中國報告大廳網(wǎng)訊，在蒸發(fā)器行業(yè)不斷發(fā)展的2025年，大型設(shè)備的現(xiàn)場施工技術(shù)成為保障項目順利推進的關(guān)鍵。河北文豐鋼鋁產(chǎn)業(yè)有限公司多用途鋁基新材料項目中，21 臺(3 套，5 級～11 級)自蒸發(fā)器壓力容器的現(xiàn)場組對焊接及整體熱處理工作，展現(xiàn)了當(dāng)前蒸發(fā)器現(xiàn)場施工的先進技術(shù)與實踐經(jīng)驗。由于自蒸發(fā)器尺寸較大且受當(dāng)?shù)剡\輸條件限制，采用分段運輸、現(xiàn)場組焊及整體熱處理的方式，為類似工程提供了重要參考。
河北文豐鋼鋁產(chǎn)業(yè)有限公司該項目中的自蒸發(fā)器，以 5 級自蒸發(fā)器為例，規(guī)格為 φ5200*12700mm，材質(zhì) Q345R，殼體凈重量 57.68t，設(shè)備總重 82.57t(包含襯板)，設(shè)計溫度為 215℃，設(shè)計壓力為 2.5MPa(水、立)，筒體厚度為 34mm，封頭投料厚度為 40mm，屬于 Ⅱ 類壓力容器。因設(shè)備尺寸較大且受運輸條件限制，容器制造選擇分段到貨、現(xiàn)場組焊的方式。在壓力容器現(xiàn)場焊后熱處理方面，采用內(nèi)燃法，即在設(shè)備上部、底部、筒體側(cè)面均設(shè)置高效燃油噴嘴，通過油加熱燃燒提供熱量。
蒸發(fā)器的整體熱處理為焊后消除應(yīng)力熱處理。其目的在于消除蒸發(fā)器組裝與焊接時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，減緩介質(zhì)對鋼板的應(yīng)力腐蝕，改善焊接接頭和熱影響區(qū)的組織和性能，以達到降低硬度、提高塑性和韌性的效果。同時，進一步釋放焊縫中的有害氣體，防止焊縫的氫脆和裂紋產(chǎn)生，穩(wěn)定設(shè)備的幾何尺寸，從而提高蒸發(fā)器的使用壽命。
《2025-2030年全球及中國蒸發(fā)器行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報告》按照設(shè)計文件及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準，制定了蒸發(fā)器的熱處理工藝參數(shù)和工藝曲線。其中 5 級自蒸發(fā)器的工藝參數(shù)如下：規(guī)格 φ5200×12700×34(δPWHT=40mm)，測溫點數(shù)量 18 個，升溫速度≤137℃/h，保溫溫度 620±20℃，保溫時間 1.6≤h≤2.5，降溫速度≤175℃/h，保溫層厚度 100mm。需要注意的是，升溫時的最大溫差(加熱區(qū)內(nèi)任意長度 4600mm 范圍內(nèi))≤140℃;保溫期間最大溫差≤80℃。
蒸發(fā)器整體分三段制作，在車間完成上封頭與筒體(第一部分)、中間段(第二部分)、下封頭與筒體(第三部分)的焊接無損檢測工作后，在現(xiàn)場進行組對、焊接。
由于容器殼體高度較高，現(xiàn)場采用臥式組對。組對前需將殼體端部不圓度調(diào)整至合格，組對的坡口間隙、錯邊量、棱角度等尺寸應(yīng)符合標(biāo)準規(guī)定。定位焊不得有裂紋、氣孔、夾渣，否則應(yīng)除去重焊。熔入永久焊縫內(nèi)的定位焊縫所用焊材需采用承壓設(shè)備焊專用焊材，且定位焊的兩端頭應(yīng)修磨出斜坡以便于后續(xù)焊接時焊縫能更好地熔合。
