d3800甲醇合成塔的研制鄭國(guó)光于艷芬王英德(錦西化工機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司遼寧葫蘆島125001)【摘要】本文就中3800甲醇合成塔的制造過(guò)程,介紹了筒節(jié)和封頭的成形、管板的堆焊、管板與管箱筒節(jié)的組對(duì)和焊接、雙相鋼反應(yīng)管與管板的焊接、主要零部件的探傷、熱處理、組裝及試驗(yàn)等典型制造工藝。【關(guān)鍵詞】雙相鋼成型堆焊焊接熱處理組裝試驗(yàn)隨著我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)的不斷甲醇合成塔是一個(gè)固定床列發(fā)展,甲醇的單元產(chǎn)量不斷增加,管式反應(yīng)器,設(shè)備直徑DN3800,反其核心設(shè)備甲醇合成塔的規(guī)格也應(yīng)管為φ44.5X2,其長(zhǎng)度為不斷增大。錦西化工機(jī)械(集團(tuán))8000m,共4461根,催化劑床層高有限責(zé)任公司為山西大土河焦化度為800m(見(jiàn)圖1)有限公司制造的年產(chǎn)15萬(wàn)噸甲醇裝置自2008年10月份開(kāi)車以來(lái)運(yùn)1.1主要設(shè)計(jì)條件及參數(shù)行情況一直良好,甲醇的產(chǎn)量和主要設(shè)計(jì)條件及參數(shù)見(jiàn)表1。質(zhì)量均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,其中我公司首次研制的最大規(guī)格φ380012材料甲醇合成塔是合成氣制甲醇裝置主體材料及規(guī)格見(jiàn)表2。中的關(guān)鍵設(shè)備,甲醇合成塔的制造水平直接影響到甲醇產(chǎn)品的產(chǎn)1.3遵循的規(guī)范及制造技術(shù)要求量和質(zhì)量,實(shí)踐證明該甲醇合成按GB150-1998《鋼制壓力容塔的制造工藝是切實(shí)可行的,質(zhì)器》、GB151-1999《管殼式換熱器量是上乘的。HG20584-1998《鋼制化工容器制造技術(shù)要求》制造、檢驗(yàn)、驗(yàn)收,并1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)接受《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)督,同時(shí)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)單位提出的要求。作者簡(jiǎn)介1.4制造技術(shù)難點(diǎn)鄭國(guó)光(1962一)錦西化工機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司技田醢合成筒體、封頭板料人,高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事壓力容器設(shè)計(jì)、制造工中國(guó)煤化工料13 MnNiMonbRCNMHG22百地翻化工設(shè)畫(huà)|20902讜文廣場(chǎng)LUN WEN GUANG CHAN屬低合金高強(qiáng)鋼;反應(yīng)管材料為表1甲醇合成塔主要設(shè)計(jì)條件及參數(shù)S31803雙相不銹鋼管;管板的凸肩技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目與殼程筒體管箱筒體對(duì)焊,設(shè)備管程殼程結(jié)構(gòu)較特殊,制造公差要求嚴(yán),如□設(shè)計(jì)壓力(MPa)4.3管板平面度不大于1mm,主體焊縫設(shè)計(jì)溫度(℃)280256硬度HB≤25等,給制造過(guò)程中的操作介質(zhì)合成氣(易燃易爆)沸騰水,蒸汽成型、焊接、組裝、熱處理等帶來(lái)了較大的難度。