官云胜，郭晓春
（大庆油田建设集团建材公司，黑龙江大庆１６３４５３）
摘
要：气化炉是煤化工的核心设备，大庆油田金属结构厂与哈尔滨锅炉厂合作，为某大型石化 企业制造了一台侧壁４个烧嘴对置式新型气化炉，该气化炉是目前国内同类产品中最大的气化炉。文章介绍了该气化炉的结构、技术特性及制造技术要求，阐述了其制造工艺、关键技术和质量保证措施，包括筒体成型、机加工、组装焊接、热处理、组件二次加工及精密检测等。通过采取一 系列工艺措施，实现了气化炉的各项设计指标，保证了产品的制造精度，气化炉一次投料成功。关键词：气化炉；制造工艺；精度控制中图分类号：ＴＥ９６３
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００１－２２０６（２００７）０３－００２６－０５
大型气化炉制造技术
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发展煤化工是缓解国家能源紧张的重要途径之
一，气化炉是煤化工的核心设备，在引进德士古等国外技术的同时，国内开发了４个烧嘴对置式新型气化炉，形成了具有自主知识产权的技术，大庆油田金属结构厂与哈尔滨锅炉厂合作，为某大型石化企业制造了一台目前国内同类产品中最大的气化炉，该气化炉现已投入运行。
１产品结构及技术特性
该气化炉炉壳由燃烧室、激冷室、顶部备用烧嘴、４个对置侧壁烧嘴、托砖盘等部件组成。燃烧室内径３４００ｍｍ，材质ＳＡ３８７Ｇｒ．１１．ＣＬ２，厚度８２ｍｍ，激冷室内径为３３９２ｍｍ，材质ＳＡ３８７Ｇｒ．１１．ＣＬ２＋
３１６Ｌ，复合板厚（８２＋４）ｍｍ。设备总质量１９９．７ｔ，为第３类压力容器，设计压力为４．８ＭＰａ，工作压力４．０ＭＰａ。
气化炉其他技术参数见表１，结构见图１。usb暖手鼠标垫
２主要制造技术要求
该设备不仅具有一般气化炉的制造难度，如
ＳＡ３８７Ｇｒ．１１．ＣＬ２低合金耐热钢（厚８２ｍｍ）加３１６Ｌ超低碳不锈钢（厚４ｍｍ）复合板的焊接、锥
体成型和整体热处理等，且采用对置式燃烧器，所以对燃烧器的方位、管口方位和密封面等加工精度提出了更高的要求，具体要求如下：
（１）４个侧壁烧嘴法兰的轴线应处于同一平面，偏差不大于２ｍｍ；４个侧壁烧嘴法兰沿圆周均布；每两个相对的侧壁烧嘴法兰同轴度偏差不大于３ｍｍ；安装后法兰面与轴线的垂直度不大于１ｍｍ；法兰轴线与壳体轴线的垂直度不大于２ｍｍ。 项
目
参
数
燃烧室
激冷室
壳体设计温度／℃４２５２５０壳体工作温度／℃
２１０２３０
工作介质高温煤气、溶渣
煤气、溶渣、黑水
腐蚀余量／ｍｍ６１焊接接头系数１．０１．０
全容积／ｍ３４２．５
保温层厚度／ｍｍ充水后质量／ｋｇ
１００３８６１９５
图１气化炉结构示意
备用燃烧器法兰球封头锥封头筒节
燃烧器筒节
燃烧室
燃烧器法兰托砖盘筒节
１１３２５复合板段
１０７２８
激冷室
Ｄ３３９２
Ｄ３４００
８２＋４８２
表１
气化炉技术参数
（２）顶部烧嘴安装法兰与壳体的同轴度偏差不大于５ｍｍ，法兰与轴线的垂直度不大于３ｍｍ。
（３）液位计两接管距离允差为±１．５ｍｍ；通过两接管中心垂线的间距不大于１．５ｍｍ；法兰面的垂直度公差不大于０．５％。
（４）托砖盘上托砖板水平度偏差不大于８ｍｍ。３制造工艺及质量保证措施
３．１成型
