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【論文精選】復合鋼板在焦爐煤氣凈化設備中的

詳情介紹

作者:劉文茂 薛路舟 苑松柏 劉永祿 李曉旭
單位:中冶焦耐(大連)工程技術有限公司

摘要:介紹了復合鋼板的制造工藝、力學性能及焊接要求,對不銹鋼及復合鋼板的經濟性進行了比較。復合鋼板在焦化行業的應用既能滿足設計要求,又能保證設備的連續穩定運行,同時可節約有色金屬資源。
 
正文
在焦化企業中,煤氣凈化是最為重要的單元之一。煤氣凈化單元中大部分的設備需承裝腐蝕性介質。以前主要采用碳鋼內表面涂重防腐涂料和直接采用耐腐蝕的不銹鋼材料等方法。碳鋼內表面涂重防腐涂料的防腐蝕工藝施工難度大、使用壽命短,難以達到設計要求。直接采用耐腐蝕的不銹鋼材料可滿足設計使用要求,但一次性投資較大,同時也浪費了大量的有色金屬資源。隨著復合鋼板生產工藝的不斷改進,同時眾多鋼企大量引進國外先進的復合鋼板軋制設備,價格低廉、性能優良的復合鋼板在石油、化工、軍工等各行業的應用日益廣泛,在焦爐煤氣凈化領域也受到青睞。
1焦化行業防腐材料應用現狀 
1.1碳鋼內襯玻璃鋼 
碳鋼內襯玻璃鋼技術為焦化行業早期應用的技術,因其施工難度大、要求高,難于滿足設計使用要求,故已被淘汰。
1.2碳鋼內涂重防腐涂料 
碳鋼內涂重防腐涂料是目前焦化行業通常采用的技術,其使用壽命大多為1~2年,不能保證在整個設備使用周期內的防腐效果,需要多次修補防腐涂層。修補防腐襯層時需要相應裝置停產,停產期間煤氣凈化各項指標無法保證,面臨巨大的環保壓力,甚至產生巨額環保罰款。
1.3不銹鋼 
整體不銹鋼材質可滿足設計使用要求,但一次性成本投入較大。
1.4復合鋼板 
復合鋼板技術既能保證設備長期穩定運行,又可降低一次性成本投入,是性價比較高的應用技術。
2復合鋼板技術 
2.1復合鋼板制造工藝 
目前,我國復合鋼板的生產工藝主要包括直接軋制法、爆炸法和堆焊法。3種復合鋼板的適用范圍及優缺點見表1。
1) 直接軋制法是通過軋制力使金屬復合的方法,是生產復合鋼板較為普遍的方法,可分為熱軋復合法、冷軋復合法和真空軋制復合法。
2) 爆炸法是利用炸藥爆炸時產生的超高壓力,使母材與包覆材結合在一起的方法。
3) 堆焊法是指采用自動平板焊接設備,在碳鋼板上堆焊形成覆合層的方法。
 

2.2復合鋼板力學性能 
復合鋼板要求具有拉伸、彎曲等力學性能。為保證復合鋼板不失去原有的綜合性能,對基層和覆層必須分別焊接,焊接性、焊接材料、焊接工藝等由基層和覆層材料決定。
復合鋼板力學性能
2.3復合鋼板的焊接 
復合鋼板在焊接時,既要滿足基層的焊接結構強度,又要使較薄的覆層滿足耐腐蝕性能,故在焊接中應處理好以下兩個問題:① 避免基層鉻、鎳等元素含量增高,鉻、鎳含量增高會使基層焊縫形成硬脆組織,易產生裂縫,影響焊接強度;② 避免覆層增碳,覆層焊縫增碳會大大降低其耐腐蝕性。
由于復合鋼板的特殊性,其制造和焊接都比單層鋼板復雜,為保證焊接質量,需嚴格采用復合鋼板特殊的制造工藝和焊接工藝。
3經濟性分析 
3.1一次性投資報價 
材料報價參考中國建材在線網公布的價格以及國內主要焦化設備制造廠家的報價,本文選取304不銹鋼板及304+Q235B復合鋼板進行比較,具體材料報價見表2。從表2可以看出,與不銹鋼板相比,復合鋼板具有較大的價格優勢,且板厚越厚價格優勢越明顯。
 焦炭粒
 
3.2實例驗證 
以某焦化工程煤氣凈化脫硫裝置為例,就不銹鋼與復合鋼板的經濟性加以對比。該項目為4×60孔7m頂裝焦爐,煤氣處理量160 000m3/h。脫硫裝置主要非標設備配置為4臺脫硫塔、2臺再生塔、1臺事故槽、2臺反應槽和4臺泡沫槽,采用2種材料的投資對比見表3。從表3可以看出,該脫硫裝置設備材質若采用復合鋼板,可比采用不銹鋼節約投資1 006萬元,節省約26.1%的設備投資。
 不銹鋼復合板成本比較

4結語 
復合鋼板在焦化行業的應用既能滿足設計要求,又能保證設備的連續穩定運行,同時可節約有限的有色金屬資源。與不銹鋼相比,可節省大量投資;與碳鋼內涂重防腐涂料相比,不需要定期停產大修,減少了環境污染。

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