腐蝕裕度焊接接頭系數(shù)2制造工藝方案換熱面積(m2)容器類別因?yàn)?3 MnNiMoNbR材料屬于設(shè)備凈重(kg)185660低合金高強(qiáng)度鋼,氣割和焊接時(shí)L設(shè)計(jì)使用壽命(年)容易產(chǎn)生裂紋,所以氣割前應(yīng)預(yù)表2甲醇合成塔主體材料表熱,焊前預(yù)熱至220℃以上,焊后立即消氫處理。零部件名稱材料名稱規(guī)格(m)橢圓形封頭CR①火回火6=60(包括沖壓減薄量21封頭和筒節(jié)的成型殼程筒體13MNMR(火回火8=50封頭成型前拼接焊縫應(yīng)打磨管程簡(jiǎn)體(加強(qiáng)段)13% MnNiMoNbR(正火+回火6=655至與母材齊平,封頭采用整體熱堆焊不銹鋼壓成型,沖壓封頭終壓溫度不得反應(yīng)管雙相不銹鋼:SA789S31803中4.X2低于880℃,封頭母材試板隨封頭上卜管板20MMbⅣ堆焊不銹鋼8=300/1107坯料同時(shí)加熱和冷卻,封頭成型強(qiáng)管鍛件1 20MnMoNblll后將工裝支撐圈撐在封頭里口處法蘭鍛件20MnMoNbIlI點(diǎn)焊好,封頭成型后應(yīng)對(duì)其中表3管板堆焊焊接規(guī)范參數(shù)表塊試板進(jìn)行回火處理,如試板檢驗(yàn)合格,再對(duì)封頭及第二塊試姦層焊接材牌號(hào)焊材規(guī)電流A電壓V焊接速度備注(注)進(jìn)行回火處理,否則應(yīng)對(duì)封頭及5AW24.13.L0.5X60680-72030~342.5燁劑345試板進(jìn)行正火加回火處理,產(chǎn)品235A,24.13.3.L0.5X6070075030-3678焊劑34S試板及母材試板隨設(shè)備同爐進(jìn)行sMAW23.12.2.LR|中4140-17022414018封頭成型后最小厚度為51mm,2~3SMAW23.12.2.LR|4140-17022414018頭壓制工藝曲線如圖2865厚的管程筒節(jié)下料長(zhǎng)度注:手工焊mm根;埋弧焊mh按標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)長(zhǎng)度加長(zhǎng)200mm的預(yù)彎打頭量(每端100m,用水壓機(jī)查合格后,用水焊氣割掉多余的22管板的制造打頭,打頭長(zhǎng)度不小于50om,用直邊,并開(kāi)好坡口,修磨坡口達(dá)圖(1)管板待堆焊表面加工后進(jìn)弦長(zhǎng)不小于800m的內(nèi)樣板檢查面要求,坡口表面應(yīng)進(jìn)行100M行100M檢測(cè);打頭弧度是否符合要求,打頭檢檢測(cè),I級(jí)合格,板料氣(2)將上、下管板背靠背點(diǎn)焊至220℃以上。中國(guó)煤化工板外圓周用8CNMHG202|石油化工設(shè)畫(huà)23厚度≥3mm,堆焊過(guò)程中用保溫毯保溫,層間溫度控制在220~300℃之間,局部用手工電弧焊補(bǔ)焊,管板堆焊焊接規(guī)范見(jiàn)表3,管板堆焊完第一層后表面應(yīng)作100%PT檢測(cè),I級(jí)合格。(4)焊后應(yīng)立即作消除應(yīng)力熱處理郵帖熱處理規(guī)范見(jiàn)圖3;時(shí),V升≤75℃h,V降≤100℃/h(5)管板校平,平面度≤2mm;(6)加工管板表面及外圓坡口后,對(duì)管板耐蝕層表面及外圓坡口進(jìn)行100%PT+100%T檢測(cè),I級(jí)合格(7)加工管板孔達(dá)圖面尺寸。2.3組裝及熱處理(1)上管箱部件與殼程筒體部件(小封頭不焊)組對(duì)焊接,焊后立即消氫處理,縱環(huán)焊縫內(nèi)表面磨平,焊接24小時(shí)后100%RTⅡ級(jí)圖1甲醇合成塔簡(jiǎn)圖100%UTI級(jí)檢測(cè)合格(2)組裝拉桿、定距管、折流板0°C(3)與下管箱部件組對(duì)焊接≤40C蚪|焊后立即消氫處理,縱環(huán)焊縫內(nèi)954表面磨平,焊后24小時(shí)后100%RT級(jí)+100%UTI級(jí)。(4)上管箱、殼程筒體、下管箱組焊件進(jìn)行整體消除應(yīng)力熱處理,熱處理規(guī)范見(jiàn)圖4。