激冷室筒体规格为３３９２ｍｍ×（８２＋４）ｍｍ，材质ＳＡ３８７Ｇｒ．１１．ＣＬ２＋３１６Ｌ，复合板为正火＋回火状态供货，不允许热成型，因奥氏体不锈钢的敏化温度在４５０～８５０℃，为提高材料塑性，防止厚板卷制脆性，故采用１５０～２００℃卷制成型的方法。模压制品
锥封头的大口直径为３３９２ｍｍ，下口直径为１５７５ｍｍ，材质ＳＡ３８７Ｇｒ．１１．ＣＬ２＋３１６Ｌ，厚度（８４＋４）ｍｍ，高度１５８０ｍｍ。将锥体按展开尺寸分４等份下料，在直边和高度方向各预留５０ｍｍ的单边余量，在压力机上压型，并用径向和弧向样板检验，同时检验对角线翘曲，合格后对直边进行二次切割，上下直口待机加工，组焊后在滚板机上进行校型，压制校型温度为１５０～２００℃。 采用上述方法可以保证筒节和锥体椭圆度≤５ｍｍ，使不锈钢复合层对口错边量≤２ｍｍ，棱角度≤３ｍｍ，满足技术要求。
３．２尺寸精度控制措施
为保证关键尺寸的精度，必须采用二次机加工的方法并配合必要的检测手段。备用燃烧器法兰与球封头组焊件、４个燃烧器法兰与筒节组焊件、锥型托砖盘与筒节组焊件、锥封头与大法兰组焊件均需进行二次加工。按以下顺序进行施工：燃烧器法兰筒节组件→带托砖盘筒节组件→锥封头大法兰组件→球封头组件。
３．２．１备用烧嘴法兰与球封头组焊件
球封头上有一备用燃烧器法兰，为保证备用燃烧器的精度，需要控制焊接变形和应力的影响，在燃烧
器法兰的内孔和密封面各留出５ｍｍ的加工余量，先将法兰与封头进行组焊，在焊接时采取整体加热方式，保证焊接过程温度的均匀一致，采用对称焊接，控制变形和应力。在焊接完成并检测合格后，进行中间热处理以消除应力、稳定形状，热处理后对密封面进行机械加工，这样既消除了焊接变形和应力的影响，又保证了加工精度。球封头组焊件结构如图２所示。
３．２．２燃烧器筒节
在该筒节的同一标高处周向均匀布置４个主燃烧器，对其法兰精度提出了很高要求，是该设备制造关键控制点。燃烧器法兰单个零件加工时，由于其密封形式采用八角垫结构，为了保证尺寸精度，密封面及法兰内孔留二次机加工余量，八角槽暂不加工，待与筒节组装焊接及中间热处理后，再二次加工燃烧器法兰密封面及八角槽（与八角垫配合加工），并同时加工法兰内孔，采用加工中心设备一次镗加工完成，以保证两对应燃烧器法兰的同心度要求。
筒节上、下端口采用机加工，先加工成平口并留有加工余量，保证单节筒节平行和垂直度。在筒节上内外端部及开孔中心画出０°，９０°，１８０°，２７０°方位基准线。在开孔前焊接具有足够刚度的防变形环，见图３，防变形环在法兰和筒节组件焊接完毕并经中间热处理消除应力后方可拆除。
法兰装配时采用定位导向块和光学测微准直望远镜测量配合进行，保证每两个相对应的法兰中心重合，其偏差不大于１．５ｍｍ。在筒节４个燃烧器法兰中心线所在的测量截面上用定心器定出中心点，
然后用测微准直望远镜利用已定出的两中心点建立筒节组件中心基准线。利用直角头（或经纬仪）在筒节４个燃烧器法兰中心线所组成的平面位置建立一个与筒节中心线垂直的回扫测量平面，测量４个燃烧器法兰内孔相对于回扫测
图２球封头组焊件结构示意
２４－Ｍ４８×３
Ｄ３４００
密封槽
燃烧器法兰
防变形环
密封槽
１６－Ｍ３３×３
带外衰减
燃烧器法兰
Ｄ３４００
筒节
图３燃烧器筒节结构示意
量平面的偏差值，４个燃烧器法兰内孔中心最大偏差值即为平面度偏差。各燃烧器法兰里侧内孔中心与外侧端面内孔中心的偏差即为垂直度偏差，测量原理见图４。
完成焊接并在组件中间热处理后拆除防变形工装，利用机加工中心一次装卡，加工坡口，镗加工
４个燃烧器法兰密封面，包括八角槽及法兰内壁
等，保证两对燃烧器法兰同心度和平面度的要求。
