制造與安裝甲醇合成塔的研制錦西化工機(jī)械集團(tuán))限責(zé)任公司聶杰楊煒史慶和劉樹槐郭志英摘要介紹了某公司年產(chǎn)3萬噸甲醇裝置的關(guān)鍵設(shè)備2400甲醇合成塔的制造過程以及其主要零部件的成形、焊接、熱處理、組裝及試驗(yàn)等典型制造工藝。關(guān)鍵詞雙相鋼成形焊接熱處理組裝中圖分類號(hào)Q03.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼∶文章編號(hào):001-4837200303-032-04Development of Methyl Alcohol Synthesis TowernIe Jie YANG Wei SHI Qing -heJinxi Chemical Machinery( group )o. LtdLIU Shu- huai GUO Zhi-yingAbstract Fabrication of methyl alcoholto expand product space was much important for large fertilizer plantThe 30 000t/y methyl alcohol installation manufactured by Jinxi Chemical Machinery( Group )Co., Ltd forJinxi Natural Gas Co. Ltd had been in good condition since it was put into operation in October 2002 , the production capacity and product quality meet the design requirements. The 02400 methyl alcohol synthesis towerwas the critical equipment to be used for production of methyl alcohol from synthesis gas. The constructionquality of the methyl alcohol synthesis tower affects the quality of the methy l alcohol produced. Practice demonstrates that the manufacturing processes of the methyl alcohol tower were practicable. This article introduced thetypical manufacturing processes of the forming of the shell sections and head surfacing of tubesheet assemblyand welding of tubesheet to channel welding of dual phase steel reaction tube to tubesheet and non-destructive test ,heat treatment assembly and test for the main partKey words dual phas steel 'forming elding ,heat treatment assembly1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表1主要設(shè)計(jì)條件及參數(shù)甲醇合成塔是甲醇裝置中的大型關(guān)鍵設(shè)備是技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目個(gè)固定床列管式反應(yīng)器其結(jié)構(gòu)見圖1。設(shè)備直管程設(shè)計(jì)壓力MPa)4.3徑DV2400反應(yīng)管為038×2其長(zhǎng)度為6000m共設(shè)計(jì)溫度℃)2311根內(nèi)裝13.96m3甲醇催化劑催化劑床層高度操作介質(zhì)合成氣易燃易爆)水飽和蒸汽為6000mmo腐蝕裕度3.0(1要設(shè)計(jì)條件及參數(shù)見表1。