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【论文精选】复合钢板在焦炉煤气净化设备中的

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作者:刘文茂 薛路舟 苑松柏 刘永禄 李晓旭
单位:中冶焦耐(大连)工程技术有限公司

摘要:介绍了复合钢板的制造工艺、力学性能及焊接要求,对不锈钢及复合钢板的经济性进行了比较。复合钢板在焦化行业的应用既能满足设计要求,又能保证设备的连续稳定运行,同时可节约有色金属资源。
 
正文
在焦化企业中,煤气净化是最为重要的单元之一。煤气净化单元中大部分的设备需承装腐蚀性介质。以前主要采用碳钢内表面涂重防腐涂料和直接采用耐腐蚀的不锈钢材料等方法。碳钢内表面涂重防腐涂料的防腐蚀工艺施工难度大、使用寿命短,难以达到设计要求。直接采用耐腐蚀的不锈钢材料可满足设计使用要求,但一次性投资较大,同时也浪费了大量的有色金属资源。随着复合钢板生产工艺的不断改进,同时众多钢企大量引进国外先进的复合钢板轧制设备,价格低廉、性能优良的复合钢板在石油、化工、军工等各行业的应用日益广泛,在焦炉煤气净化领域也受到青睐。
1焦化行业防腐材料应用现状 
1.1碳钢内衬玻璃钢 
碳钢内衬玻璃钢技术为焦化行业早期应用的技术,因其施工难度大、要求高,难于满足设计使用要求,故已被淘汰。
1.2碳钢内涂重防腐涂料 
碳钢内涂重防腐涂料是目前焦化行业通常采用的技术,其使用寿命大多为1~2年,不能保证在整个设备使用周期内的防腐效果,需要多次修补防腐涂层。修补防腐衬层时需要相应装置停产,停产期间煤气净化各项指标无法保证,面临巨大的环保压力,甚至产生巨额环保罚款。
1.3不锈钢 
整体不锈钢材质可满足设计使用要求,但一次性成本投入较大。
1.4复合钢板 
复合钢板技术既能保证设备长期稳定运行,又可降低一次性成本投入,是性价比较高的应用技术。
2复合钢板技术 
2.1复合钢板制造工艺 
目前,我国复合钢板的生产工艺主要包括直接轧制法、爆炸法和堆焊法。3种复合钢板的适用范围及优缺点见表1。
1) 直接轧制法是通过轧制力使金属复合的方法,是生产复合钢板较为普遍的方法,可分为热轧复合法、冷轧复合法和真空轧制复合法。
2) 爆炸法是利用炸药爆炸时产生的超高压力,使母材与包覆材结合在一起的方法。
3) 堆焊法是指采用自动平板焊接设备,在碳钢板上堆焊形成覆合层的方法。
 

2.2复合钢板力学性能 
复合钢板要求具有拉伸、弯曲等力学性能。为保证复合钢板不失去原有的综合性能,对基层和覆层必须分别焊接,焊接性、焊接材料、焊接工艺等由基层和覆层材料决定。
复合钢板力学性能
2.3复合钢板的焊接 
复合钢板在焊接时,既要满足基层的焊接结构强度,又要使较薄的覆层满足耐腐蚀性能,故在焊接中应处理好以下两个问题:① 避免基层铬、镍等元素含量增高,铬、镍含量增高会使基层焊缝形成硬脆组织,易产生裂缝,影响焊接强度;② 避免覆层增碳,覆层焊缝增碳会大大降低其耐腐蚀性。
由于复合钢板的特殊性,其制造和焊接都比单层钢板复杂,为保证焊接质量,需严格采用复合钢板特殊的制造工艺和焊接工艺。
3经济性分析 
3.1一次性投资报价 
材料报价参考中国建材在线网公布的价格以及国内主要焦化设备制造厂家的报价,本文选取304不锈钢板及304+Q235B复合钢板进行比较,具体材料报价见表2。从表2可以看出,与不锈钢板相比,复合钢板具有较大的价格优势,且板厚越厚价格优势越明显。
 焦炭粒
 
3.2实例验证 
以某焦化工程煤气净化脱硫装置为例,就不锈钢与复合钢板的经济性加以对比。该项目为4×60孔7m顶装焦炉,煤气处理量160 000m3/h。脱硫装置主要非标设备配置为4台脱硫塔、2台再生塔、1台事故槽、2台反应槽和4台泡沫槽,采用2种材料的投资对比见表3。从表3可以看出,该脱硫装置设备材质若采用复合钢板,可比采用不锈钢节约投资1 006万元,节省约26.1%的设备投资。
 不锈钢复合板成本比较

4结语 
复合钢板在焦化行业的应用既能满足设计要求,又能保证设备的连续稳定运行,同时可节约有限的有色金属资源。与不锈钢相比,可节省大量投资;与碳钢内涂重防腐涂料相比,不需要定期停产大修,减少了环境污染。

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