容器組對、焊接嚴格按照容器制造卡和焊接工藝規(guī)程(WPS)執(zhí)行，實時填寫容器制造卡?，F(xiàn)場組對焊縫采用埋弧焊焊接，X 坡口型式，先焊接筒體的內(nèi)坡口，內(nèi)坡口焊接完成后，在筒體焊縫外部氣刨清根，用砂輪將坡口打磨至金屬光澤后，進行外坡口的焊接。待整條焊縫焊接完成后填寫無損檢測委托單，通知無損檢測人員進行檢測。
根據(jù)蒸發(fā)器直徑、長度、厚度和設(shè)備的特殊性，最終采用整體臥式燃油內(nèi)燃法進行焊后熱處理，使用三臺特制燃燒器加熱，可滿足設(shè)計圖紙的技術(shù)要求。
蒸發(fā)器整體長度約 12.7m，因設(shè)備內(nèi)部附件特殊(設(shè)備上封頭處有螺旋板、下封頭處只有一個 DN650mm 的流通口)，上封頭部分需要輔助加熱。現(xiàn)場采用三臺特制槍式燃燒器加熱，以蒸發(fā)器內(nèi)部為爐膛，外部采用雙層保溫被保溫，以柴油為燃料，進行內(nèi)部燃燒法整體熱處理。
首先把無損檢測合格的蒸發(fā)器放在臨時馬鞍基座上，鞍座和筒體接觸面平整光滑，保證筒體加熱過程中在鞍座上能自由伸縮移動。主燃燒器 1 安裝在相應(yīng)管口上，主燃燒器 2 安裝在 e 管口上，輔助燃燒器安裝在 j 管口上。通過風(fēng)機和噴嘴將燃料油噴入并霧化，使其產(chǎn)生高速的油氣流并由電子點火器點燃，燃料油充分燃燒產(chǎn)生的高速旋轉(zhuǎn)的熱氣流在蒸發(fā)器筒體內(nèi)壁通過對流傳導(dǎo)作用和火焰的熱輻射作用，使熱氣流在筒體內(nèi)循環(huán)流動，從而使筒體溫度慢慢升高。主排煙在管口 d 上，輔助排煙在 b 管口上(管口 d/e 是連通的，一個安裝燃燒器一個排煙)，確保了加熱工藝的可靠性。燃燒器設(shè)備有完整的硬件設(shè)備，油流量、油氣比均有獨立控制裝置，在燃燒過程中自動實現(xiàn)油流量、油氣比的優(yōu)化調(diào)節(jié)。無紙記錄儀現(xiàn)場同步記錄熱處理曲線。
按施工進度要求預(yù)制臨時馬鞍基座等輔助設(shè)施。蒸發(fā)器及預(yù)焊件等必需根據(jù)要求全部焊接完畢，并經(jīng)外觀檢查和無損探傷檢測合格后把蒸發(fā)器吊裝到臨時鞍座上。蒸發(fā)器外部用耐火、保溫性能優(yōu)良的厚度為 50mm 的雙層超細超密耐火硅酸鋁保溫被保溫，保溫被鋪設(shè)時應(yīng)由上至下均勻鋪設(shè)，相鄰兩條保溫被間至少應(yīng)搭接 100mm，接頭部位應(yīng)逐層鋪設(shè)保證嚴密性。下部保溫被采用鐵絲固定，安裝保溫被時用鐵絲在保溫被上交叉繞緊，安裝過程中防止下部的保溫被下塌脫落。在熱處理過程中，保溫被不得松動、脫落，以確保熱處理工作的正常有序進行。
在容器外表面焊接熱電偶，安裝測溫系統(tǒng)所用熱電偶和補償導(dǎo)線(熱電偶型號均為 K 型鎳鉻 - 鎳硅，補償導(dǎo)線采用 K 型雙芯線)。將線牽引到無紙自動記錄儀和溫度控制柜上。溫度記錄儀采用連續(xù)自動記錄儀。記錄儀表根據(jù)要求自動記錄溫度曲線，打印時間 - 溫度記錄表，記錄儀、熱電偶必須在檢驗有效周期內(nèi)。
在 g 管口、e 管口、j 管口處架設(shè)燃燒器，燃燒器與管口處用絕熱材料隔絕，與熱處理無關(guān)的接管和開口處用保溫材料封堵，安裝油泵連接油管，連接燃燒器動力線路及控制線路調(diào)試設(shè)備，并確保排煙口的通暢。
在正式進行退火前檢查保溫被、熱電偶、補償導(dǎo)線、燃燒器裝置，檢查油路有無泄漏，油泵、風(fēng)機轉(zhuǎn)向是否符合要求，檢查合格后進行試燒。試燒時間為 10min，試燒過程中如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，待火焰熄滅后，徹底消除缺陷;燃燒過程中如果出現(xiàn)報警，必須找出原因，排除故障后復(fù)位。檢查無紙記錄儀，觀察儀器運行是否正常。試燒一切正常后按熱處理工藝進行退火操作。
