异地拆建天然气蒸汽转化炉炉管施工方法

摘要

异地拆建天然气蒸汽转化炉炉管施工方法，属于化工设备搬迁领域，其特征是下集气管拆卸时，将每排下集气管切割成北、中、南三段，其中北段有19根转化管、中段有14根转化管和1根上升管，南段有19根转化管；切口位于上升管的外伸段与过渡段的焊缝处。本发明搬迁成本低且搬迁后能够安全高效地投入运行。

权利要求

1.异地拆建天然气蒸汽转化炉炉管施工方法，其特征是包括下述内容：（1）下集气管拆卸时，将每排下集气管切割成北、中、南三段，其中北段有19根转化管、中段有14根转化管和1根上升管，南段有19根转化管；切口位于上升管的外伸段与过渡段的焊缝处；

（2）下集气管焊接之前清除坡口内壁、外壁周围20mm范围内氧化腐蚀层厚度是0.5mm；

下集气管采用手工氩弧焊接，下集气管内进行充氩保护，即借用焊口附近的两支转化管，从一支转化管的猪尾管通入纯度≥99.96%的氩气，另外一支转化管作为出气口；焊口处用纸胶带密封，边焊接边去除纸胶带；距离下集气管管口250mm位置内壁黏贴两层纸，以达到密封氩气的作用；

（3）下集气管焊接温度是900℃，焊接压力是3.5 Mpa，焊接过程保持恒温恒压，焊接母材是Incoloy-800H合金材料，填充层和面层采用直径是2.4mm的焊条；焊后将施焊部位的温度升高至1100℃，恒温20min，然后用水冷降温；

（4）上升管焊接温度是920℃，焊接压力是3.5 Mpa，焊接母材是Incoloy-800H合金材料；

（5）猪尾管与转化管之间焊接采用猪尾管专用焊接工具焊接；猪尾管与转化管之间的焊接材料的质量百分比是铝为20%，氧化铁为60%，锰为2%，铬为0.6%，硅为1%，钼为0.4%，余量为铁；

猪尾管与转化管之间焊接参数：焊接电流：5 6安培，维弧电流：2.4安培，焊接速度：8~ ~

9mm/s，离子气流量：0.2 0.3L/min，压缩喷嘴孔径：0.8 1mm，压缩喷嘴到焊缝之间的距离：~ ~

1.2mm。

说明书

异地拆建天然气蒸汽转化炉炉管施工方法

技术领域

[0001] 本发明属于化工设备搬迁领域，具体涉及异地拆建天然气蒸汽转化炉炉管施工方法。

背景技术

[0002] 美国凯洛格公司生产的40万吨合成氨装置，其一段转化炉是大型合成氨装置的关键设备，其辐射段炉管工作压力高达3.5 MPa，温度920℃，处理介质为富氢气体。转化炉炉管中的转化管分为上升管、下集气管，上升管、下集气管的材质均为Incoloy800，系奥氏体耐热不锈钢，此种材质具有良好的高温耐氧化性能、 耐氯离子应力腐蚀 。辐射段共有转化管416根，分8排，每排52根，转化管下部与下集气管垂直焊接成为竖琴管；上升管8根，每排1根，位于每排竖琴管中部。单排竖琴体上部由26支弹簧承吊，每支弹簧承吊两根转化管，均匀受力。

[0003] 由于企业的经营需求，需要将合成氨装置从甲地搬迁到乙地，搬迁费用高。

发明内容

[0004] 为了降低搬迁费用，确保转化炉后期安全高效地投入运行，本发明提供搬迁成本低的异地拆建天然气蒸汽转化炉炉管施工方法。

[0005] 异地拆建天然气蒸汽转化炉炉管施工方法，包括下述内容：

[0006] （1）下集气管拆卸时，将每排下集气管切割成北、中、南三段，其中北段有19根转化管、中段有14根转化管和1根上升管，南段有19根转化管；切口位于上升管的外伸段与过渡段的焊缝处；

