的上游为压力系统，因此排渣时存在碎渣的加压送入和减压排放的问题，因此通过排渣罐的排渣过程为间歇操作。
排渣罐通常在高温高压的工况下工作，图1所示为现有排渣罐的结构示意图，包括一体结构的壳体和导渣锥筒，由于固态渣在进入排渣罐时的加压送入，固态渣与导渣锥筒的内壁之间（尤其是靠近导渣锥筒底部1000mm左右的范围内）会产生较大的冲击和摩擦，再加上渣水在高温高压条件下会对导渣锥筒内壁的耐蚀层产生严重的腐蚀，另外，部分导渣锥筒的底部一段虽然堆焊了耐磨耐蚀的堆焊层，但由于堆焊过程中往往由于堆焊工艺上的不足或操作不当都会导致堆焊层开裂，堆焊质量不理想，上述这些原因致使导渣锥筒极易受损，使用寿命较短，导渣锥筒的维修和更换频繁，当排渣罐下段的导渣锥筒损伤到一定程度需要检修和更换时，由于罐体为一体制成，无论是检修还是更换，拆除和安装难度较大，耗时较长，仅靠工艺上排渣罐的间歇周期远远不够，所以都需要在整个气化装置停车后进行，对整个装置长周期的运行影响极大，维修和更换的成本较高，严重影响装置运行的经济效益。因此，研制开发一种导渣锥筒拆装方便，耐磨耐蚀性好，使用寿命长，维修和更换成本较低的用于高温高压工况的分段式排渣罐及其加工工艺是客观需要的。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种导渣锥筒拆装方便，耐磨耐蚀性好，使用寿命长，维修和更换成本较低的用于高温高压工况的分段式排渣罐及其加工工艺。
本发明所述的用于高温高压工况的分段式排渣罐, 包括壳体和导渣锥体，导渣锥体包括锥体上部和锥体下部，锥体上部包括上锥体和上异形法兰，上锥体的上端与壳体的下端连接，上异形法兰的上端与上锥体的下端连接，锥体下部包括下异形法兰和下锥体，下异形法兰的下端与下锥体的上端连接，下异形法兰与上异形法兰配套设置，下锥体的下端连接有排渣口接管法兰，排渣口接管法兰的侧壁上设置有循环水口接管法兰，下异形法兰、下锥体、排渣口接管法兰和循环水口接管法兰的内壁上均堆焊有耐磨耐蚀层。
进一步的，上异形法兰的内部设置有耐磨耐蚀的衬套，上锥体的材质为不锈钢复合板，衬套的上端与上锥体的不锈钢复合层焊接牢固，下端位于下异形法兰的高度范围内。
进一步的，耐磨耐蚀层包括过渡层和面层，过渡层的材料为309Mo，厚度为4～6mm，面层的材料为Stellite6，厚度为5～6mm。
进一步的，上异形法兰的密封面采用凸形，下异形法兰的密封面采用凹形，上异形法兰和下异形法兰的密封面堆焊有材质为309Mo的堆焊层。
进一步的，下异形法兰的密封面离排渣口接管法兰的密封面之间的距离H为1000～1500mm。
本发明所述的用于高温高压工况的分段式排渣罐的加工工艺, 包括以下步骤：
①前期准备：做好设备的制作前期准备工作，按图纸要求和制作工艺完成壳体、上锥体、上异形法兰、下异形法兰、下锥体、排渣口接管法兰和循环水口接管法兰的制作；
②锥体上部的加工工艺：
a组对：将上锥体和上异形法兰进行组对并点焊牢固，控制错边量≤2mm；
b焊接：将上锥体的基层和上异形法兰焊接牢固，焊接电流为140～170A，焊接电压为21～23V，焊接速度15～20cm/min；
c无损检测：对上锥体的基层和上异形法兰之间的焊接接头进行100%RT检测，符合NB/T47013.2-2015 Ⅱ级合格，再对焊接接头进行100%UT复验，符合NB/T47013.3-2015Ⅰ级合格，对上异形法兰的内壁和密封面进行100％MT检查，符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级合格；
d堆焊及检验：对上异形法兰的内壁和密封面进行过渡层堆焊，堆焊材料为309Mo，堆焊厚度为4～6mm，堆焊后对过渡层表面进行100％PT检查，符合NB/T47013.5-2015Ⅰ级合格；
③锥体下部的加工工艺：
a组对：将下异形法兰、下锥体和排渣口接管法兰依次组对，控制错边量≤2mm，并将循环水口接管法兰与排渣口接管法兰进行组对，组对后点焊牢固；
b焊接：将下异形法兰和下锥体、下锥体和排渣口接管法兰以及循环水口接管法兰和排渣口接管法兰焊接牢固，焊接电流为140～170A，焊接电压为21～23V，焊接速度15～20cm/min；
c无损检测：对下异形法兰和下锥体、下锥体和排渣口接管法兰及循环水口接管法兰和排渣口接管法兰之间的焊接接头进行100%RT检测，符合NB/T47013.2-2015 Ⅱ级合格，再对焊接接头进行100%UT复验，符合NB/T47013.3-2015Ⅰ级合格，对下异形法兰、循环水口接管法兰和排渣口接管法兰的内壁及密封面进行100％MT检查，符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级合格，对下锥体的内壁进行100％MT检查，符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级合格；
