Внепечная объемная термообработка сосудов
Внепечная объёмная термическая обработка сосудов и аппаратов способом нагрева изнутри
При изготовлении оборудования в заводских условиях обычно применяется печная термообработка, однако при отсутствии достаточного парка специальных термических печей, или на монтажных площадках при сборке крупногабаритных аппаратов, ремонте и реконструкции оборудования на месте эксплуатации, применяются другие виды термообработки.
Одним из таких видов является внепечная объёмная термическая обработка сосудов и аппаратов способом нагрева изнутри. При этом способе нагрев производится путем подачи внутрь корпуса аппарата теплоносителя, имеющего определенную температуру. В качестве теплоносителя применяется смесь продуктов сгорания жидкого или газообразного топлива с воздухом, образующаяся в специальном теплогенераторном устройстве.
Чаще всего термообработка проводится по режиму высокого отпуска для снижения уровня остаточных сварочных напряжений, улучшения структуры и свойств сварного шва и зоны термического влияния. Способ не исключает его применения для выполнения полного отжига, нормализации, стабилизирующего отжига хромоникелевых аустенитных сталей, восстановительной термообработки, а также для других технологических целей. Термообработке может подвергаться как весь аппарат целиком одновременно, так и отдельными частями последовательно с перекрытием, или отдельные части аппарата. Термообработка может проводиться на заводе-изготовителе, на монтажных площадках и в условиях действующего производства при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции аппаратов.
Технико-экономическая целесообразность этого способа обусловлена:
- качеством термообработки корпусного оборудования, соответствующим печному нагреву изделия;
- возможностью проведения термообработки при отсутствии необходимого парка стационарных термических печей;
- возможностью проведения работ по изготовлению монтажу, ремонту и реконструкции оборудования как в заводских условиях, так и на месте эксплуатации оборудования без его демонтажа;
- резким сокращением сроков работ, связанных с термообработкой;
- возможностью проведения термообработки как всей корпусной конструкции, так и отдельных ее частей.
На технологию и оборудование по внепечной объёмной термообработке получены патенты. Оригинальные термическое оборудование – теплогенераторы серии ТГЖ имеют сертификаты соответствия, в т.ч. в таможенном союзе и разрешение на применение.
ВНИМАНИЕ. Разработчики предупреждают, что применение несертифицированного оборудования и технологии для целей внепечной объемной термообработки может привести к
необратимому изменению свойств металла корпуса аппарата.
С использованием указанного способа ПАО «ВНИИПТхимнефтеаппаратуры» разработал и внедрил целый ряд технологий, не имеющих аналогов в отечественной практике. К ним можно отнести следующие (см. также таблицу):
Термообработка двух монтажных швов реактора Р-201 на «Комсомольском НПЗ» (г. Комсомольск-на-Амуре)
Монтажные кольцевые швы находились на отметках 12780 мм и 22220 мм. Для обеспечения равномерности нагрева по толщине стенки изделия применялся комбинированный способ нагрева: снаружи элементами сопротивления, а изнутри подачей теплоносителя от жидкотопливного теплогенератора ТГЖ-1 номинальной мощностью 1 МВт. Зона сварного шва снаружи теплоизолировалась, а изнутри снизу и сверху «отсекалась» теплоизоляционными перегородками. Ввод теплоносителя во внутреннюю полость реактора осуществлялся через штуцер, расположенный вблизи сварного шва. Выход отработанных продуктов через отверстие в верхней перегородке.
Подробно
Высокотемпературная термообработка сепаратора ЕП–5113 на «УТС–Туймазыхиммаш» (г. Туймазы)
Термообработка проводилась в цеховых условиях завода. Изделие находилось на специальных опорах в горизонтальном положении. Наружная поверхность аппарата полностью изолировалась. Нагрев осуществлялся двумя теплогенераторами типа ТГЖ-1. Ввод теплоносителя осуществлялся через штатные люки на противоположных днищах, выход через штуцера на корпусе.
Подробно
Термообработка пяти декомпозеров замещающей батареи на «БАЗ-СУАЛ» (г. Краснотурьинск)
Термообработка проводилась на строительной площадке Богословского алюминиевого завода. Для обеспечения равномерности нагрева и ввода теплоносителя во внутреннюю полость изделия в корпусе вырезались технологические отверстия с установкой «ложных» штуцеров на отметках 1250 мм и 12000 мм по четыре на каждом уровне. Выход теплоносителя производился через технологическое отверстие в верхнем днище декомпозера. Наружная поверхность аппарата предварительно изолировалась. Нагрев осуществлялся восемью теплогенераторами типа ТГЖ-1.
Подробно
Термообработка реакторов А,С–4001/4601 установки ПЭНД на ОАО «Казаньоргсинтез» (г. Казань)
Реконструкцией реакторов предусматривалась врезка в корпус дополнительно тридцати трех штуцеров в каждый.
