大型造纸装置中蒸煮器组装质量控制研究

    在造纸纸浆装置中，蒸煮器是一台关键设备。对于较小规模的造纸装置，其蒸煮器规格和容积也较小，制造、安装质量控制相对比较容易。对于较大的蒸煮器，制造、安装质量控制就相对较难。而年产100万吨纸浆的造纸装置，其蒸煮器就属于大型或特大型设备，其制造、安装质量控制就可想而知。据了解，年产100万吨纸浆以上的造纸装置，目前国内还不能制造，大多需要从国外进口，而蒸煮器需要在国外压制成型，然后在国内组装，那么如何控制其制造安装质量呢？这是摆在我们面前的重要课题。

    蒸煮器的技术参数

    蒸煮器壳体材质为低合金型双相不锈钢，抗拉强度为650MPa。根据《压力容器安全技术监察规程》第一章总则第六条规定，使用强度级别较高(指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa)的材料制造的压力容器为第三类压力容器。其化学成分及机械性能见表1。

钢号    C     S    Mn   P    Si    Cr   Ni     N   σ  σ0.2 δ5%

1.4362 0.020 0.002 1.16 0.026 0.54 23.828 4.3930.1278 650 480 34

    表11.4362Duplex的化学成分及机械性能

    蒸煮器技术特性：

    设计压力：7.5bar

    设计外压：0.25bar

    设计温度：200℃

    介质：纸浆

    内径：φ5200，φ12100 φ12500mm

    厚度：20/22/23/25/28/32/36/37/38/39/40/41/42/44/45/46/47/49mm

    高度：71910mm

    容积：5090m3

    试验压力：17.39bar

    纵焊缝长度：147206mm

    组装质量分析

    蒸煮器除自浸渍区以上为整体到货，重量约为97吨外，其他均为分片到货，需要在现场拼装、焊接，组装总重量约为1004吨，负载总重量约6000余吨，高度约为71.9米。因此，从结构特点分析主要应满足以下质量要求：

    （1）地基和基础质量。由于设备重量较重，这就要求地基和基础具有较高的抗压力，必须满足承载力的要求。

    （2）组对质量。由于设备高度较高且是分片组装，这就要求设备筒体直线度、安装垂直度和筒体错边量设计和相应的规范要求。

    （3）焊接质量。在焊接质量方面，因筒体材质属于低合金型双相不锈钢，显微结构表明其铁素体含量和奥氏体含量大致相等，这种金相结构结合了铁素体钢和奥氏体钢的许多优良性能，如：机械强度高，抗腐蚀性能强，因现场施工条件受限。虽还具有优良的可焊性能。但焊接技术难度高，容易产生各种相关的焊接缺陷。因此，这就要求焊接质量必须满足设计和相关标准要求。

    组装、施工方法质量控制

    1.地基和基础验收控制

    地基和基础是承载蒸煮器的基本载体，其质量合格与否直接影响蒸煮器是否能安全运行，因此这就要求认真做好地基和基础的验收工作，验收时应严格控制混凝土的强度指标和地脚螺栓或预留地角螺栓孔的误差，必要时第三方监督检验人员可参与验收确认。为确保蒸煮器的安装精度，蒸煮器的地脚螺栓的预埋可采用与土建同时交叉施工的安装工艺，因一次灌浆地脚螺栓的敷设是一项细致的工作。必须保证每个地脚螺栓都在正确的空间位置上，且应被牢靠固定，以免浇灌基础混凝土时，因震动或磕碰而移位，可以采用下述敷设方法：制作与基础环地脚螺栓尺寸相同的模拟板，用工字钢或槽钢制作临时井字架来固定模拟板。

    2.壳板及零部件验收复查控制

    壳板的尺寸精确与否直接关系着蒸煮器的结构尺寸和组装误差，必须用标准样板核对封头板、壳板的曲率进行复查，几何尺寸、坡口尺寸等也必须认真核对，看其是否符合图纸规定的要求；同时检查壳体表面是否有机械损伤，坡口面是否有裂纹、分层、夹渣等缺陷，发现及时处理并记录在案。

    3.蒸煮器底封头及壳板拼装控制

    由于底封头和壳板均为分片散装到货，需要在现场拼装，因此，拼装是保证蒸煮器形状尺寸的关键工序。组装时，从定基准、放线到组对成形都必须严格按照图纸和相关规范的规定，特别注意及时用样板检测复查，控制好预留间隙，严格控制不得强力组对。

    4.塔体筒节吊装及组对质量控制

    利用大型吊车将已经完成的各筒节吊装就位，是完成蒸煮器组对安装的主要手段，吊装组对时，注意应利用全站仪对各筒体圆心的找正，并保证筒体筒节对接缝隙处的间隙和错边量在规范标准要求内。组对筒节时，各筒节的纵向焊缝位置必须严格按照图纸标注的方位进行。吊装时，注意吊车的起重量与起吊筒节重量相适应，严禁吊车超载。同时，移动筒节时，动作一定要缓慢，注意要统一指挥。

    5.焊接的质量控制

    焊接的质量控制重点应考虑以下几个方面：

    一是由于1.4362Duplex是双相不锈钢，因此，焊接后必须保证焊接接头的金相组织为双相，即：铁素体和奥氏体。施焊前，应按规定要求进行相应焊接项目的焊接工艺评定；焊工必须按照《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》进行考试，并持有相应合格项目的焊工合格证。

    二是施焊前，应检查焊接接缝的组对尺寸和表面处理情况，如不符合焊接工艺要求时，应调整修理合格后方可施焊。

    三是当施焊环境如出现下列情况之一时，如无有效防护措施时不得施焊：

    ①手工焊条电弧焊，风速≥8m/s；氩弧焊，风速≥2m/s；

    ②相对湿度 > 90%；

    ③下雨、下雪等恶劣天气；

    四是焊缝完成，应及时钝化处理。

    6.质量检验控制

    一是蒸煮器组对质量重点应控制对口错变量、筒体直线度和塔体垂直度，必要时还应控制筒节端面水平度和平面度。

    二是焊接质量检验包括焊接前、焊接过程中和焊接后三个阶段的质量检验，焊接质量检验工作应贯彻自检与专业检验相结合的方法，严格按设计图样规定的检验项目和程序进行，并符合《钢制压力容器》GB150-1998要求及有关规定。焊前检验主要检查母材、焊材的质量证书或复验报告、焊接设备的使用性能状态、焊接工艺评定报告和焊接工艺卡，是否符合焊接工艺要求。焊接过程中检验，主要检查焊工执行工艺卡情况。焊后外观检验主要是焊缝外形尺寸应符合设计要求；焊缝边缘应圆滑过渡到母材；表面不得有裂纹、气孔、夹渣、未熔合等缺陷；碳钢焊缝咬边深度和长度；对接焊缝余高。

    三是无损检测主要应考虑检测方法和检测比例用满足图纸要求或相关规范规定；无损检测用的材料必须符合相关标准规范规定的要求；无损检测人员应具有相应资质，如果是射线检测，底片质量应达到相应级别的要求，第三方监督检验人员要对无损检测质量予以确认。

    四是蒸煮器水压试验是蒸煮器组焊完毕后的最终检验，主要应控制以下指标：

    ①水中氯离子含量不超过25mg/L；

    ②试压水温一般为20℃～50℃，环境温度高于5℃；

    ③试验用压力表必须校验合格；

    ④试压时以蒸煮器顶部的压力表读数为准。

    （作者简介：山东省特种设备检验研究院日照分院）