d过渡层堆焊：对下异形法兰、循环水口接管法兰和排渣口接管法兰的内壁及密封面进行过渡层堆焊，同时对下锥体的内壁进行过渡层堆焊，过渡层的堆焊材料为309Mo，堆焊厚度为4～6mm，堆焊后对堆焊表面进行100％PT检查，符合NB/T47013.5-2015Ⅰ级合格；
e消应力热处理：锥体下部完成过渡层的堆焊后，整体进炉进行消应力热处理，热处理的保温温度为615～625℃，保温时间为5h；
f面层堆焊：在下异形法兰、下锥体、排渣口接管法兰和循环水口接管法兰的过渡层表面上堆焊面层，面层的材料为Stellite6，厚度为5～6mm，堆焊前对下异形法兰、下锥体和排渣口接管法兰进行预热，预热温度为400～450℃，堆焊后对堆焊表面进行100％PT检查，符合NB/T47013.5-2015Ⅰ级合格；
④整体组装：把衬套装入排渣罐的内部，将衬套的上端与上锥体的复合层焊接牢固，然后将上异形法兰和下异形法兰进行组装，组装后对设备外观质量、总体几何尺寸和管口方位进行检查；
⑤整体消应力热处理：将整体组装完毕后的排渣罐进炉进行消应力热处理，热处理的保温温度为615～625℃，保温时间为5h；
⑥水压试验：热处理完毕后，对排渣罐进行水压试验，水压试验用水应严格控制水中氯离子含量K≤25ppm,试验合格后将水排放干净并用压缩空气将设备内表面吹干；
⑦无损检测：对排渣罐所有焊接接头进行100%MT或100%PT，再对焊接接头进10%UT抽检，符合JB/T4730.3-2005Ⅰ级合格；
⑧酸洗钝化及除锈涂漆：对排渣罐的不锈钢内表面清除污垢后作酸洗钝化处理，所形成的钝化膜采用蓝点法检测，无蓝点为合格，再对设备碳钢外表面进行除锈涂漆处理。
进一步的，过渡层和面层的表面进行铁素体检查，铁素体含量范围3%～8%。
进一步的，对每条焊接接头外表面及热影响区做硬度检测，HV10≤245。
进一步的，硬度检测的方法为：每3m长的焊接接头检测一处，每条焊接接头至少测一处,每处测3点。
进一步的，在步骤③的b工序中，下异形法兰和下锥体焊接完成后，将焊接接头的内表面打磨至与母材平齐。
Stellite合金是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金，在我国翻译成司太立合金，即通常所说的钴基合金，Stellite合金由美国人Elwood Hayness 于1907年发明。Stellite合金是以钴作为主要成分，含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧等合金元素，偶尔也还含有铁的一类合金。根据合金中成分不同，它们可以制成焊丝，粉末用于硬面堆焊，热喷涂、喷焊等工艺，也可以制成铸锻件和粉末冶金件；Stellite合金的典型牌号有：Stellite1，Stellite4，Stellite6，Stellite8，Stellite12，Stellite20，Stellite21，Stellite31，Stellite100等；stellite 6合金是一种钴基合金，用于磨损环境，防咬死，防磨损，防摩擦。stellite 6执行标准为AMS5894。309Mo是焊材型号，即H0Cr24Ni13Mo或H1Cr24Ni13Mo2，该材料适宜于高温耐热裂和腐蚀性好，焊接金属为超低碳奥氏体组织，适用于低碳钢与不锈钢的异种金属焊接，是常用低碳钢与不锈钢间的过渡焊材。
无损检测是指在不损害或不影响被检测对象使用性能,不伤害被检测对象内部组织的前提下，利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上反映了一个国家的工业发展水平，无损检测的重要性已得到公认，主要有射线检验（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）和渗透检测（PT）四种。磁粉检测（MT）和渗透检测（PT）主要用于表面检测。无损检测的检测、合格标准按照标准《NB/T47013.1～13-2015承压设备无损检测》执行。
原排渣罐的壳体和导渣锥筒为一体式结构，导渣锥筒自身也是一体式结构，由于导渣锥筒使用寿命短，维修和更换频繁，在导渣锥筒的维修和更换的过程中，需要将导渣锥筒从本体上割除，与现有的技术相比，本发明的优点在于：将排渣锥筒设置成分段式结构，采用可拆式的法兰结构将排渣锥筒分成锥体上部和锥体下部两个部分，锥体上部在使用过程中受损较小，通常不需要过多的维修和更换，锥体下部则是受撞击和受损伤严重的区域，是磨蚀集中的位置，在实际使用中是属于需要频繁维修和更换的部分，在确定需要更换排渣锥筒的下部分时，可以先行制作，在煤气化系统停车时，松开法兰的螺栓，就可以将排渣锥筒的下部分拆下，同时将新制作的安装上，整个过程拆装方便，无需进行现场的切割、焊接等复杂操作，耗时较短，避免因排渣罐的维修而影响到整个煤气化系统的正常运行，减少了装置长时间停车带来的经济损失，其次，锥体下部在制作过程中，采用了堆焊的方式，通过在锥体下部的内壁上堆焊硬质合金Stellite6的工艺，采用合理的堆焊参数和堆焊方式，以及多种无损检测技术相配合，有效保证堆焊的质量，提高了锥体下部的耐磨蚀性能，有效提高了锥体下部的使用寿命，降低了维修和更换的频率，节省了设备的维护成本。采用本发明制得的用于高温高压工况的分段式排渣罐具有导渣锥筒拆装方便，耐磨耐蚀性好，使用寿命长，操作性好，维修和更换成本较低的特点，制作工艺和参数设置均科学合理，可有效保证最后成品的质量。
