一种危废处理设备的制造要点

张学亮，董雪

（沈阳汉德科技有限公司，辽宁 沈阳 110031）

近年来，随着社会的快速发展，人们生活水平不断提高，对各种化工产品的需求量显著增加，但由此带来的一系列的化工废物、高浓度的废水污泥问题，直接或间接地影响着人们的生活。为此经过数年的研究试验，设计制造出了一种用于危废处理的关键设备，处理后的产品经过化验满足排放标准。

1 超临界水氧化技术原理

当水处于22.1 MPa、374 ℃以上时反映出超临界状态的现象，水的物理性质发生显著的改变，这时水中氢键完全消失，有机污染物和气体在超临界水中完全溶解。当在有机污染物中加入一定量的氧气，在高温高压条件下氧化，经过50 s 左右的时间发生快速的氧化反应，并伴随产生大量的热量，该部分热量经过装置回收可重新利用，有机污染物被氧化生成无机盐沉淀下来，同时生成CO2和水，有机物的总破坏效率大于99.99%，经过处理后完全满足了工业排放标准[1-5]。

2 设计

2.1 工艺参数

设计压力25 MPa ，工作压力23 MPa；设计温度350 ℃，工作温度300 ℃；工作介质为气化产物（含污泥）、激冷水.

2.2 材料

该操作环境为高温高压高腐蚀工况，材料应具有一定的强度和耐高温屈服强度。介质当中含有酸碱等组分，进口处具有较高流速，都会加速容器内壁的腐蚀，材料还应有一定的耐腐蚀性能，普通的压力容器材料无法满足工艺要求。经试验镍基合金材料能满足上述要求，故本设备统一采用在低合金钢表面堆焊镍基合金，材质为低合金钢20MnMoⅣ堆焊Inconel625。

2.3 结构

该设备整体采用锻焊结构，由平盖、端部、筒体、下封头及耳座5 部分组成，其密封采用双锥环结构，简图如图1。

图1 结构简图

该反应容器在工作过程中属于放热反应，为了降低容器内部温度，在设备内部设置一薄壁圆筒，圆筒外壁设置旋流板，激冷水进入容器内沿着旋流板流动，旋流板与内壁间隙控制在1 mm 以内，以免发生流体短路，降低冷却效率。

3 制造要点

3.1 材料

锻件应符合NB/T47008—2017 中Ⅳ级要求；逐件进行 400 ℃高温拉伸试验，高温屈服强度Rp0.2≥260 MPa；厂家应提供合格证、材料质量证明书和监督检验证书，各证书应为原件。

3.2 制造过程

平盖、端部、筒体及下封头均为堆焊结构，均在热处理后进行二次加工。该设备难点在于其焊接量大，容易产生焊接变形及焊接应力，焊接过程控制不好容易出现裂纹等。因此仅就焊接堆焊过程进行详细阐述。

3.2.1 平盖、下封头堆焊制造

待堆焊面进行100%MT 检测；堆焊前均匀预热，预热温度≥80 ℃；采用二氧化碳气体保护焊堆焊；在预热温度下堆焊过渡层，堆焊过程采用连续堆焊，一直保持预热温度；堆焊过渡层后表面进行100%PT 检测；在室温下堆焊面层，层间温度控制在≤150 ℃，堆焊层厚度应均匀，焊道间搭接应平整，不平度≤1.5 mm，不得有缺口和咬肉，面层厚度不小于3 mm，堆焊面层表面进行100%UT 和100%PT；堆焊层化学成分测定，采用与平盖下封头相同规范、相同焊工的堆焊方法堆钉，测定堆焊面层以下3 mm 处的化学成分，要求与焊丝化学成分一致。

3.2.2 吊耳与平盖、测温板与下封头角焊缝焊接

1）堆焊前预热，采用焊条电弧焊焊接，控制层间温度80～250 ℃，层间锤击除应力；焊后立即消氢300～350 ℃，保温2 h，不能等焊接温度降到预热温度80 ℃以下，消氢采用履带加热方式，提供消氢曲线；焊缝表面不允许存在咬边、裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷。检测焊角高度应满足图纸要求，角焊缝100%MT 检测。

2）部件组焊后按热处理工艺要求进行整体消除应力热处理，热处理温度620 ℃，保温时间2.5 h；按二次加工图要求进行加工，加工范围包括螺栓孔、密封面及坡口等，加工尺寸、公差及粗糙度按图纸要求；密封面硬度检测，对密封面硬度进行检测，圆周对称测量4 点，要求密封面硬度HB=200～240，测量后提供硬度检测报告。

3.2.3 筒体与端部环焊缝组对焊接

筒体、端部内壁待堆焊面及对接接头坡口进行100%MT 检测；筒体与端部组对，错边量≤1.5 mm，筒体端面与端部端面平行度≤1 mm；筒体与端部环焊缝焊前预热；采用手工电弧焊进行焊接，层间进行锤击除应力，焊后立即消氢，焊接结束24 h 后，对环焊缝进100%RT+100%UT 检测；筒体端部组焊件堆焊前预热；内壁按焊接工艺进行带极堆焊。堆焊过程采用连续堆焊，一直保持预热温度。堆焊过渡层表面进行100%PT。第一层堆焊完毕后，在室温下堆焊第二层，层间温度控制在≤150 ℃。端部密封面堆焊前预热（若带极堆焊后直接堆焊密封面部分，且通过测温枪测量温度≥80 ℃，则不需预热）；端部密封面采用焊条电弧焊堆焊，余下过程同前；利用卡钳检测堆焊后的内径最小值，内件尺寸按此配作。

3.2.4 总装

1）组装双锥环，用汽油或丙酮将其清洗干净，安装柔性石墨胶带。

2）组对平盖与封头，然后组对封头与内件。利用工装控制组对过程，错边量≤1 mm，内件外圆与平盖外圆同轴度≤1 mm，内件总高度尺寸偏差≤2 mm，采用氩弧焊接。将内件缓慢装入壳体内，从筒体下方观察组装过程中内件与壳体内壁是否有划碰、内件与壳体内壁之间间隙是否满足图纸要求、内件是否与壳体内壁同心、内件插入位置是否满足图纸要求。

3） 按主螺栓紧固工艺规程把紧设备主螺栓。

4） 组对下封头，组对错边量≤1.5 mm，筒体端面与下封头端面平行度≤1 mm。

5）下封头与筒体环焊缝采用火焰预热，预热过程按工艺卡执行。采用氩弧焊+焊条电弧焊的组合焊接方法，其环焊缝按热处理工艺进行局部热处理，热处理温度620 ℃，保温时间2.5 h。

6）接管与筒体组对焊接，其操作过程按一件一卡执行，这里不再赘述。

7）整体组装完毕后进行水压试验，喷砂，喷漆，包装，发货。

4 结束语

该设备已投产多台，目前所有设备运行状况良好，完全满足了国内危废处理的要求，极大地改善了化工厂的排放污染环境，对推进环保建设起到了积极的作用。