接頭系1.0(2莊體材料及規(guī)格見表2。中國煤化工1610(3)遵循的規(guī)范及技術(shù)要求:按GB150-1998CNMHG三;Bl51--1999、HC20584—1998的要求制造、檢驗(yàn)、驗(yàn)催化劑裝填量m3)氧化鋁球裝填量(m3)4.85收并接受《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)督同設(shè)計(jì)使用壽命年)15時(shí)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)圖樣提出的技術(shù)要求。32第20卷第3期壓力容器總第124期2.1封頭和筒節(jié)的成型封頭成型前拼接焊縫應(yīng)打磨與母材齊平封頭采用整體熱壓成型,沖壓封頭終壓溫度不低于880℃封頭母材試板隨封頭坯料同時(shí)加熱、冷卻封催化劑頭成型后將工裝支撐圈撐在封頭里口處點(diǎn)焊好封頭成型后應(yīng)對(duì)其中一塊試板進(jìn)行回火處理如試板檢驗(yàn)合格再對(duì)封頭及第二塊試板進(jìn)行回火處理否h則應(yīng)對(duì)封頭及試板進(jìn)行正火加回火處理產(chǎn)品試板及母材試板隨設(shè)備同爐進(jìn)行封頭成型后最小厚度為39.3mm封頭壓制工藝曲線見圖2。出h保溫1050壓制80氧化鋁球時(shí)間(mio圖2封頭壓制工藝曲線δ42厚的筒節(jié)下料長(zhǎng)度按標(biāo)準(zhǔn)展開長(zhǎng)度加長(zhǎng)圖1甲醇合成塔簡(jiǎn)圖200mm的預(yù)彎打頭量(每端100m)用水壓機(jī)打頭表2主體材料打頭長(zhǎng)度不小于500m用弦長(zhǎng)不小于800mm的內(nèi)零部件名稱材料名稱規(guī)格(mm)樣板檢查打頭弧度打頭檢査合格后用火焰切割掉橢圓形封頭1 Mn NiMONbR IE/火+國火包神壓減薄量)多余的直邊并開好坡口修磨坡囗至圖樣要求披殼程筒體13 MnNiMoNbR(正火+回火口表面應(yīng)進(jìn)行100%M檢測(cè),Ⅰ級(jí)合格板料氣割管程筒體13 MnNiMoNbRO正火+回火應(yīng)預(yù)熱至220℃以上簡(jiǎn)節(jié)經(jīng)滾圓、焊接、校圓、無損反應(yīng)管雙相不銹鋼瑞典 Sandvik檢測(cè)合格后用支撐圈支撐并調(diào)圓至橢圓度不大于公司的SAF2205038×22mm上下管板13 MnNiMoNbR堆焊不銹鋼6=70+72.2管板的制造補(bǔ)強(qiáng)管鍛件20MnMoⅢl(1蒼板應(yīng)進(jìn)行100%M檢測(cè);法蘭鍛件20MnMo Ill(2將將上、下管板背面點(diǎn)焊在一起管板外圓周4淛造技術(shù)難點(diǎn)呷甲醇合成塔筒體、封頭板料用♂20×140×100的拉筋板50塊把兩塊管板焊接屬中厚板材料13 MnNiMnbR屬低合金高強(qiáng)鋼反應(yīng)在一起以防止堆焊管板時(shí)焊接變形管材料為SAF2205雙相不銹鋼管管板安裝在長(zhǎng)為(3)管板用電加熱爐和履帶將管板預(yù)熱至156mm和1260m的管箱筒節(jié)內(nèi)部設(shè)備結(jié)構(gòu)較特220℃以上,進(jìn)行帶極堆焊,第一層堆焊焊帶殊制造公差要求嚴(yán)如筒體橢圓度不大于2mm管24.13.L堆焊層厚度≥3m第二至第三層堆焊焊帶板平面度不大于1m主體焊縫硬度邗B≤25等,24.13.3.L每層厚度≥3mm。堆焊過程中用保溫毯這些給制造過程中的成型、焊接、組裝、熱處理等帶保溫層間溫度控制在220~300℃之間局部用手工來了較大的難度電弧焊補(bǔ)焻管板堆焊焊接規(guī)范見表3管板堆焊第2制造工藝方案層中國煤化工要求I級(jí)合格CNMH⑦熱處理熱處理規(guī)范因?yàn)?3 MnNiMonbr材料屬于低合金高強(qiáng)度鋼,見圖3。