附图说明
图1为现有排渣罐的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图。
图中：1-壳体，2-上锥体，3-上异形法兰，4-下异形法兰，5-下锥体，6-排渣口接管法兰，7-循环水口接管法兰，8-衬套，9-过渡层，10-面层，11-导渣锥筒。
具体实施方式
下面结合实施例和附图说明对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均实施例属于本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例所述的用于高温高压工况的分段式排渣罐，包括壳体1和导渣锥体11，导渣锥体11包括锥体上部和锥体下部，锥体上部包括上锥体2和上异形法兰3，上锥体2的上端与壳体1的下端连接，上异形法兰3的上端与上锥体2的下端连接，锥体下部包括下异形法兰4和下锥体5，下异形法兰4的下端与下锥体5的上端连接，下异形法兰4与上异形法兰3配套设置，下锥体5的下端连接有排渣口接管法兰6，排渣口接管法兰6的侧壁上设置有循环水口接管法兰7，下异形法兰4、下锥体5、排渣口接管法兰6和循环水口接管法兰7的内壁上均堆焊有耐磨耐蚀层。
上异形法兰3的内部设置有耐磨耐蚀的衬套8，上锥体2的材质为不锈钢复合板，衬套8的上端与上锥体2的不锈钢复合层焊接牢固，下端位于下异形法兰4的高度范围内，排渣罐在使用过程中，渣从排渣罐上部落下，会撞击在上异形法兰3上，对上异形法兰3造成磨蚀，通过衬套8的设置，可以阻止渣对上异形法兰3的磨蚀，延长上异形法兰3的使用寿命，把受磨蚀的部位集中到锥体下部，使得维修和更换更为方便。
优选的，耐磨耐蚀层包括过渡层9和面层10，过渡层9的材料为309Mo，厚度为4～6mm，面层10的材料为Stellite6，厚度为5～6mm，在实际堆焊时，过渡层9和面层10的堆焊厚度都可分别选取为4mm和5mm。
为了使法兰装配时具有较好的密封性能，也为了使上异形法兰3和下异形法兰4的密封面具有较好的耐蚀性能，上异形法兰3的密封面采用凸形，下异形法兰4的密封面采用凹形，上异形法兰3和下异形法兰4的密封面堆焊有材质为309Mo的堆焊层。
因为煤气化的产物渣对导渣锥体11的磨蚀大都集中在导渣锥体11的下部分，堆焊的部分也都在导渣锥体11的下部分，为了节约堆焊材料和制作成本，下异形法兰4的密封面离排渣口接管法兰6的密封面之间的距离H为1000～1500mm，具体高度可根据实际情况确定。
本发明所述的用于高温高压工况的分段式排渣罐的加工工艺，包括以下步骤：
①前期准备：做好设备的制作前期准备工作，按图纸要求和制作工艺完成壳体1、上锥体2、上异形法兰3、下异形法兰4、下锥体5、排渣口接管法兰6和循环水口接管法兰7的制作；
②锥体上部的加工工艺：
a组对：将上锥体2和上异形法兰3进行组对并点焊牢固，控制错边量≤2mm；
b焊接：将上锥体2的基层和上异形法兰3焊接牢固，焊接电流为140A，焊接电压为21～23V，焊接速度15cm/min，对每条焊接接头外表面及热影响区做硬度检测，HV10≤245，硬度检测的方法为：每3m长的焊接接头检测一处，每条焊接接头至少测一处,每处测3点；
c无损检测：对上锥体2的基层和上异形法兰3之间的焊接接头进行100%RT检测，符合NB/T47013.2-2015 Ⅱ级合格，再对焊接接头进行100%UT复验，符合《承压设备无损检测》NB/T47013.3-2015Ⅰ级合格，对上异形法兰3的内壁和密封面进行100％MT检查，符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级合格；
d堆焊及检验：对上异形法兰3的内壁和密封面进行过渡层9堆焊，堆焊材料为309Mo，堆焊厚度为4mm，堆焊后对过渡层9表面进行100％PT检查，符合NB/T47013.5-2015Ⅰ级合格，以便确保堆焊层表面的质量，过渡层9的表面进行铁素体检查，测得铁素体含量范围3%；
③锥体下部的加工工艺：
a组对：将下异形法兰4、下锥体5和排渣口接管法兰6依次组对，控制错边量≤2mm，并将循环水口接管法兰7与排渣口接管法兰6进行组对，组对后点焊牢固；
b焊接：将下异形法兰4和下锥体5、下锥体5和排渣口接管法兰6以及循环水口接管法兰7和排渣口接管法兰6焊接牢固，焊接电流为140A，焊接电压为21～23V，焊接速度15cm/min，对每条焊接接头外表面及热影响区做硬度检测，HV10≤245，硬度检测的方法为：每3m长的焊接接头检测一处，每条焊接接头至少测一处,每处测3点，在步骤③的b工序中，下异形法兰4和下锥体5焊接完成后，将焊接接头的内表面打磨至与母材平齐；
