多套管预热器焊接技术

多套管预热器焊接技术:三期共配置Ra101~Ra111、Ra201~Ra211两组三套管加热器,分为1~11级,7层,由246个U形弯管连接直管,座落

多套管预热器焊接技术:

三期共配置Ra101~Ra111Ra201~ Ra211两组三套管加热器,分为1~11 级,7层,由246个“U”形弯管连接直管,座落在设备框架上,构成一组整体压力容器加热设备。直管由料浆管(内管φ168mm×9mm16Mn)和加热室(外管φ508mm×10mm,φ508mm ×20mm16Mn)两部分组成,所有管路加上弯头、锥头总重达4700t

1~9级共96根外套管(Φ508mm×10mm),单根长度65.6m,外管设计压力3.5MPa,试验压力5.82MPa,设计温度250℃(介质为碱性蒸汽)。每根外管套3根内管(φ168mm×9mm288根内管,单根长度65.8m,内管设计压力9.9MPa,试验压力17.93MPa, 设计温度300℃(介质为碱性料浆)。

10级共96根外套管(Φ508mm×20mm),单根长度65.6m,外管设计压力6.4MPa,试验压力12.14MPa,设计温度300℃(介质为碱性蒸汽),每根外管套3根内管(φ168mm×9mm288根内管,压力、温度、介质等同1~9级内管。

11级共60根大管(Φ508mm×20 mm),与1~9级内管连接,起料浆输送保温作用,单根长度65.6m,设计压力6.4MPa,试验压力12.14MPa,设计温度300℃(介质为碱性料浆)。

此设备的用途是利用溶出的二次蒸汽,输送到加热室将隔膜泵送入的料浆加热到设计温度,然后输入溶出系统进行处理。技术参数表见附表。

2    焊接准备

2.1  材料准备

2.1.1无缝钢管φ168mm×9mm   16Mn  GB6479-2000

     无缝钢管φ508mm×10mm  16Mn  GB6479-2000

     无缝钢管φ508mm×20mm  16Mn  GB6479-2000

2.1.2U形弯头、法兰、锥头、螺栓、螺母、垫片。

2.2  焊接材料的选用及主要工机具

2.2.1母材材质16Mn,钨极氩弧焊丝选用THT50-6 Φ2.0mm、Φ2.5mm,手工电弧焊盖面选用强度级别相当的J507 焊条。冬季施工电焊条易结霜、吸潮电焊条在使用前进行烘干处理,把焊条放进烘箱加热到350℃烘培1小时直至干燥,取出后,贮存在保温筒内,在现场逐根取出使用,焊条尽量烘多少用多少,如果反复烘干(最多3次)要防止药皮脱落,否则会使保护效果变差。

2.2.2   氧气纯度应在98.5%以上,乙炔气的含硫量和含碳量不超过规定;氩气的纯度不应低于99.6%且含水量不应大于50mg/m3

2.2.3   施工机具:

        钨极氩弧焊、手工焊机:400A

14台    氩弧焊、盖面用

        悬臂自动焊机:PCAWM-24A2

1台     盖面用

        焊条烘干箱:0400℃   1台   烘烤焊条用

        焊条保温桶:8个   焊条保温用

        气动管子坡口机:2台      打磨坡口用

        卷扬机:台    供穿管及吊装用

        角向磨光机:φ100~φ150mm

12台    打磨坡口用

        X光射线探伤设备:5套   管道焊缝探伤用

        远红外线退火装置:2套      管道焊缝热处理

        电动试压泵:25MPa   1台    管道试压用

        履带式汽车吊:80t    2台    供吊装管用

        汽车吊:25t    1台       供吊装管用

        手拉葫芦(5t)  10台   供穿管用

        手拉葫芦(3t)   4台   供对管、穿管用

        手拉葫芦(2t)  4台    供对管用

        手拉葫芦(1t)  2台    供对管用

2.2.4   人员:管理 3人     电焊工24

              气焊工5人    管工22

              起重工4人    电工2

  

3    焊接安装施工工序

3.1  组对

材料到场后对其进行检查验收,所到材料必须具有出厂合格证及质量证明书,符合国家质量规范标准要求无缝钢管及管部件根据设计尺寸进行外观检查,与设计订货数量、标准、型号核对准确无误,并逐根测量其椭圆度、壁厚等,做好记录,不合格者严禁使用。

平整好现场场地,用H型钢平铺成管道加工胎具,按材料情况把管道长度下好,坡口加工,因单根钢管长度约8.2m,用气焊加工质量参差不齐为此采用气动钢管坡口机将钢管单面加工成30°的坡口,尺寸如图1所示。