３．２．３锥型托砖盘与筒节组焊件
该筒节带有不锈钢托砖盘，锥形托砖盘下端有
法兰与下降管相连，将法兰中心与筒节中心的同轴度和法兰密封面与筒节轴线的垂直度作为控制重点。筒节正后，将上、下端口机加工成直口，控制和保证端口和筒体轴线的垂直度，并在两端留出
加工余量。在筒体内外均需划出０°
、９０°、１８０°、２７０°
方位线，并划出开孔的中心线、切割边缘线和检验复合线。衬板内径按锥体大口外径匹配车加工，保证顺利装配。法兰组装焊接时内孔和密封面均留出二次加工余量，利用定心器和光学准直望远镜配合测量法兰密封面和筒节端面的平行度及两轴线的同轴度，点固焊接并在组焊件中间热处理后，一次装卡加工密封面、八角槽并进行攻丝。
３．２．４锥封头和大法兰组焊件
锥封头与法兰的同轴度是控制重点。锥封头与
法兰分别进行机加工，锥封头正，大口加工成直口并留有加工余量，小口直接加工到位；法兰焊接坡口并加工到位，密封面留有加工余量，螺栓孔先不加工。以锥封头大口和法兰密封面及外圆为基准进行测量和组装焊接，所有焊接工作完成并进行中间热处理后，机加工法兰密封面、钻螺栓孔、车锥封头坡口，待组装。
３．３焊接
气化炉主体材质的厚度为８２ｍｍ、８２ｍｍ＋
４ｍｍ（复合板），为此选择了窄坡口埋弧焊为主、
手工电弧焊为辅的焊接工艺。这种方法既有较高的生产效率，又能满足厚板容器的焊接质量要求。采用Ｕ＋Ｖ的坡口型式，可以减少工人在容器内部高温环境下工作的时间，具体坡口型式见图５。对于复合板部分，先将复合层剥去５ｍｍ，这样焊工操作时能避免焊接基层时对复层的影响（防止混层），可在基层焊接工作完成后进行探伤检验，既能保证焊接质量，又便于焊缝返修，坡口见图６。
ＳＡ３８７Ｇｒ．１１．ＣＬ２焊接时存在冷裂纹倾向，需
采取预热、控制层间温度和后热工艺措施。厚板材料的焊前预接、焊后消氢及热处理是防止焊接裂纹的重要工艺措施，该焊缝易产生冷裂纹。防止冷裂纹常采用提高预热温度及焊接线能量的方法，但预热温度及焊接线能量过高会导致焊缝金属晶粒粗大，造成热影响区脆化，接头韧性得不到保证。通过试验，确定了预热温度≥１５０℃（基材），层间温度控制在３００℃以内，焊后立即进行３００～３５０℃消氢处理。过渡层因是异种钢焊接，经试验确定其预热温度≥１２０℃，层间温度不超过２００℃。复层（耐蚀层）焊接不预热，层间温度应低于１５０℃。
因材料的焊接性较差，筒体较厚，制造周期较长，为防止焊缝产生延迟裂纹及焊接变形，减少不锈钢过渡层焊接时熔合区及热影响区的淬硬程度，基材焊完后立即进行中间热处理（≤３００℃升温速度为５０℃／ｈ），以提高接头的综合力学性能和高温
图４
形位精度检测原理示意
测微准直望远镜
经纬仪
１ＡＢ
Ａ
ｆ３Ｂ１Ｂ
１
图６
复合板部分Ａ、Ｂ类焊缝坡口
图５
Ａ、Ｂ类焊缝坡口
６５°
内表面
１０°Ｒ１０２２
１４８２
内表面
３０°
６５°
１４２
２
５
５
４
Ｒ１０１０°
８６
焊接方法层次
焊材规格／ｍｍ
焊接电流／Ａ
焊接电压／Ｖ
焊接速度／（ｍｍ・ｍｉｎ－１）
焊丝伸出长度／ｍｍ
基层４．０１６０～１９０２３～２７５．０２００～２４０２４～２８过渡层３．２１００～１２０２２～２４２４０～２６０耐蚀层
极早期烟雾探测器４．０１３０～１５０２３～２５２６０～２８０埋弧焊
４．０
５６０～５９０
２９～３１
４５０～４８０
３０～３５
手工电弧焊
主体材料焊接方法
焊接材料及规格
焊材标准
ＳＡ３８７Ｇｒ．１１．ＣＬ２