c无损检测：对下异形法兰4和下锥体5、下锥体5和排渣口接管法兰6及循环水口接管法兰7和排渣口接管法兰6之间的焊接接头进行100%RT检测，符合NB/T47013.2-2015 Ⅱ级合格，再对焊接接头进行100%UT复验，符合NB/T47013.3-2015Ⅰ级合格，对下异形法兰4、循环水口接管法兰7和排渣口接管法兰6的内壁及密封面进行100％MT检查，符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级合格，对下锥体5的内壁进行100％MT检查，符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级合格；
d过渡层9堆焊：对下异形法兰4、循环水口接管法兰7和排渣口接管法兰6的内壁及密封面进行过渡层9堆焊，同时对下锥体5的内壁进行过渡层9堆焊，过渡层9的堆焊材料为309Mo，堆焊厚度为4mm，堆焊后对堆焊表面进行100％PT检查，符合NB/T47013.5-2015Ⅰ级合格，过渡层9和面层10的表面进行铁素体检查，铁素体含量范围5%；
e消应力热处理：锥体下部完成过渡层9的堆焊后，整体进炉进行消应力热处理，热处理的保温温度为615℃，保温时间为5h；
f面层10堆焊：在下异形法兰4、下锥体5、排渣口接管法兰6和循环水口接管法兰7的过渡层9表面上堆焊面层10，面层的材料为Stellite6，厚度为5mm，堆焊前对下异形法兰4、下锥体5和排渣口接管法兰6进行预热，预热温度为400℃，堆焊后对堆焊表面进行100％PT检查，符合NB/T47013.5-2015Ⅰ级合格，面层10的表面进行铁素体检查，铁素体含量范围4%；
④整体组装：把衬套8装入排渣罐的内部，将衬套8的上端与上锥体2的复合层焊接牢固，然后将上异形法兰3和下异形法兰4进行组装，组装后对设备外观质量、总体几何尺寸和管口方位进行检查；
⑤整体消应力热处理：将整体组装完毕后的排渣罐进炉进行消应力热处理，热处理的保温温度为615℃，保温时间为5h；
⑥水压试验：热处理完毕后，对排渣罐进行水压试验，水压试验用水应严格控制水中氯离子含量K≤25ppm,试验合格后将水排放干净并用压缩空气将设备内表面吹干；
⑦无损检测：对排渣罐所有焊接接头进行100%MT或100%PT，再对焊接接头进10%UT抽检，符合JB/T4730.3-2005Ⅰ级合格；
⑧酸洗钝化及除锈涂漆：对排渣罐的不锈钢内表面清除污垢后作酸洗钝化处理，所形成的钝化膜采用蓝点法检测，无蓝点为合格，再对设备碳钢外表面进行除锈涂漆处理。
按照上述的方案进行实施、试验，证明本发明设计合理、工艺方法切实可行，有效的提高了锥体下部的耐磨性能和耐腐蚀性能，延长了使用寿命，采用的分段式结构设计，更是使得排渣罐锥体下部的维修和更换具有了更佳的操作性能，减少了维修和更换的施工时间，避免了煤气化系统的长时间停车，降低了设备维护成本，可较好的达到预定的效果和目的，经实际使用的数据统计，本实施例制得的排渣罐一方面可以提高使用寿命2倍，维修和更换所需的施工时间仅为原来的1/2，具有较高的经济性能和实用性能。
实施例2：
本实施例所述的用于高温高压工况的分段式排渣罐，包括壳体1和导渣锥体11，导渣锥体11包括锥体上部和锥体下部，锥体上部包括上锥体2和上异形法兰3，上锥体2的上端与壳体1的下端连接，上异形法兰3的上端与上锥体2的下端连接，锥体下部包括下异形法兰4和下锥体5，下异形法兰4的下端与下锥体5的上端连接，下异形法兰4与上异形法兰3配套设置，下锥体5的下端连接有排渣口接管法兰6，排渣口接管法兰6的侧壁上设置有循环水口接管法兰7，下异形法兰4、下锥体5、排渣口接管法兰6和循环水口接管法兰7的内壁上均堆焊有耐磨耐蚀层。
上异形法兰3的内部设置有耐磨耐蚀的衬套8，上锥体2的材质为不锈钢复合板，衬套8的上端与上锥体2的不锈钢复合层焊接牢固，下端位于下异形法兰4的高度范围内，排渣罐在使用过程中，渣从排渣罐上部落下，会撞击在上异形法兰3上，对上异形法兰3造成磨蚀，通过衬套8的设置，可以阻止渣对上异形法兰3的磨蚀，延长上异形法兰3的使用寿命，把受磨蚀的部位集中到锥体下部，使得维修和更换更为方便。
优选的，耐磨耐蚀层包括过渡层9和面层10，过渡层9的材料为309Mo，厚度为4～6mm，面层10的材料为Stellite6，厚度为5～6mm，在实际堆焊时，过渡层9和面层10的堆焊厚度可分别选取为5mm和6mm。
为了使法兰装配时具有较好的密封性能，也为了使上异形法兰3和下异形法兰4的密封面具有较好的耐蚀性能，上异形法兰3的密封面采用凸形，下异形法兰4的密封面采用凹形，上异形法兰3和下异形法兰4的密封面堆焊有材质为309Mo的堆焊层。
因为煤气化的产物渣对导渣锥体11的磨蚀大都集中在导渣锥体11的下部分，堆焊的部分也都在导渣锥体11的下部分，为了节约堆焊材料和制作成本，下异形法兰4的密封面离排渣口接管法兰6的密封面之间的距离H为1000～1500mm，具体高度可根据实际情况确定。
本发明所述的用于高温高压工况的分段式排渣罐的加工工艺，包括以下步骤：