然后将钢管放在可以转动的转台上,将坡口内外50mm内的铁锈脏物处理干净,将两管端组对成2.5mm间隙进行点焊,而有时不能穿透反而成形不好,实际上间隙都选在3~4mm之间。组对时,每根内管分两段组对,第一段和第二段均为33m,用311m长的管子组对在一起,在下料时应注意留出加工余量。

3.2    焊接

施焊前必须检查对口平直度、焊口错边量,正式施焊时将定位焊肉磨成缓坡形。焊接方法采用氩电联焊,即钨极氩弧焊打底,手工电弧焊及机械自动焊盖面。焊接前用角向磨光机清除焊口两侧内、外表面及焊丝表面的油污和氧化膜,为防止管子内部的穿堂风影响焊接质量,将管子两端堵塞好。为防止施焊场地风力影响,用彩条布搭设可移动挡风篷。

引弧必须在焊道中进行,当观察电弧燃烧稳定,氩气保护正常以后即可施焊。φ168mm×9mm采用3点定位φ508mm×10mm、φ508mm×20mm 采用4点定位,焊肉在保证熔透的情况下小管尽量小而薄,大管宽而厚,定位焊结束后,应在原处稍许停留以免焊点氧化。焊接时,焊枪与工件表面成70°~80°的倾斜角。焊丝与工件成10°~15°夹角,为了增强气体保护效果和减少热影响区宽度以防止工件变形,采用短弧焊接,喷嘴与工件表面距离调整到13mm左右。焊接过程中焊枪应均匀地作直线运动,并横向摆动钨极要对准焊缝中心,并不能和焊丝及熔池接触,以防产生钨极夹渣,电弧要稳定,焊丝是往复加入熔池即将焊丝送到熔池边缘(离熔池前缘1/4 处)被熔化后随即移出熔池,但不能把焊丝端脱离氩气保护区以防氧化,如此往复进行,在焊接开始阶段,随着焊接温度升高,应适当增加送焊丝频率,加快焊接速度。

熄弧一般在熔池中多加焊丝再慢慢拉开电弧,并继续送出保护气体3~5s或在收弧板上收弧,防止产生裂纹、气孔和焊穿现象。

焊接时将套管两端用20mm厚的钢板焊牢,所有组对焊接好的套管按图纸支架列线分层、分组、分批编制号码,便于后面探伤、吊装。

3.3    探伤、退火

根据设计要求对焊缝进行外观检验和无损探伤检验,所有Φ168mm内管对接焊缝采用100%射线探伤,Ⅱ级为合格。但Φ508mm大管采用热轧(挤压、扩)管,热轧(挤压、扩)管在生产时外径的允许偏差为±1%,壁厚的允许偏差为+15%-12.5%,圆度允许的偏差为不大于外径允许偏差的50% ~80%。根据测量的数据,这些钢管都在标准质量偏差之内,符合要求。根据国家规范焊接质量要求,管子在组对焊接时内管应齐平,内壁的错边量偏差不应大于2mm。采用测量、记号、挑选组对的措施,尽量缩小因直径、壁厚、椭圆度形成的累计误差,但还是不能完全达到内壁的错边偏差量小于2mm,在1~4mm不等。这种情况下采用X射线探伤时会出现相应问题,不符合Ⅱ级要求,但焊缝的实际质量没有问题,则采用超声波探伤即可。

为消除或减少焊接产生的应力,焊缝探伤合格后进行焊缝热处理。热处理的方法选用退火处理,即采用LCD 型履带电加器进行加热,退火温度由控制箱控制,根据图2、图3退火曲线参数退火。本设备热处理后,不得在设备本体金属上焊接任何构件,在组对内管的时候将探伤和退火的工序穿插其间,白天组对焊接,因考虑到探伤时其他人员的安全距离,则选择晚上换班探伤,探伤合格的焊缝第二天抽人员分批组对焊缝进行包裹、捆扎晚上由专人进行热处理。

退火线参数表及退火曲线参数表



3.4    吊装

 

根据本次实际情况,采用从北向南K线开始3跨为一组分层吊装。待第一层钢梁安装完毕,将之前在地面组对成型的套管用80t吊车向厂房内的第一层(最底层)横梁上吊装,设5个吊点,第一层1112根大管吊装完毕后才能安装第二层横梁,再吊装第二层36根内管,每吊装完一层内管立即安装上一层横梁,再吊装上一层内管,按照上述顺序逐层安装。

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