Термообработка проводилась на рабочей площадке предприятия. Участок реактора с дополнительными штуцерами изолировался снаружи, а изнутри снизу и сверху «отсекался» теплоизоляционными перегородками. Ввод теплоносителя осуществлялся через штатные люки на отметках 1320 мм и 12770 мм, выход через технологическое отверстие в верхней перегородке и штуцера на корпусе. Для нагрева было задействовано два теплогенератора ТГЖ-1.
Подробно
Термообработка ёмкостей Е–60/1 и Е–60/2 предприятия ОАО «НАФТАН» (г. Новополоцк, Республика Беларусь)
Термическая обработка выполнялась для снижения уровня остаточных сварочных напряжений после реконструкции изделий с применением большого объёма сварочных работ, с целью последующей их эксплуатации в коррозионно-активных средах. Нагрев осуществлялся с помощью жидкотопливного теплогенератора ТГЖ–1. Примененная технология обеспечила равномерный нагрев, высокое качество и управляемость процесса, а также позволила осуществить в кратчайшие сроки термообработку серии изделий непосредственно на объекте строительства.
Подробно
Термообработка буллита Е-4 (на табл. 004) на рабочей площадке ОАО «ПетроКазахстан Ойл Продактс» (г. Шымкент, Республика Казахстан)
Во всех случаях на стадии разработки технологии проводились тепловые расчеты и расчеты прочностной устойчивости сварной конструкции в условиях ее термической обработки, а на этапе проведения нагрева обеспечивались заданные технологией температурно-временные параметры термообработки. При этом равномерность нагрева на выдержке не превышала 20-30 град. С.
Подробно
Теплогенератор
Для реализации способа внепечной объёмной термообработки корпусного оборудования нагревом изнутри разработан жидкотопливный теплогенератор эжекционного типа (ТГЖ–1).
Подробно
Ранее выполненные работы
Термообработка крупногабаритных коксовых камер при их монтаже
При производстве крупногабаритной нефтяной и химической аппаратуры, работающей при высокой температуре и давлении, например, коксовых камер, для снятия сварочных напряжений необходима объёмная термическая обработка, которая проводится в печах или нагревом изнутри после установки их на фундамент в рабочее положение.
Подробно
Термообработка аппарата с плакирующим слоем
В 1983 году на ПО «Нижнекамскнефтехим» при ремонте абсорбера возникла необходимость в термообработке плакирующего слоя. Сложность работы заключалась в том, что требовалась термообработка значительной части поверхности корпуса аппарата (два значительных участка наплавки плакирующего слоя) при невозможности полного удаления внутренних устройств (опорные элементы и перегородки).
Подробно
Термическая обработка сферического резервуара вместимостью 600 м3
Работа проводилась в 1982 году на предприятии «Нижнекамскнефтехим» в Татарии. Диаметр резервуара из стали 09Г2С составляет 10,5 м, толщина стенки 24 мм, масса 60 т.
Подробно
Источник
Версия для печати
09 Ноября 2017 г.
Наши заказчики часто спрашивают нас, какие есть способы продления срока службы резервуаров различного назначения, используемых как с нейтральными рабочими средами, так и с агрессивными на химических и нефтяных предприятиях.
Все производимые на Заводе изделия имеют стандартные сроки службы от 10 до 20 лет в зависимости от стали, из которой изготовлена емкость, и условий эксплуатации (температурный режим, давление, свойства рабочей среды и т.д.).
Увеличить срок эксплуатации оборудования позволяет соблюдение правил эксплуатации, проведение регулярных технических обслуживаний и осмотров.
С нашей стороны мы предлагаем термообработку емкостей и сосудов различного назначения. Например, типовые подземные резервуары имеют пятилетний срок службы. Но если их подвергнуть термообработке, срок службы увеличивается до 20-30 лет.
Что же это такое – термическая обработка резервуаров? Для чего она нужна?
Термообработка – это нагрев и охлаждение металла и сплавов для увеличения прочности, жесткости, твердости и износостойкости изделий в тяжелых эксплуатационных условиях. Применяемые для производства резервуаров марки стали зачастую не обладают необходимыми характеристиками, например, для хранения агрессивных жидкостей, щелочей и кислот. Изменить химический состав уже поставленного на Завод листового металлопроката невозможно. Зато можно улучшить качественные показатели, скорректировать и добиться нужных механических и физических характеристик при помощи термической обработки. За счет этого убирается внутреннее напряжение металлов и различных сплавов.
Применение различных режимов термообработки позволяет получать на выходе металлоконструкции, обладающие различными механическими свойствами в зависимости от условий их дальнейшей эксплуатации. Благодаря различной температуре нагрева, его продолжительности и последующего охлаждения достигаются такие параметры, которые необходимы Заказчику.