當(dāng)≥400℃時(shí),W升≤75℃/h,降≤100℃/h氣割和焊接時(shí)容易產(chǎn)生裂紋故氣割前應(yīng)預(yù)熱焊前(5)板校平平面度≤2mm預(yù)熱至220℃以上焊后立即消氫處理6加工管板表面及外圓坡口后對(duì)管板耐蝕層33CPVT甲醇合成塔的研制Vo20.No32003表面及外圓坡囗進(jìn)行100%P+100%U檢測(cè),Ⅰ級(jí)(7珈加工管板孔至圖樣尺寸。合格;2.3管板與管箱筒節(jié)的組對(duì)及焊接表3管板堆焊焊接規(guī)范參數(shù)層焊接方法焊材牌號(hào)焊材規(guī)格電流A)電壓(V)焊接速度備注SAW24.13.L0.5×60680~7207~7.5m/h焊劑34S24.13.3.L0.5×60700~750焊劑34sSMAW23.12.2.LR22-24140-180mm/根2~3MAW3.12.2,LH0440~170格600±20℃≤400℃(2墀接另一側(cè)5~8層焊縫表面作100%F≤400℃空冷檢測(cè),Ⅰ級(jí)合格;(3牌焊接其它層每側(cè)焊接4層后作100%MT檢測(cè),Ⅰ級(jí)合格再焊接另一側(cè)4層最后焊接31~入爐36層)時(shí)間(b)4墀焊接時(shí)采用對(duì)稱焊接,兩側(cè)焊縫逐層錘擊,圖3管板墊處理規(guī)范曲線以釋放焊接應(yīng)力按圖紙尺寸將管板安裝在管箱筒節(jié)的指定位置(5焊后立即消氫處理300~350℃x2h上點(diǎn)焊好用履帶加熱器加熱管板到220℃以上(6耐蝕層堆焊24小時(shí)后表面應(yīng)作100%PT+由于管孔散熱撤掉坡口處的履帶后準(zhǔn)備施焊時(shí)經(jīng)100%UT檢測(cè),Ⅰ級(jí)合格。測(cè)定溫度已下降至200℃以下,為了保持層間溫度2.4組裝及熱處理220~300℃C用2340×810的鋼板蓋住管板上的管(1)管箱部件與殼程筒體部件(小封頭不焊)孔預(yù)熱溫度很快達(dá)到要求。焊接接頭見圖4焊接組對(duì)焊接焊后立即消氫處理縱環(huán)焊縫內(nèi)表面磨規(guī)范見表4。平焊后24小時(shí)后100%RTⅡ級(jí)+100%UTI級(jí)檢測(cè)合格20焊后修磨圓滑2蛆組裝拉桿、定距管、折流板(3)與下管箱部件組對(duì)焊接焊后立即消氫處理縱環(huán)焊縫內(nèi)表面磨平焊后24小時(shí)后100%RTⅡ級(jí)+100%UTI級(jí)(4)管箱、殼程筒體、下管箱組焊件進(jìn)行整體生10爆后修磨圓滑消除應(yīng)力熱處理熱處理規(guī)范見圖5。1)將工件平穩(wěn)放于鞍座上表面距兩端火嘴等距離位置2涮砌好擋火墻避免火焰直噴工件3)處理前用保溫氈在圖4管板與管箱筒節(jié)焊接接頭管板兩側(cè)將管孔蓋好;)升降溫速度:≥400℃時(shí)表4管板與管箱筒節(jié)焊接規(guī)范參數(shù)層一道焊材焊材電流電壓焊接速度V升為55-1065℃/h牌為55-140℃/h方法牌號(hào)規(guī)格(A)(V)(mm根)1 SMAW JO607Ni4140~17022~24140~180660±20咒2~4 SMAW Je607N5170~20022-24150~180≤400℃≤400℃5 SMAW J607Ni04140-170空冷6-30 SMW J607Ni2120031~36SMAW23.12.2.IR04130~16022~24130~170II中國煤化工CNMHG注捍至距堆焊層復(fù)合界面2mm處進(jìn)行檢査,合格后方可繼續(xù)焊接31~36層時(shí)間h)1焊接一側(cè)1~4層后從另一側(cè)氣刨清根砂圖5上管箱、殼程筒體、下管箱組焊件輪修曆至露出金屬光澤,作10%MT檢測(cè),Ⅰ級(jí)合熱處理規(guī)范曲線34第20卷第3期壓力容器總第124期5炟組裝反應(yīng)管同時(shí)將彈性擋圈安裝在反應(yīng)管5.7MPa的氣密性試驗(yàn))于該鋼裂紋傾向嚴(yán)重,的指定位置上且不能竄動(dòng)彈性擋圈起破壞沸騰液故水壓試驗(yàn)后焊縫表面進(jìn)行100%MT復(fù)檢反應(yīng)管膜的作用目的是提高膜傳熱系數(shù)以利于傳熱。經(jīng)與管板焊接接頭進(jìn)行100%P復(fù)檢,Ⅰ級(jí)合格。