按照設(shè)計文件及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準的要求，本次熱處理熱電偶個數(shù)布置按每 4.6m 一個熱電偶布置成近似正三角形排列。5 級蒸發(fā)器共布置 18 只熱電偶，罐體一周布置 4 個熱電偶，分 4 層布置共布置 16 只熱電偶，封頭各布置 1 只熱電偶。
帶有微機系統(tǒng)的設(shè)備對熱處理過程進行智能化控制，在自動狀態(tài)下燃燒器根據(jù)溫度變化自動或手動調(diào)節(jié)風(fēng)油量大小。全自動化、智能化對容器各控溫區(qū)進行智能控制，每 3 秒跟蹤巡檢每個測溫點，大大地提高了控溫精度。常規(guī)無紙記錄儀記錄熱處理工藝曲線，屏幕顯示熱處理過程中溫度變化狀況，有完整的事故監(jiān)測系統(tǒng)，能夠及時排除故障。
熱處理過程中，由于熱膨脹、組織轉(zhuǎn)變、焊接應(yīng)力釋放的影響，升溫階段至保溫階段，容器會產(chǎn)生向四周的膨脹變形。當(dāng)溫度降至常溫時，熱膨脹量消失，但容器母材經(jīng)過熱處理后發(fā)生的組織轉(zhuǎn)變及釋放的焊接應(yīng)力仍會使容器的尺寸發(fā)生微量的變形，這是無法避免的。
升溫至保溫階段過程中，熱膨脹造成的容器尺寸的變化遠大于組織轉(zhuǎn)變和釋放焊接應(yīng)力對容器尺寸的影響，所以控制熱處理過程中容器的熱膨脹是控制容器熱處理前后變形的關(guān)鍵。通過對溫度(控制升溫速率、降溫速率)、保溫層的厚度、保溫層均勻性的控制，使容器各部位的散熱情況趨于一致，能有效地提升熱處理溫度的均勻性。升溫速度是影響升溫過程中最大溫差的主要因素，較小的升溫速度不僅可以縮小容器各部分之間的溫差，使容器的熱膨脹更均勻，還能減小熱膨脹對容器尺寸變形的影響。同時，較低的降溫速度也可以縮小降溫過程中的溫差，使容器在降溫過程中能均勻收縮，降低殘余應(yīng)力。當(dāng)然，過小的升溫速度和降溫速度會降低熱處理工作的效率，不能采用低于標(biāo)準要求的升溫速度和降溫速度。所以，通過對熱處理過程升溫速度、降溫速度和保溫層三方面的過程動態(tài)控制，將熱處理前后的變形控制在一定范圍內(nèi)。
容器整體熱處理后效果良好，實際熱處理工藝曲線顯示，溫度在 600-635℃區(qū)間，升溫速度有 106℃/h、165℃/h 等情況，且有 107min 的相關(guān)過程記錄。
蒸發(fā)器現(xiàn)場組對焊接、整體熱處理施工技術(shù)在河北文豐鋼鋁產(chǎn)業(yè)有限公司多用途鋁基新材料項目上的成功應(yīng)用，體現(xiàn)了其顯著優(yōu)勢。該項目采用數(shù)字模擬技術(shù)對焊后熱處理工藝進行風(fēng)險評估，提高了熱處理過程的可靠性，降低了生產(chǎn)成本，高質(zhì)量高效率地完成了工程。與分段爐內(nèi)熱處理相比，整體熱處理不僅節(jié)約了成本，還縮短了熱處理工期，提高了功效，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益，在蒸發(fā)器行業(yè)具有良好的推廣價值和應(yīng)用前景。相關(guān)施工過程嚴格遵循了壓力容器制造、檢驗和驗收以及承壓設(shè)備焊后熱處理等方面的技術(shù)標(biāo)準，確保了蒸發(fā)器的施工質(zhì)量。
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