①前期准备：做好设备的制作前期准备工作，按图纸要求和制作工艺完成壳体1、上锥体2、上异形法兰3、下异形法兰4、下锥体5、排渣口接管法兰6和循环水口接管法兰7的制作；
②锥体上部的加工工艺：
a组对：将上锥体2和上异形法兰3进行组对并点焊牢固，控制错边量≤2mm；
b焊接：将上锥体2的基层和上异形法兰3焊接牢固，焊接电流为155A，焊接电压为21～23V，焊接速度18cm/min，对每条焊接接头外表面及热影响区做硬度检测，HV10≤245，硬度检测的方法为：每3m长的焊接接头检测一处，每条焊接接头至少测一处,每处测3点；
c无损检测：对上锥体2的基层和上异形法兰3之间的焊接接头进行100%RT检测，符合NB/T47013.2-2015 Ⅱ级合格，再对焊接接头进行100%UT复验，符合NB/T47013.3-2015Ⅰ级合格，对上异形法兰3的内壁和密封面进行100％MT检查，符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级合格；
d堆焊及检验：对上异形法兰3的内壁和密封面进行过渡层9堆焊，堆焊材料为309Mo，堆焊厚度为5mm，堆焊后对过渡层9表面进行100％PT检查，符合NB/T47013.5-2015Ⅰ级合格，以便确保堆焊层表面的质量，过渡层9的表面进行铁素体检查，铁素体含量范围6%；
③锥体下部的加工工艺：
a组对：将下异形法兰4、下锥体5和排渣口接管法兰6依次组对，控制错边量≤2mm，并将循环水口接管法兰7与排渣口接管法兰6进行组对，组对后点焊牢固；
b焊接：将下异形法兰4和下锥体5、下锥体5和排渣口接管法兰6以及循环水口接管法兰7和排渣口接管法兰6焊接牢固，焊接电流为155A，焊接电压为21～23V，焊接速度18cm/min，对每条焊接接头外表面及热影响区做硬度检测，HV10≤245，硬度检测的方法为：每3m长的焊接接头检测一处，每条焊接接头至少测一处,每处测3点，在步骤③的b工序中，下异形法兰4和下锥体5焊接完成后，将焊接接头的内表面打磨至与母材平齐；
c无损检测：对下异形法兰4和下锥体5、下锥体5和排渣口接管法兰6及循环水口接管法兰7和排渣口接管法兰6之间的焊接接头进行100%RT检测，符合NB/T47013.2-2015 Ⅱ级合格，再对焊接接头进行100%UT复验，符合NB/T47013.3-2015Ⅰ级合格，对下异形法兰4、循环水口接管法兰7和排渣口接管法兰6的内壁及密封面进行100％MT检查，符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级合格，对下锥体5的内壁进行100％MT检查，符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级合格；
d过渡层9堆焊：对下异形法兰4、循环水口接管法兰7和排渣口接管法兰6的内壁及密封面进行过渡层9堆焊，同时对下锥体5的内壁进行过渡层9堆焊，过渡层9的堆焊材料为309Mo，堆焊厚度为5mm，堆焊后对堆焊表面进行100％PT检查，符合NB/T47013.5-2015Ⅰ级合格，过渡层9和面层10的表面进行铁素体检查，铁素体含量范围5%；
e消应力热处理：锥体下部完成过渡层9的堆焊后，整体进炉进行消应力热处理，热处理的保温温度为619℃，保温时间为5h；
f面层10堆焊：在下异形法兰4、下锥体5、排渣口接管法兰6和循环水口接管法兰7的过渡层9表面上堆焊面层10，面层的材料为Stellite6，厚度为5mm，堆焊前对下异形法兰4、下锥体5和排渣口接管法兰6进行预热，预热温度为420℃，堆焊后对堆焊表面进行100％PT检查，符合NB/T47013.5-2015Ⅰ级合格，面层10的表面进行铁素体检查，铁素体含量范围4%；
④整体组装：把衬套8装入排渣罐的内部，将衬套8的上端与上锥体2的复合层焊接牢固，然后将上异形法兰3和下异形法兰4进行组装，组装后对设备外观质量、总体几何尺寸和管口方位进行检查；
⑤整体消应力热处理：将整体组装完毕后的排渣罐进炉进行消应力热处理，热处理的保温温度为619℃，保温时间为5h；
⑥水压试验：热处理完毕后，对排渣罐进行水压试验，水压试验用水应严格控制水中氯离子含量K≤25ppm,试验合格后将水排放干净并用压缩空气将设备内表面吹干；
⑦无损检测：对排渣罐所有焊接接头进行100%MT或100%PT，再对焊接接头进10%UT抽检，符合JB/T4730.3-2005Ⅰ级合格；
⑧酸洗钝化及除锈涂漆：对排渣罐的不锈钢内表面清除污垢后作酸洗钝化处理，所形成的钝化膜采用蓝点法检测，无蓝点为合格，再对设备碳钢外表面进行除锈涂漆处理。
按照上述的方案进行实施、试验，证明本发明设计合理、工艺方法切实可行，有效的提高了锥体下部的耐磨性能和耐腐蚀性能，延长了使用寿命，采用的分段式结构设计，更是使得排渣罐锥体下部的维修和更换具有了更佳的操作性能，减少了维修和更换的施工时间，避免了煤气化系统的长时间停车，降低了设备维护成本，可较好的达到预定的效果和目的，经实际使用的数据统计，本实施例制得的排渣罐一方面可以提高使用寿命2.1倍以上，维修和更换所需的施工时间仅为原来的1/2，具有较高的经济性能和实用性能。