手工焊＋埋弧焊
焊丝：ＥＴＣＡＳ２ＣｒＭｏ１!４．０
ＡＷＳＡ５．２３Ｆ８Ｐ２－ＥＢ２－Ｂ２焊剂：ＥＴＣＦＸ７６Ｂ
焊条：ＥＴＣＰＨＫＶ５!４．０，!５．０
ＡＷＳＡ５．５Ｅ８０１６－Ｂ２ＳＡ３８７Ｇｒ．１１．ＣＬ２＋手工焊
焊条：ＷＥＬＥ３０９ＭｏＬ!３．２
（过渡层）
ＡＷＳＡ５．４
３１６Ｌ（复合层）
ＷＥＬＥ３１６Ｌ!４．０（耐蚀层）ＡＷＳＡ５．４
ＳＡ３８７Ｇｒ．１１．ＣＬ２＋手工焊
焊条：ＥＴＣＰＨＫＶ５
ＡＷＳＡ５．５Ｅ８０１６－Ｂ２
ＳＡ１８２Ｆ．１１．ＣＬ２!３．２，!４．４，!５．０ＳＡ１８２Ｆ．１１．ＣＬ２手工焊焊条：ＷＥＬＥ３０９ＭｏＬ!３．２
（过渡层）
ＡＷＳＡ５．４＋耐蚀层
ＷＥＬＥ３１６Ｌ!４．０（耐蚀层）ＡＷＳＡ５．４
蠕变强度及组织的稳定性，降低焊缝和热影响区的硬度。焊接顺序为：手工电弧焊（内侧）→窄坡口埋弧自动焊（外侧）→手工电弧焊（一层过渡层）
→手工电弧焊（两层复层）。主要焊接材料和焊接方法见表２，主体焊缝焊接工艺参数见表３。
３．４总装工序
球封头和带燃烧器筒节二次加工完成后与燃烧
室其余３节筒体组装焊接，完成整个燃烧室壳体的施工，进行划线和开孔接管组装焊接。
激冷室最上节即带托砖盘筒节与锥封头和大法兰组件二次加工完成后与激冷室其余３节组装焊接，完成整个激冷室壳体的施工，进行划线和开孔接管组装焊接。
在筒节组对过程中采用定心器和光学准直望远镜配合，控制筒节间同轴度，完成上、下两大部分环焊缝焊接、容器内件组装焊接和容器整体热处理。
３．５热处理
热处理采用部件热处理和整体热处理相结合的
方式，热处理炉加热采用远红外电加热方式，除了炉内气氛测温热电偶外，还在容器壳体的不同位置设置多支热电偶，炉内温度采用自动电控，保证入炉温度、升温速度、恒温时间、降温速度和出炉温度满足要求，部件和整体热处理曲线见图７、图８。
３．６无损检测
（１）所有Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ类焊缝坡口、焊缝表
面及碳钢表面都进行１００％磁粉探伤检测，按照ＪＢ４７３０－１９９４《
压力容器无损检测》标准（以下均按该标准）Ⅰ级合格；不锈钢表面进行１００％渗透检测，Ⅰ级合格。修磨处和工装卡具去除后容器表面也按上述标准执行。水压试验后进行复验。
（２）堆焊层表面进行１００％渗透检测，Ⅰ级合格，待堆焊层表面进行１００％磁粉探伤检测，Ⅰ级合格。
（３）所有Ａ、Ｂ类焊缝都进行１００％Ｘ射线检测，Ⅱ级合格，并进行１００％超声波复验，Ⅰ级合格。
（４）所有角焊缝采用全焊透结构，内径大于
２００ｍｍ的接管角焊缝进行１００％超声波检验，
usb暖手鼠标垫
Ⅰ
级合格。
３．７水压试验
水压试验时，应控制水中氯离子含量不超过
２５ｍｇ／Ｌ，水压试验前，复合板表面需清除污垢并
做酸洗钝化处理，对钝化膜进行蓝点检查。
表２主要焊接材料及焊接方法
表３
主体焊缝焊接工艺参数图８
整体热处理曲线
≤３００℃空冷
≤５０℃／ｈ
≤５０℃／ｈ
≤３００℃
保温３．５ｈ
６５０￣６８０℃
保温１．６７ｈ
时间／ｈ
温度／℃
脉动测速≤３００℃
≤３００℃空冷
≤５０℃／ｈ
≤５０℃／ｈ
（６３０±１５）℃
图７
部件热处理曲线
温度／℃
时间／ｈ
４
结束语
采用可靠的焊接工艺解决了ＳＡ３８７Ｇｒ．１１．ＣＬ２＋
３１６Ｌ厚壁复合板的焊接问题，通过采取关键部件
