0引言
    某公司20Kt/a煅燒焦廠煅燒回轉(zhuǎn)窯是目前國內(nèi)單條窯最大的煅燒焦回轉(zhuǎn)窯，由沈陽鋁鎂設(shè)計院設(shè)計，2006年正式投入使用，主要生產(chǎn)過程是利用回轉(zhuǎn)窯將生石油焦經(jīng)煅燒后產(chǎn)出合格的煅后焦供成型工序使用。主要工藝過程由原料供給、回轉(zhuǎn)窯煅燒、余熱鍋爐、余熱發(fā)電、產(chǎn)品冷卻及包裝輸送系統(tǒng)構(gòu)成。位于回轉(zhuǎn)窯窯尾的下料溜管雖然不是最重要的部分，但下料溜管的冷卻水外泄的問題解決不好將會直接影響到裝置的平穩(wěn)運行。下料溜管的上半部分工作溫度為25~50℃，下半部伸入到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部工作溫度為800—1300℃左右，下料溜管為雙層結(jié)構(gòu)、中間循環(huán)水冷卻，原設(shè)計整體結(jié)構(gòu)材料選用1Cr18Ni9Tio下料溜管作為向回轉(zhuǎn)窯內(nèi)輸送物料的唯一路徑，其使用壽命直接影響到整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)穩(wěn)定性，在煅燒生產(chǎn)過程中，經(jīng)常由于下料溜管焊縫開裂，造成下料溜管內(nèi)冷卻水大量流入窯內(nèi)，至使窯尾內(nèi)襯損壞；或者因為下料溜管燒損而無法下料，被迫停窯中斷了正常的生產(chǎn)。因此提高其使用壽命，使下料溜管和回轉(zhuǎn)窯同步檢修，是該公司20Kt/a煅燒焦廠能否穩(wěn)定生產(chǎn)、降低消耗的關(guān)鍵。
1、原結(jié)構(gòu)及問題
    原下料管的內(nèi)外管材質(zhì)均為不銹鋼(lCr18Ni9Ti)，長度為6000mm，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。其工作原理為：循環(huán)冷卻水自進水口送入水套，壓力為0.3 MPa，入口水管為管徑DN25不銹鋼管，管長5100mm。下料管中循環(huán)冷卻水流經(jīng)底部后折返向上，再從出水口流出，出水管口直徑為DN50mm。冷卻水在流動過程中將水套外壁的熱量帶走，保持水套外壁溫度在200℃以下。原設(shè)計結(jié)構(gòu)為內(nèi)外筒剛性焊接，內(nèi)外筒之間循環(huán)水冷卻，端部環(huán)狀平板與內(nèi)外筒密封焊接，并在外部焊接加強卡子。內(nèi)外筒材料均為Cr18Ni9Ti，焊條選用A1020在實際使用當(dāng)中，內(nèi)外筒剛性焊接得焊縫經(jīng)常出現(xiàn)開裂現(xiàn)象導(dǎo)致循環(huán)水泄露，嚴(yán)重?fù)p壞了回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)部耐火澆筑料。
2、原因分析
    如圖1所示，根據(jù)開裂部位和裂紋的分布情況，可以判斷原始的下料溜管上下端頭部位得焊縫強度存在著極大的不足，內(nèi)外筒在高溫作用下LIYL2膨脹長度不同，使得溜管的兩個端部環(huán)焊縫H1和H2受的剪切應(yīng)力很大，并最終導(dǎo)致這兩個部位的焊縫開裂，進而造成內(nèi)部循環(huán)水漏出事故。以窯內(nèi)環(huán)境溫度1100℃為例分析計算如下：
    窯內(nèi)環(huán)境溫度為1100℃時外筒壁L1直接與環(huán)境高溫接觸，在冷卻水的冷卻下L1檢測溫度為200℃，內(nèi)筒壁在物料和冷卻水的雙重冷卻下，溫度為150C，初始溫度按照25℃考慮。

• 脹長度=受熱長度×溫度差×膨脹系數(shù)，溜管受熱長度=5mo

    ②在該溫度范圍內(nèi)1Cr18N19Ti的熱膨脹系數(shù)為：20—2000C：17.5x10-6m/℃。
    ③內(nèi)筒理論自由膨脹量：L2=5mX( 150-25)℃x17.5 x10-6m/℃：24935.5x10-6m。
    ④外筒理論自由膨脹量：L1=5mx( 200 -25)℃x17.5 x10-6m/℃=31062.5x10-6m。
    ⑤內(nèi)外筒理論自由膨脹量差△L=L1-L2=6127xl0-6m。
    由于存在著膨脹量差△L，就會使得剛性固定的焊縫Hl和H2受到筒體L1和L2的作用力F，當(dāng)F超過焊縫自身的破壞強度時，溜管端部焊縫開裂，溜管滲漏。
3、技術(shù)改進
    3.1焊接工藝改進
    3.1.1更換焊接材料。原結(jié)構(gòu)焊接材料選取的A102焊條，雖然適用于焊接耐熱鋼，但是由于下料溜管是處于高溫煅燒的環(huán)境中強制循環(huán)冷卻水的狀態(tài)下使用，抗晶間腐蝕的性能不佳，因此，改進溜管時的焊條優(yōu)先選用了具有優(yōu)良的抗晶間腐蝕性能的A137焊條。
    3.1.2改進上端封頭坡口形式。原上端封頭坡口形式和改良后的坡口形式對比如圖2所示：改進后的坡口形式，使得焊縫尺寸更大、強度更高、應(yīng)力集中盡量減少。
    3.2結(jié)構(gòu)改進在結(jié)構(gòu)上主要改進了兩個部位：第一，上端增加波紋管膨脹器，用于補償和抵消由于內(nèi)外簡體膨脹不均產(chǎn)生應(yīng)力，如圖3所示：第二，下端封頭部位，取消了端部環(huán)狀平板與內(nèi)外筒密封焊接，并在外部焊接加強卡子的結(jié)構(gòu)，改為沖壓封頭結(jié)構(gòu)加強端頭部位的焊縫強度。。
4、小結(jié)
    經(jīng)過改進后的下料溜管，于2010年9月投入使用，到2011年6月連續(xù)使用近十個月，未發(fā)生過焊縫開裂循環(huán)水泄露的故障，改造獲得了成功。