实施例3：
本实施例所述的用于高温高压工况的分段式排渣罐，包括壳体1和导渣锥体11，导渣锥体11包括锥体上部和锥体下部，锥体上部包括上锥体2和上异形法兰3，上锥体2的上端与壳体1的下端连接，上异形法兰3的上端与上锥体2的下端连接，锥体下部包括下异形法兰4和下锥体5，下异形法兰4的下端与下锥体5的上端连接，下异形法兰4与上异形法兰3配套设置，下锥体5的下端连接有排渣口接管法兰6，排渣口接管法兰6的侧壁上设置有循环水口接管法兰7，下异形法兰4、下锥体5、排渣口接管法兰6和循环水口接管法兰7的内壁上均堆焊有耐磨耐蚀层。
上异形法兰3的内部设置有耐磨耐蚀的衬套8，上锥体2的材质为不锈钢复合板，衬套8的上端与上锥体2的不锈钢复合层焊接牢固，下端位于下异形法兰4的高度范围内，排渣罐在使用过程中，渣从排渣罐上部落下，会撞击在上异形法兰3上，对上异形法兰3造成磨蚀，通过衬套8的设置，可以阻止渣对上异形法兰3的磨蚀，延长上异形法兰3的使用寿命，把受磨蚀的部位集中到锥体下部，使得维修和更换更为方便。
优选的，耐磨耐蚀层包括过渡层9和面层10，过渡层9的材料为309Mo，厚度为4～6mm，面层10的材料为Stellite6，厚度为5～6mm，在实际堆焊时，过渡层9和面层10的堆焊厚度可都选取为6mm。
为了使法兰装配时具有较好的密封性能，也为了使上异形法兰3和下异形法兰4的密封面具有较好的耐蚀性能，上异形法兰3的密封面采用凸形，下异形法兰4的密封面采用凹形，上异形法兰3和下异形法兰4的密封面堆焊有材质为309Mo的堆焊层。
因为煤气化的产物渣对导渣锥体11的磨蚀大都集中在导渣锥体11的下部分，堆焊的部分也都在导渣锥体11的下部分，为了节约堆焊材料和制作成本，下异形法兰4的密封面离排渣口接管法兰6的密封面之间的距离H为1000～1500mm，具体高度可根据实际情况确定。
本发明所述的用于高温高压工况的分段式排渣罐的加工工艺，包括以下步骤：
①前期准备：做好设备的制作前期准备工作，按图纸要求和制作工艺完成壳体1、上锥体2、上异形法兰3、下异形法兰4、下锥体5、排渣口接管法兰6和循环水口接管法兰7的制作；
②锥体上部的加工工艺：
a组对：将上锥体2和上异形法兰3进行组对并点焊牢固，控制错边量≤2mm；
b焊接：将上锥体2的基层和上异形法兰3焊接牢固，焊接电流为170A，焊接电压为21～23V，焊接速度20cm/min，对每条焊接接头外表面及热影响区做硬度检测，HV10≤245，硬度检测的方法为：每3m长的焊接接头检测一处，每条焊接接头至少测一处,每处测3点；
c无损检测：对上锥体2的基层和上异形法兰3之间的焊接接头进行100%RT检测，符合NB/T47013.2-2015 Ⅱ级合格，再对焊接接头进行100%UT复验，符合NB/T47013.3-2015Ⅰ级合格，对上异形法兰3的内壁和密封面进行100％MT检查，符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级合格；
d堆焊及检验：对上异形法兰3的内壁和密封面进行过渡层9堆焊，堆焊材料为309Mo，堆焊厚度为6mm，堆焊后对过渡层9表面进行100％PT检查，符合NB/T47013.5-2015Ⅰ级合格，以便确保堆焊层表面的质量，过渡层9的表面进行铁素体检查，铁素体含量范围5%；
③锥体下部的加工工艺：
a组对：将下异形法兰4、下锥体5和排渣口接管法兰6依次组对，控制错边量≤2mm，并将循环水口接管法兰7与排渣口接管法兰6进行组对，组对后点焊牢固；
b焊接：将下异形法兰4和下锥体5、下锥体5和排渣口接管法兰6以及循环水口接管法兰7和排渣口接管法兰6焊接牢固，焊接电流为170A，焊接电压为21～23V，焊接速度20cm/min，对每条焊接接头外表面及热影响区做硬度检测，HV10≤245，硬度检测的方法为：每3m长的焊接接头检测一处，每条焊接接头至少测一处,每处测3点，在步骤③的b工序中，下异形法兰4和下锥体5焊接完成后，将焊接接头的内表面打磨至与母材平齐；
c无损检测：对下异形法兰4和下锥体5、下锥体5和排渣口接管法兰6及循环水口接管法兰7和排渣口接管法兰6之间的焊接接头进行100%RT检测，符合NB/T47013.2-2015 Ⅱ级合格，再对焊接接头进行100%UT复验，符合NB/T47013.3-2015Ⅰ级合格，对下异形法兰4、循环水口接管法兰7和排渣口接管法兰6的内壁及密封面进行100％MT检查，符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级合格，对下锥体5的内壁进行100％MT检查，符合NB/T47013.4-2015Ⅰ级合格；
d过渡层9堆焊：对下异形法兰4、循环水口接管法兰7和排渣口接管法兰6的内壁及密封面进行过渡层9堆焊，同时对下锥体5的内壁进行过渡层9堆焊，过渡层9的堆焊材料为309Mo，堆焊厚度为6mm，堆焊后对堆焊表面进行100％PT检查，符合NB/T47013.5-2015Ⅰ级合格，过渡层9和面层10的表面进行铁素体检查，铁素体含量范围8%；