Термообработке подвергается как непосредственно весь корпус целиком, стенки и днища, так и сварные соединения (локально), так как именно в сварных швах происходит максимальное изменение структуры металла.
Режимы термообработки сталей и сплавов
С разными металлами и сплавами и для придания им необходимых свойств в промышленности используются различные режимы: отжиг, закалка, отпуск и нормализация.
В процессе отжига осуществляется нагрев изделия при температуре до +900°С в течение до 2-х часов и последовательное его медленное охлаждение на разных скоростях в промышленных печах.
Процесс закалки заключается в нагреве выше критической температуры того металла, из которого сделано изделие. Максимальная температура закалки – +1300°С. Металлоконструкции выдерживаются при критической температуре, а затем резко охлаждаются в печи.
В результате закалки структура закаленной стали получается неравновесной, поэтому по окончании закалки проводится отпуск, характеризующийся нагревом до +650°С и последующим его медленным охлаждением. Отпуск приводит к снижению остаточных напряжений, повышению вязкости стали, уменьшению ее твердости и хрупкости.
Процесс охлаждения стали на воздухе после отжига называется нормализацией.
Виды термообработки резервуаров: печная и внепечная термическая обработка
Оба вида позволяют достичь одинаковые цели и отличаются лишь способом проведения.
Так, печная термическая обработка осуществляется в заводских условиях, где имеются промышленные печи (вакуумные, шахтные, дуговые, камерные, с выкатным поддоном и др.) и теплогенераторные агрегаты большого объема, внутрь которых помещается готовое изделие. Способ нагрева может быть разным в зависимости от источника тепла. Так, наиболее распространенными являются газовые и электрические печи. Газовые печи позволяют обрабатывать металлоконструкции размерами до 4000х4000х14 000 мм. В электропечах проводится термобработка деталей размерами до 4000х850х4000 мм.
Внепечная термообработка – это так называемая “выездная” услуга и проводится на месте эксплуатации оборудования. В процессе такого способа осуществляется нагрев внутреннего объема сосуда за счет подачи внутрь емкости продуктов сгорания топлива, сжигаемого в специальных теплогенерирующих устройствах. Также существуют электрические теплогенерирующие устройства, в которых тепловая энергия образуется из электрической.
Для уменьшения теплопотерь через корпус термообрабатываемого изделия, оно теплоизолируется с внутренней стороны (печная термообработка) или с внешней (внепечная термообработка). Теплоизоляция выполняется из специальных материалов, выдерживающих температуру до +1300°С.
Криогенная обработка металлоконструкций
Данный вид воздействия на металл является перспективным направлением в металлургии и машиностроении.
Получение необходимых показателей сталей и сплавов при криогенной обработке достигается за счет низкотемпературного воздействия путем охлаждения изделий до температуры жидкого азота (-196°С) и их выдержкой в течение 24-36 часов.
В результате криообработки емкостей повышается их коррозионная, эрозионная и абразивная износостойкость, а также улучшаются механические свойства материала.
Результаты термической обработки резервуаров и емкостей
Таким образом, термообработка изготавливаемых на нашем Заводе резервуаров и емкостей:
- улучшает эксплуатационные и механические показатели поставляемых металлоконструкций
- снижает вероятность хрупкого разрушения сосудов в результате остаточной деформации металла и изменения структуры металла в местах выполнения сварных монтажных швов
- увеличивает межремонтный цикл резервуаров и емкостей
- уменьшает массу готовых изделий
- повышает надежность и долговечность эксплуатации оборудования
- повышает сопротивляемость металлоконструкций химическому и механическому воздействию
Для получения подробной информации о способах печной и внепечной термообработки, а также преимуществах термически обработанных резервуаров и емкостей, звоните на Завод по телефонам:
- 8-800-555-9480
- 8(8452)250-288 (для Саратова и области).
Источник
Внепечная объёмная термообработка корпуса сепаратора способом внутреннего нагрева
Объёмная термическая обработка сварных сосудов из аустенитных коррозионностойких (нержавеющих) сталей является сложным технологическим процессом. Основные трудности возникают из-за необходимости нагрева их до более высоких (900–1100 ºС) температур и возможность деформации изделий при данных температурах. Чаще всего такую термообработку производят по режиму стабилизирующего отжига. Её цель – снижение уровня сварочных напряжений и повышение стойкости сварных соединений против возникновения межкристаллитной коррозии [1].
Обычно термообработку сварных сосудов выполняют в стационарных термических печах, при этом внутри термообрабатываемого сосуда устанавливают при необходимости распорки или используют оснастку, исключающие возможность температурной деформации. Однако при отсутствии на заводе-изготовителе такого термического оборудования возникает необходимость во внепечной объемной термообработке.