試驗(yàn)并征得設(shè)計(jì)部門同意將原設(shè)計(jì)材料1Cr19N9660±15℃改為1Cr13結(jié)果令人非常滿意在保證其使用壽命≤400℃的前提下既保證彈性擋圈張開一定角度后套入反≤400℃應(yīng)管上能恢復(fù)原狀又能很好地固定在反應(yīng)管上〔6接反應(yīng)管與管板的角接接頭同時(shí)焊接殼入爐20h程筒體上的小封頭。反應(yīng)管與管板的焊接施焊溫時(shí)間()度不得低于16℃層間溫度≤150℃,采用氬弧焊,圖6上下封頭與管箱筒節(jié)兩環(huán)焊縫焊完一層后殼程通入0.4MPa的壓縮空氣進(jìn)行殼程熱處理規(guī)范曲線空氣試漏,保壓0.5h檢查合格預(yù)熱后錯(cuò)開9焊第3結(jié)語層焊接規(guī)范參數(shù)見表5表5反應(yīng)管與管板焊接規(guī)范參數(shù)(1)封頭經(jīng)熱壓成型后經(jīng)回火處理其材料性焊接焊材焊材電流電壓焊接速度能符合正火+回火板的要求層法牌號(hào)規(guī)格(A)(V)(mm/min)2)簡(jiǎn)體經(jīng)嚴(yán)格控制滾圓和校圓后各項(xiàng)質(zhì)量指1GTAW22.8.3.L01670~10010~1260~80標(biāo)均達(dá)到GBl5098GB151-99和設(shè)計(jì)圖紙要求7反應(yīng)管與管板的焊接接頭作100%鬥檢測(cè)人、(3)主體焊縫射線探傷一次合格率達(dá)9%以2GTAW22.8.3.L02.080~12010-1260~80Ⅰ級(jí)合格,小封頭與殼體補(bǔ)強(qiáng)管的對(duì)接焊縫作(4熱處理后主體焊縫經(jīng)100%RTⅡ級(jí)+100%100%RTⅡ級(jí)+100%UTI級(jí)檢測(cè)合格UTI級(jí)+100%MTⅠ級(jí)全部合格;8與上、下封頭部件組焊焊后立即消氫處理,(5)水壓試驗(yàn)后焊縫表面進(jìn)行100%MT或經(jīng)24小時(shí)后作100%RTⅡ級(jí)合格+10%UI級(jí)100%反應(yīng)管與管板的焊接接頭作P測(cè),I檢測(cè)合格對(duì)其環(huán)焊縫作局部熱處理熱處理規(guī)范見級(jí)全部合格圖6。采用履帶加熱器進(jìn)行局部熱處理,V升〔6莊體焊縫硬度焊縫、熱影響區(qū)、母材三個(gè)區(qū)120℃/h,W降≤150℃/ho域均滿足HB≤225的要求2.5整體組裝該設(shè)備于2002年10月份開車投入生產(chǎn)已三個(gè)整體組裝后進(jìn)行液壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn))多月沒備運(yùn)行情況良好。于該設(shè)備管程壓力大于殼程壓力所以殼程組裝后應(yīng)進(jìn)行1.0MPa的氨滲漏試驗(yàn)以檢查反應(yīng)管與管板收稿日期203-0-10間的焊縫是否泄漏2程進(jìn)行53MP1的水壓試作者簡(jiǎn)介聶杰女192年生高級(jí)工程師長(zhǎng)期從事壓力容器設(shè)計(jì)、制造工作。通訊地址遼寧省葫蘆島市連山區(qū)化械驗(yàn)3)程進(jìn)行722P水壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行街25號(hào)郵編250上接第24頁)料的焊掇M]機(jī)械工業(yè)出版社19957[3] Leslie P. Antalffy ,et al. Innovation in Delayed Coking CokeDrum Desig[ S1PVP-Vol.388, Fracture, Design analysis收稿日期2003-01-08of Pressure Vessels Heat Exchangers Piping Components作者001年些業(yè)干西安交大電廠熱能動(dòng)力工and Fitness for Service, ASme 1999程專中國煤化工寧波市鎮(zhèn)海60#技術(shù)處[4]中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)編焊接手刪第2卷)材郵編CNMHG歡迎投稿歡迎訂閱歡迎刊登廣告成