圖2封頭壓制工藝曲線圖3管板熱處理規(guī)范曲線注:(a)將工件平穩(wěn)放于鞍座上表面距兩端火嘴等距離位20X140X100的拉筋板50塊把兩塊管板預(yù)熱至20℃以上,開(kāi)始堆焊,置管板焊接在一起,以防止堆焊管采用帶極堆焊,第一層堆焊焊帶(b)砌好擋火墻,避免火焰直板時(shí)焊接變形。24.13L,堆焊層厚度≥(3)管板用電加熱爐和履帶將二-三層堆焊焊帶21.13.中國(guó)煤化工CNMHG24百■工設(shè)畫(huà)|20902論文廣場(chǎng)LUN WEN GUANG CHAN660士20c6±5c(4)由于鉻鑰鋼易產(chǎn)生回火脆40性導(dǎo)致裂紋傾向嚴(yán)重,故水壓試≤40C≤40C40C蚪驗(yàn)后焊縫表面進(jìn)行100%MT復(fù)檢,空反應(yīng)管與管板焊接接頭進(jìn)行25h20h100%PT復(fù)檢,I級(jí)合格。3結(jié)論圖4上管箱,殼程筒體,下管箱國(guó)5上下封頭與管箱簡(jiǎn)節(jié)的環(huán)焊組焊件熱處理規(guī)范曲線縫熱處理規(guī)范曲線(1)封頭經(jīng)熱壓成型后,經(jīng)回火處理,其材料性能符合正火+回表4反應(yīng)管與管板焊接規(guī)范參數(shù)表層|接萬(wàn)法|坪材牌號(hào)|件材規(guī)格電流A電出燁接速火板的要求。(mm/min)(2)筒體經(jīng)嚴(yán)格控制滾圓和校TAW"283160-10101208。圓后,各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到2GTAW2283L[◆2080-12010-1260-80GB15098,GB151-99和圖紙要求(3)主體焊縫經(jīng)探傷一次合格(c)熱處理前用保溫氈在管板體補(bǔ)強(qiáng)管的對(duì)接焊縫作100%RTⅡ率達(dá)99%以上。兩側(cè)將管孔蓋好。級(jí)+100%UT檢測(cè)Ⅰ級(jí)合格。4)熱處理后主體焊縫經(jīng)(d)升降溫速度:≥400℃時(shí),(8)與上、下封頭部件組焊,100%RTⅡ級(jí)+100%UTⅠ級(jí)V升為55105℃/降為55140℃h。焊后立即消氫處理,經(jīng)24小時(shí)后作+100%MTI級(jí)檢測(cè)全部合格(5)組裝反應(yīng)管,同時(shí)將彈性100%RTⅡ級(jí)+100%UTI級(jí)檢測(cè)合(5)水壓試驗(yàn)后焊縫表面進(jìn)行擋圈安裝在反應(yīng)管上的指定位置格,對(duì)其環(huán)焊縫作局部熱處理,熱100%MT或100%PT(反應(yīng)管與管板上,彈性擋圈起破壞沸騰液膜的處理規(guī)范見(jiàn)圖5,采用履帶加熱器的焊接接頭作PT)檢測(cè),I級(jí)全部作用,目的是提高傳熱膜系數(shù),以進(jìn)行局部熱處理,V升≤為120℃/合格。利于傳熱,這就要求彈性擋圈不h,V降≤為150℃h(6)主體焊縫硬度(焊縫、熱僅要保證其使用壽命,同時(shí)又要影響區(qū)、母材三個(gè)區(qū)域)均滿足HB有良好的彈性,應(yīng)能固定在一定24整體組裝≤225的要求。百位置上不竄動(dòng)。整體組裝后進(jìn)行液壓試驗(yàn)和(6)焊接反應(yīng)管與管板的角接氣密性試驗(yàn)。接頭,同時(shí)焊接殼程筒體上的小(1)殼程進(jìn)行55Ma的水壓試封頭。反應(yīng)管與管板的焊接,施焊驗(yàn)。溫度不得低于16℃,層間溫度≤(2)由于該設(shè)備管程壓力大于150℃,采用氬弧焊,焊完一層后殼殼程壓力,所以殼程水壓試驗(yàn)后程通入04Mpa的壓縮空氣進(jìn)行殼應(yīng)進(jìn)行10M的氨滲漏試驗(yàn),以檢程空氣試漏,保壓0.5h,檢查合格查反應(yīng)管與管板間的焊縫是否泄預(yù)熱后錯(cuò)開(kāi)90。焊第二層,焊接規(guī)漏。范參數(shù)見(jiàn)表5。(3)管程進(jìn)行76Mp的水壓試(7)反應(yīng)管與管板的焊接接頭驗(yàn),合格后進(jìn)行60Mpa的氣密性試作100%TI級(jí)檢測(cè),小封頭與殼驗(yàn)中國(guó)煤化工CNMHG0g2百畫(huà)化工設(shè)畫(huà)25