[0007] （2）下集气管焊接之前清除坡口内壁、外壁周围20mm范围内氧化腐蚀层厚度是0.5mm；下集气管采用手工氩弧焊接，下集气管内进行充氩保护，即借用焊口附近的两支转化管，从一支转化管的猪尾管通入纯度≥99.96%的氩气，另外一支转化管作为出气口；焊口处用纸胶带密封，边焊接边去除纸胶带；距离下集气管管口250mm位置内壁黏贴两层纸，以达到密封氩气的作用；

[0008] （3）下集气管焊接温度是900℃，焊接压力是3.5 Mpa，焊接过程保持恒温恒压，焊接母材是Incoloy-800H合金材料，填充层和面层采用直径是2.4mm的焊条；焊后将施焊部位的温度升高至1100℃，恒温20min，然后用水冷降温；

[0009] （4）上升管焊接温度是920℃，焊接压力是3.5 Mpa，焊接母材是Incoloy-800H合金材料；

[0010] （5）猪尾管与转化管之间焊接采用猪尾管专用焊接工具焊接；猪尾管与转化管之间的焊接材料的质量百分比是铝为20%，氧化铁为60%，锰为2%，铬为0.6%，硅为1%，钼为0.4%，余量为铁；

[0011] 猪尾管与转化管之间焊接参数：焊接电流：5 6安培，维弧电流：2.4安培，焊接速~度：8 9mm/s，离子气流量：0.2 0.3L/min，压缩喷嘴孔径：0.8 1mm，压缩喷嘴到焊缝之间的~ ~ ~
距离：1.2mm。

[0012] 猪尾管专用焊接工具，包括手持绝缘套、把手、钳头，手持绝缘套内设置电流调节器；电流调节器通过无线发射器与电流控制装置的无线接收器连接；

[0013] 所述电流调节器由按钮、锁紧器、按钮接触板、充电电池、充电线圈组成，按钮连接按钮接触板，充电电池连接充电线圈，充电线圈连接电缆线，锁紧器设置在按钮的一侧；锁紧器由滑槽、滑板、弹珠组成，滑板设置在滑槽内，滑槽固定在绝缘套上，滑槽设有弹珠，滑板上设有缺口槽；

[0014] 所述电流控制装置由摇把、丝杆、铁芯、线圈、第一齿轮、第二齿轮、电机、电源组成，丝杆的一端连接摇把，丝杆的另一端连接铁芯，线圈固定在电焊机的壳体上，第一齿轮安装在丝杆上，第二齿轮与第一齿轮啮合，第二齿轮安装在电机的输出轴上，电机连接电源，电源连接无线接收器。

[0015] 本发明搬迁成本低且搬迁后能够安全高效地投入运行。

附图说明

[0016] 图1是本发明下集气管焊接充氩保护示意图。

[0017] 图2是本发明上升管坡口加工及组焊示意图。

[0018] 图3是本发明中猪尾管专用焊接工具的结构图。

[0019] 图4是本发明中电流控制装置的结构图。

[0020] 图中，1、氩气进口，2、猪尾管，3、密封法兰，4、下集气管，5、密封纸，6、胶带纸，7、转化管，8、排气口，9、氩气输送软管，10、输气总管，11、热风管，12、上升管外伸段，201、钳头，202、销，203、把手，204、绝缘套，205、按钮，206、锁紧器，207、按钮接触板，208、充电电池，
209、充电线圈，210、电缆线，211、摇把，212、丝杆，213、铁芯，214、线圈，215、第一齿轮，216、第二齿轮，217、电机，218、电源，219、无线接收器。

具体实施方式

[0021] 异地拆建天然气蒸汽转化炉炉管施工方法，包括下集气管拆卸、下部支撑拆卸、下集气管焊口的坡口加工、下集气管组对焊接、上升管焊口的坡口加工、上升管组对焊接、猪尾管焊接。

[0022] 下集气管拆卸，将每排下集气管切割成北、中、南三段，其中北段有19根转化管、中段有14根转化管和1根上升管，南段有19根转化管；切口位于上升管的外伸段与过渡段的焊缝处；