e消应力热处理：锥体下部完成过渡层9的堆焊后，整体进炉进行消应力热处理，热处理的保温温度为625℃，保温时间为5h；
f面层10堆焊：在下异形法兰4、下锥体5、排渣口接管法兰6和循环水口接管法兰7的过渡层9表面上堆焊面层10，面层的材料为Stellite6，厚度为6mm，堆焊前对下异形法兰4、下锥体5和排渣口接管法兰6进行预热，预热温度为450℃，堆焊后对堆焊表面进行100％PT检查，符合NB/T47013.5-2015Ⅰ级合格，面层10的表面进行铁素体检查，铁素体含量范围8%；
④整体组装：把衬套8装入排渣罐的内部，将衬套8的上端与上锥体2的复合层焊接牢固，然后将上异形法兰3和下异形法兰4进行组装，组装后对设备外观质量、总体几何尺寸和管口方位进行检查；
⑤整体消应力热处理：将整体组装完毕后的排渣罐进炉进行消应力热处理，热处理的保温温度为625℃，保温时间为5h；
⑥水压试验：热处理完毕后，对排渣罐进行水压试验，水压试验用水应严格控制水中氯离子含量K≤25ppm,试验合格后将水排放干净并用压缩空气将设备内表面吹干；
⑦无损检测：对排渣罐所有焊接接头进行100%MT或100%PT，再对焊接接头进10%UT抽检，符合JB/T4730.3-2005Ⅰ级合格；
⑧酸洗钝化及除锈涂漆：对排渣罐的不锈钢内表面清除污垢后作酸洗钝化处理，所形成的钝化膜采用蓝点法检测，无蓝点为合格，再对设备碳钢外表面进行除锈涂漆处理。
按照上述的方案进行实施、试验，证明本发明设计合理、工艺方法切实可行，有效的提高了锥体下部的耐磨性能和耐腐蚀性能，延长了使用寿命，采用的分段式结构设计，更是使得排渣罐锥体下部的维修和更换具有了更佳的操作性能，减少了维修和更换的施工时间，避免了煤气化系统的长时间停车，降低了设备维护成本，可较好的达到预定的效果和目的，经实际使用的数据统计，本实施例制得的排渣罐一方面可以提高使用寿命2.3倍，维修和更换所需的施工时间仅为原来的1/2，具有较高的经济性能和实用性能。
Claims (10)
1.一种用于高温高压工况的分段式排渣罐, 包括壳体（1）和导渣锥体（11），其特征在于:所述导渣锥体（11）包括锥体上部和锥体下部，所述锥体上部包括上锥体（2）和上异形法兰（3），上锥体（2）的上端与壳体（1）的下端连接，上异形法兰（3）的上端与上锥体（2）的下端连接，所述锥体下部包括下异形法兰（4）和下锥体（5），下异形法兰（4）的下端与下锥体（5）的上端连接，下异形法兰（4）与上异形法兰（3）配套设置，所述下锥体（5）的下端连接有排渣口接管法兰（6），排渣口接管法兰（6）的侧壁上设置有循环水口接管法兰（7），所述下异形法兰（4）、下锥体（5）、排渣口接管法兰（6）和循环水口接管法兰（7）的内壁上均堆焊有耐磨耐蚀层。
2.根据权利要求1所述的一种用于高温高压工况的分段式排渣罐,其特征在于：所述上异形法兰（3）的内部设置有耐磨耐蚀的衬套（8），所述上锥体（2）的材质为不锈钢复合板，衬套（8）的上端与上锥体（2）的不锈钢复合层焊接牢固，下端位于下异形法兰（4）的高度范围内。
3.根据权利要求1所述的一种用于高温高压工况的分段式排渣罐,其特征在于：所述耐磨耐蚀层包括过渡层（9）和面层（10），过渡层（9）的材料为309Mo，厚度为4～6mm，面层（10）的材料为Stellite6，厚度为5～6mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于高温高压工况的分段式排渣罐,其特征在于：所述上异形法兰（3）的密封面采用凸形，下异形法兰（4）的密封面采用凹形，上异形法兰（3）和下异形法兰（4）的密封面堆焊有材质为309Mo的堆焊层。
5.根据权利要求1所述的一种用于高温高压工况的分段式排渣罐,其特征在于：所述下异形法兰（4）的密封面离排渣口接管法兰（6）的密封面之间的距离H为1000～1500mm。
6.根据权利要求1～5所述的一种用于高温高压工况的分段式排渣罐的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：
①前期准备：做好设备的制作前期准备工作，按图纸要求和制作工艺完成壳体（1）、上锥体（2）、上异形法兰（3）、下异形法兰（4）、下锥体（5）、排渣口接管法兰（6）和循环水口接管法兰（7）的制作；
②锥体上部的加工工艺：
a组对：将上锥体（2）和上异形法兰（3）进行组对并点焊牢固，控制错边量≤2mm；
b焊接：将上锥体（2）的基层和上异形法兰（3）焊接牢固，焊接电流为140～170A，焊接电压为21～23V，焊接速度15～20cm/min；
c无损检测：对上锥体（2）的基层和上异形法兰（3）之间的焊接接头进行无损检测合格；
d堆焊及检验：对上异形法兰（3）的内壁和密封面进行过渡层（9）堆焊，堆焊材料为309Mo，堆焊厚度为4～6mm，堆焊后对过渡层（9）表面进行无损检测合格；
③锥体下部的加工工艺：