二次加工和精密检测相结合及中间热处理等一系列工艺措施，成功地实现了气化炉的各项设计指标，保证了产品的制造精度，确保了产品结构的几何尺寸和形位公差，为同类产品制造积累了经验。２００５年７月２１日，国家“十五”８６３重大课题“多喷嘴对置式水煤浆气化技术工业示范装置及配套工程”，一次投料成功，投产当年即达到设计产量，表现出了良好运行性能和先进工艺指标。２００６年１月８日，通过了中国石油化工协会组织的专家鉴
定，该大型气化炉的成功制造，为我国自主进行大型煤气化技术的应用奠定了基础，为新型气化炉国产化的推广开辟了广泛的前景。参考文献
［１］曾乐．现代焊接技术手册［Ｍ］．上海：上海科学技术出版社，１９９３．［２］李国继，王连峰，刘霞．厚壁复合板ＳＡ３８７Ｇｒ．１１．ＣＬ２／３０４Ｌ筒体
的冷成型［Ｊ］．压力容器，２０００，（５）：４１－４３．
作者简介：官云胜（１９６５－），男，山东郓城人，高级工程师，１９９０年毕业于哈尔滨工业大学机械系，硕士研究生，现从事压力容器制造工艺技术工作。
收稿日期：２００６－０７－２４；修回日期：２００７－０４－１０
衣国辉
（中国石油天然气管道局第一分公司，河北廊坊
０６５０００）
摘要：顶管穿越公路、铁路在长输管道施工中得到越来越广泛的应用，尤其是地下水丰富、
工作面狭窄地段的公路、铁路穿越，其顶管工作坑的要求相对较严格，广东ＬＮＧ站线项目输气干线６标段穿越工程，因地处城市管网与江南水网地段，故选用沉井作为顶管作业坑，在沉井内进行管道
顶管和焊接作业。文章以该工程为例，介绍了沉井的工艺原理、技术参数、施工流程、技术要点及安全环保措施，分析了沉井下沉过程中的异常情况，提出了预防和处理方法。关键词：管道施工；穿越公路；沉井制作中图分类号：ＴＥ９７３．４
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００１－２２０６（２００７）０３－００３０－０４
沉井法工作坑在长输管道顶管施工中的应用
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０引言
沉井是深基础施工的一种常见方法，也是深基
础工程的一种结构形式，其作法是将位于地下一定深度的建筑物基础或构筑物先在地面制作，形成一个筒状结构，然后从筒内不断挖土，借助井体自重而逐步下沉，下沉到设计标高后，进行封底。沉井也可以用于长输管道顶管工作坑，沉井形成后，在沉井内进行顶管操作，沉井在顶管施工中具有独特的优点：占地面积小，隔水性能好，能够防止作业坑内渗水，给顶管施工提供了有力的后背支撑力，同时也给顶管、焊接施工提供了安全可靠的施工作业空间。不需要支护结构，与大开挖相比，具有挖土量少，对邻近建筑物影响较小等特点。
广东ＬＮＧ站线项目输气干线工程６标段文登路管涵穿越工程位于广东省佛山市顺德区，此段线路的施工特点为典型的城市管网加江南水网地段，管道在文登路的非机动车道内敷设，紧靠文登河，地下水丰富，且流砂、管涌较严重。此段管道多次穿越文登路非机动车道下的涵洞，涵洞穿越处管道埋深达８ｍ左右。根据该地段施工现场作业面窄、穿越管涵处深、地下水位高、无法进行大开挖的实际情况，结合我公司以往的施工经验，经过反复研究，决定采用沉井进行顶管作业坑的施工。此方法取得了成功，有力地保证了顶管施工的整体进度。
１工艺原理
顶管施工需要可操作、安全的施工环境。采用
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