[0023] 本发明所述的北、南为蒸汽转化炉安装地理方位的东、南、西、北。中为北、南之间。

[0024] 下部支撑拆卸，调平对齐焊口

[0025] 调整顶部的承吊弹簧，对承吊弹簧下面的集气管焊口进行调平组对，拆除临时枕木支撑，让下集气管处于水平并自由状态。

[0026] 下集气管焊口的坡口加工制作

[0027] 先采用空气等离子切割原焊口的大多数焊肉，再采用角向磨光机（注意要采用不锈钢专用磨光片）彻底清除表面的氧化层及沟槽。清除坡口内壁、外壁周围20mm范围内氧化腐蚀层厚度是0.5mm；坡口加工后进行外观检查，坡口表面不得有裂纹、分层缺陷并进行100%渗透检测达到JB/T4730-2005中的I级合格。

[0028] 坡口形式及尺寸应符合SH/T3523-1999中表3.4.1中的规定。

[0029] 下集气管组对焊接

[0030] 下集气管采用手工氩弧焊接，下集气管内进行充氩保护，即借用焊口邻近的两支转化管，从一支转化管的猪尾管通入纯度≥99.96%的氩气，另外一支转化管作为出氩气气口。焊口处用纸胶带密封，边焊接边去除纸胶带；距离下集气管管口250mm位置内壁黏贴两层水溶性纸，水溶性纸周边与下集气管内壁黏贴，使水溶性纸径向堵住下集气管，以达到密封氩气的作用（图1所示）；

[0031] 下集气管焊接温度是900℃，焊接压力是3.5 Mpa，焊接过程保持恒温恒压，焊接母材是Incoloy-800H合金材料，填充层和面层采用直径是2.4mm的焊条；焊后将施焊部位的温度升高至1100℃，恒温20min，然后用水冷降温。

[0032] 下集气管焊口坡口加工完后，其表面经渗透检测合格后就可以进行组对焊接了。组对前先检查上部所吊弹簧的位置是否发生变化，如有变化需进行调整，其间隙不能靠外力强制调整，两段排管管口要自由的组对。

[0033] 组对焊接时，采用手工氩弧焊，管内必须进行充氩保护，以确保焊缝反面不被氧化起渣。借用靠近焊口的两支转化管，从一支转化管的猪尾管通入纯度≥99.96%的氩气，另外一支转化管作为出气口。焊口处用纸胶带密封，边焊接边去除；管口进入250mm内壁用棉纱清理干净，将成形好的水溶性纸用浆糊粘贴在内壁上，最好贴两层，以达到密封氩气的作用。

[0034] 待转化管下集气管焊接完毕后，根据转化管弹簧调整方案，同时旋动每排炉管所有弹簧提升整排竖琴管（此时上升管的重量始终是由临时滑轮机构的配重提升），留好上升管与输气总管之间的组对间隙，然后对弹簧进行第二次调整。对下集气管的标高和水平度再次进行检查，使弹簧指针尽量回到原标记处，下集气管各段的标高及水平度达到规定范围后，就可以进行上升管外伸段与输气总管过渡段的组对焊接工作了。

[0035] 上升管焊口的坡口加工制作

[0036] 先采用空气等离子切割原焊口的大多数焊肉，再采用角向磨光机彻底清除表面的氧化层。坡口加工后进行外观检查，坡口表面不得有裂纹、分层缺陷并进行100%渗透检测达到JB/T4730-2005中的I级合格。坡口形式及尺寸应符合SH/T3523-1999中表3.4.1中的规定。