a组对：将下异形法兰（4）、下锥体（5）和排渣口接管法兰（6）依次组对，控制错边量≤2mm，并将循环水口接管法兰（7）与排渣口接管法兰（6）进行组对，组对后点焊牢固；
b焊接：将下异形法兰（4）和下锥体（5）、下锥体（5）和排渣口接管法兰（6）以及循环水口接管法兰（7）和排渣口接管法兰（6）焊接牢固，焊接电流为140～170A，焊接电压为21～23V，焊接速度15～20cm/min；
c无损检测：对下异形法兰（4）和下锥体（5）、下锥体（5）和排渣口接管法兰（6）及循环水口接管法兰（7）和排渣口接管法兰（6）之间的焊接接头进行无损检测合格，对下异形法兰（4）、循环水口接管法兰（7）和排渣口接管法兰（6）的内壁及密封面进行表面无损检测合格，对下锥体（5）的内壁进行表面无损检测合格；
d过渡层（9）堆焊：对下异形法兰（4）、循环水口接管法兰（7）和排渣口接管法兰（6）的内壁及密封面进行过渡层（9）堆焊，同时对下锥体（5）的内壁进行过渡层（9）堆焊，过渡层（9）的堆焊材料为309Mo，堆焊厚度为4～6mm，堆焊后对堆焊表面进行表面无损检测合格；
e消应力热处理：所述锥体下部完成过渡层（9）的堆焊后，整体进炉进行消应力热处理，热处理的保温温度为615～625℃，保温时间为5h；
f面层（10）堆焊：在下异形法兰（4）、下锥体（5）、排渣口接管法兰（6）和循环水口接管法兰（7）的过渡层（9）表面上堆焊面层（10），面层的材料为Stellite6，厚度为5～6mm，堆焊前对下异形法兰（4）、下锥体（5）和排渣口接管法兰（6）进行预热，预热温度为400～450℃，堆焊后对堆焊表面进行无损检测合格；
④整体组装：把衬套（8）装入排渣罐的内部，将衬套（8）的上端与上锥体（2）的复合层焊接牢固，然后将上异形法兰（3）和下异形法兰（4）进行组装，组装后对设备外观质量、总体几何尺寸和管口方位进行检查；
⑤整体消应力热处理：将整体组装完毕后的排渣罐进炉进行消应力热处理，热处理的保温温度为615～625℃，保温时间为5h；
⑥水压试验：热处理完毕后，对排渣罐进行水压试验，水压试验用水应严格控制水中氯离子含量K≤25ppm,试验合格后将水排放干净并用压缩空气将设备内表面吹干；
⑦无损检测：对排渣罐的所有焊接接头进行无损检测合格；
⑧酸洗钝化及除锈涂漆：对排渣罐的不锈钢内表面清除污垢后作酸洗钝化处理，所形成的钝化膜采用蓝点法检测，无蓝点为合格，再对设备碳钢外表面进行除锈涂漆处理。
7.根据权利要求6所述的一种用于高温高压工况的分段式排渣罐的加工工艺，其特征在于：所述过渡层（9）和面层（10）的表面进行铁素体检查，铁素体含量范围3%～8%。
8.根据权利要求6所述的一种用于高温高压工况的分段式排渣罐的加工工艺，其特征在于：对每条焊接接头外表面及热影响区做硬度检测，HV10≤245。
9.根据权利要求8所述的一种用于高温高压工况的分段式排渣罐的加工工艺，其特征在于：所述硬度检测的方法为：每3m长的焊接接头检测一处，每条焊接接头至少测一处,每处测3点。
10.根据权利要求6所述的一种用于高温高压工况的分段式排渣罐的加工工艺，其特征在于：在步骤③的b工序中，所述下异形法兰（4）和下锥体（5）焊接完成后，将焊接接头的内表面打磨至与母材平齐。
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112846457A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 福尼斯(南京)表面工程技术有限公司 | 一种变极性双钨极焊接化工人孔法兰的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6084902A (en) * | 1999-07-09 | 2000-07-04 | Fuchs Systems, Inc. | Electric arc furnace having monolithic water-cooled roof |
| CN101433990A (zh) * | 2008-11-19 | 2009-05-20 | 南京宝色股份公司 | 工件耐磨层大面积硬质合金堆焊方法 |
| CN203269876U (zh) * | 2013-04-19 | 2013-11-06 | 中国五环工程有限公司 | 可拆式排渣罐 |
-
2018
- 2018-12-11 CN CN201811510064.0A patent/CN109355105A/zh active Pending
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| CN112846457A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 福尼斯(南京)表面工程技术有限公司 | 一种变极性双钨极焊接化工人孔法兰的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190219 |