Альтернативным вариантом при отсутствии на предприятии такого термического оборудования может являться способ внепечной объёмной термической обработки, который был использован при изготовлении сепаратора ЕП-5113 из стали 12Х18Н10Т на предприятии ОАО «Уралтехнострой-Туймазыхиммаш».
Размеры сепаратора: наружный диаметр – 2400 мм, длина – 8160 мм, толщина стенки – 8 мм. Масса сепаратора – 8 т. По требованию проекта сепаратор после сборки следовало подвергнуть объемной термообработке по режиму стабилизирующего отжига с нагревом до 860–900ºС. При небольшой толщине стенки сепаратора в процессе высокотемпературного нагрева в течение нескольких часов и последующей выдержки возникла опасность значительной деформации его корпуса.
Для принятия решения о применении указанного способа термообработки был проведен прочностной расчет, результаты которого подтвердили, что устойчивость корпуса аппарата при температуре 900ºС обеспечивается без дополнительных внутренних укрепляющих устройств, а значит, отпадает необходимость их изготовления и установки. Полученные данные явились основанием для разработки и внедрения технологии объемного внепечного нагрева корпуса сепаратора [4, 5].
Внедрение технологии нагрева включало два этапа. Первый – подготовка аппарата к термообработке. Он заключался в установке аппарата в горизонтальном положении на шесть предварительно теплоизолированных опор, количество и площадь поверхности которых в значительной степени снижали нагрузку на корпус от действия собственной массы. Корпус сепаратора не был жестко закреплен к этим опорам и имел возможность беспрепятственного расширения при нагреве. В имеющихся на днищах люках (штуцерах) устанавливали устройства ввода теплоносителя, совмещенные с теплогенераторами, а в характерных точках корпуса – термоэлектрические преобразователи ТХА (К), соединённые с прибором контроля и регистрации температуры. Весь корпус сепаратора теплоизолировался в два слоя.
Второй этап – про ведение самой термообработки – заключался в нагреве внутреннего объема сепаратора продуктами сгорания дизельного топлива, полученными в теплогенераторных устройствах ТГЖ–1 [2, 3]. Нагрев осуществляли двумя устройствами, установленными вдоль продольной оси корпуса один против другого. Режим работы теплогенераторов регулировали, изменяя подачу топлива и воздуха в камеру сгорания. Высокая скорость ввода теплоносителя во внутреннее пространство сепаратора обеспечивала интенсивную рециркуляцию продуктов сгорания в его внутреннем объеме и способствовала равномерному распределению температуры по всей нагреваемой поверхности. Выход отработанного теплоносителя происходил через те же штуцера, в которых были установлены теплогенераторы.
Перепад температур по длине и диаметру корпуса в период нагрева до заданной температуры не превышал 30 ºС, а в период выдержки – 20 ºС. Общий цикл термообработки (без подготовительных мероприятий) составил 14 ч. После окончания термообработки сварные швы подвергли рентгеновскому контролю, а весь корпус сепаратора прошел гидравлические испытания. Дефектов не было обнаружено.
Применение способа внепечного объёмного нагрева изнутри и необходимого для этой цели оборудования позволило провести высокотемпературную термообработку сепаратора в условиях отсутствия на заводе-изготовителе нужного парка термических печей (фото 2).
Настоящая технология может быть рекомендована для широкого применения при тщательной инженерной подготовке. Во избежание искажения геометрической формы изделия в каждом случае необходимы дифференцированный подход к выполнению высокотемпературного нагрева, расчет прочностной устойчивости аппарата и при необходимости использование для этих целей специальной технологической оснастки.
Видео-очерк по данной работе смотри здесь (AVI, MPEG4, 4.02Mb, 1 мин.)
Литература
- 1. Корольков П.М. Особенности термической обработки сварных соединений трубопроводов из коррозионностойкой стали.- Сварочное производство. – 2005. – №7. – С. 48–52.
- 2. Лавров А.И., Ловырев П.Б., Бабкин В.А. и др. Теплогенератор. Свидетельство на полезную модель № 29130.- БИ. – 2003. – № 12.
- 3. Лавров А.И., Ловырев П.Б., Бабкин В.А. и др. Способы снятия остаточных напряжений сварных соединений сосудов и аппаратов, а также их элементов. Патент РФ № 2243272.- БИ. – 2004. №36.
- 4. Корольков П.М. Оборудование и технология объемной термической обработки газопламенным нагревом крупногабаритных сосудов давления в монтажных условиях (обзор).- Сварочное производство. – 2001. – № 9. – С. 39–43.
- 5. Лавров А.И., Ловырев П.Б., Бабкин В.А. и др. Внепечная объемная термообработка корпусного оборудования нагревом изнутри.- Монтажные и спец. работы в стр-ве. – 2005. – № 2. – С. 2–5.
Источник