[0037] 上升管组对焊接

[0038] 上升管坡口加工完，其表面经渗透检测合格后就可以进行组对焊接了。组对前先检查上部所吊弹簧的位置是否发生变化，如有变化要进行调整。

[0039] 组对焊接时，管内必须进行局部充氩保护。拆除输气总管107D东端法兰盖，进入到DN500的内衬管内，从上升管与107D内衬管三通处插入通氩气的塑料软管，软管管头放至焊口以下上升管内的水溶性密封纸附近。焊口处用纸胶带密封，边焊接边去除；管口进入200mm左右内壁用棉纱清理干净，将成形好的水溶性纸用浆糊粘贴在内壁上，最好贴两成，以达到密封氩气的作用，如图2所示。由于焊口的位置限制，需从两侧的烟道开1000×650方孔，以便施工（施工结束后恢复）。

[0040] 上升管焊接温度是920℃，焊接压力是3.5 Mpa，焊接母材是Incoloy-800H合金材料，焊丝牌号是ERNiCr-3。

[0041] 在坡口边缘20mm范围内不得有油漆、毛刺、及其它对焊接有影响的物质，并采用有机溶剂（丙酮）清洗，待溶剂挥发后方可进行组对和定位焊。

[0042] 管口组对时，其内壁应平齐，内壁错边量不大于0.5mm。

[0043] 进行定位焊接时焊缝背面也进行冲氩保护，定位焊缝的长度为10～15mm，定位焊缝对称均匀分布不少于3点，正式焊接前将定位焊缝两端磨削成便于引弧的斜坡。

[0044] 管内充氩气开始时流量加大，确认管内空气完全排除后方施焊；从定位焊到焊接完毕整个过程需一直充氩，但焊接时充氩气流量逐步降低，以避免充氩气压力较高而造成焊缝背面在成形时出现内凹或根部未焊透现象。

[0045] 猪尾管焊接，即用猪尾管专用焊接工具将猪尾管与转化管焊接。

[0046] 图3所示，猪尾管专用焊接工具包括手持绝缘套204、把手203、钳头201，手持绝缘套204内设置电流调节器；电流调节器与电流控制装置通过无线遥控器连接；

[0047] 无线遥控器由无线接收器与无线发射器组成；无线接收器与无线发射器通过NEC协议通讯。

[0048] 所述电流调节器由按钮205、锁紧器206、按钮接触板207、充电电池208、充电线圈209组成，按钮连接按钮接触板，充电电池连接充电线圈，充电线圈连接电缆线，锁紧器设置在按钮的一侧；锁紧器由滑槽、滑板、弹珠组成，滑板设置在滑槽内，滑槽固定在绝缘套上，滑槽设有弹珠，滑板上设有缺口槽，滑板向上推，当滑板上的凹槽滑到弹珠位置时，弹珠弹出卡在缺口槽内，将滑板锁紧。

[0049] 图4所示，所述电流控制装置由摇把211、丝杆212、铁芯213、线圈214、第一齿轮215、第二齿轮215、电机217、电源218组成，丝杆的一端连接摇把，丝杆的另一端通过螺纹连接铁芯，铁芯设有螺纹通孔，铁芯可以在线圈内移动，线圈固定在电焊机壳体上，第一齿轮安装在丝杆上，第二齿轮与第一齿轮啮合，第二齿轮安装在电机的输出轴上，电机连接电源，电源连接无线接收器219。

[0050] 猪尾管与转化管之间的焊接材料的质量百分比是铝为20%，氧化铁为60%，锰为2%，铬为0.6%，硅为1%，钼为0.4%，余量为铁。

[0051] 焊接参数：焊接电流：5 6安培，维弧电流：2.4安培，焊接速度：8 9mm/s，离子气流~ ~量：0.2 0.3L/min，压缩喷嘴孔径：0.8 1mm，压缩喷嘴到焊缝之间的距离：1.2mm。
~ ~

[0052] 猪尾管与转化管之间的焊接施焊要求

[0053] （1）除打底焊外其余焊层宜采用多层多道焊；

[0054] （2）层间温度小于100℃；

[0055] （3）每一层每一道焊完后均彻底检查，并消除各种表面缺陷；

[0056] （4）各层各道的焊接接头要错开；

[0057] （5）焊接采用小线能量、短电弧、不摆动或小摆动的操作方法；

[0058] （6）焊丝的加热端始终在氩气保护之下。