中3800甲醇合成塔的研制鄭國光于艷芬王英德(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、主要霉部件的探傷、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φ 44.5X2.其長度為不斷增大。錦西化工機(jī)械(集團(tuán)) 8000mm, 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8000mm (見圖1)。有限公司制造的年產(chǎn)15萬噸甲醇裝置自2008年10月份開車以來運(yùn)1.1 主要設(shè)計(jì)條件及參數(shù)行情況-直良好，甲醇的產(chǎn)量和主要設(shè)計(jì)條件及參數(shù)見表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φ 3800 1.2 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。HC20584-1998《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。作者簡介1.4制造技術(shù)難點(diǎn)鄭國光(1962-) 錦西化工機(jī)械 (集團(tuán))有限責(zé)任公司技術(shù)負(fù)責(zé)甲醇合成塔簡體、封頭板料人，高級(jí)工程師，長期從事壓力容器設(shè)計(jì)、制造工作較厚,屬中厚板,材料13MnNiMoNbR22 |石油和化工設(shè)備| 209.02論文廣場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.與殼程簡體管箱筒體對(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(C)280256硬度HB≤225等,給制造過程中的操作介質(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.了較大的難度。腐蝕裕度32焊接接頭系數(shù)2制造工藝方案換熱面積(m2)4839容器類別因?yàn)?3MnNiMoNbR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)設(shè)計(jì)使用壽命(年)15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220C以上，焊后立即消氫處理。零部件名稱材料名稱規(guī)格(mm)橢圓形封頭| 15CrMoR(正火+回火)δ=60(包括沖壓減薄量)2.1封頭和簡節(jié)的成型殼程簡體13MnNiMoNbR(正火+回火)δ=50封頭成型前拼接焊縫應(yīng)打磨管程簡體(加強(qiáng)段)13MrnNiMoNbR(正火+回火 δ=65+5至與母材齊平，封頭采用整體熱反應(yīng)管堆焊不銹鋼壓成型，沖壓封頭終壓溫度不得雙相不銹鋼: SA789 S31803 φ44.5X2上下管板20MnMoNbIV堆焊不銹鋼δ=30/110+7低于880C,封頭母材試板隨封頭補(bǔ)強(qiáng)管鍛件20MnMoNbII坯料同時(shí)加熱和冷卻，封頭成型后將工裝支撐圈撐在封頭里口處法蘭鍛件點(diǎn)焊好，封頭成型后應(yīng)對(duì)其中一表3管板堆焊焊接規(guī)范參數(shù)表塊試板進(jìn)行回火處理，如試板檢焊接焊材牌號(hào)焊材規(guī)電流A電壓V焊接速度備注驗(yàn)合格，再對(duì)封頭及第二塊試板方法(注)進(jìn)行回火處理，否則應(yīng)對(duì)封頭及[SAW 24.13.L0.5X60680~720 30~34 7 7.5焊 劑34S試板進(jìn)行正火加回火處理，產(chǎn)品2~3 SAW 24. 13. 3.L 0. 5X60 700~75030^36 7 ~8焊劑34S試板及母材試板隨設(shè)備同爐進(jìn)行，SMAW 23. 12.2.LR φ4140^170 22~24 140~180封頭成型后最小厚度為51mm,封2~3 JSMAW 23.12.2.LR ψ4140^170 22~24 140^180頭壓制工藝曲線如圖2.δ 65厚的管程簡節(jié)下料長度注:手工焊mn/根;埋弧焊m/h. .按標(biāo)準(zhǔn)展開長度加長200mm的預(yù)彎打頭量(每端100mm ),用水壓機(jī)查合格后，用水焊氣割掉多余的2.2管板的制造打頭，打頭長度不小于500mm,用直邊，并開好坡口，修磨坡口達(dá)圖(1)管板待堆焊表面加工后進(jìn)弦長不小于800mm的內(nèi)樣板檢查面要求，坡口表面應(yīng)進(jìn)行100%MT行100%MT檢測;打頭弧度是否符合要求，打頭檢檢測，I級(jí)合格，板料氣割應(yīng)預(yù)熱(2)將上、下管板背靠背點(diǎn)焊至220以上。在一起，管板外圓周用82009.02 | 石油和化工設(shè)備| 23 ;厚度≥3mm,堆焊過程中用保溫毯甲甲甲保溫，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)范見表3，管板堆焊完第一層后表面應(yīng)作100%PT檢La測，I級(jí)合格。1111111(4)焊后應(yīng)立即作消除應(yīng)力熱1 11川1111111自界處理，熱處理規(guī)范見圖3 ;D≥400C時(shí)，V升≤75C/h, V降≤100C/h國(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%UT檢測，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)上管箱部件與殼程簡體部件(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%RT I級(jí)圖1甲醇合 成塔簡圍+ 100%UT I級(jí)檢測合格。(2)組裝拉桿、定距管、折流C|板。O5cC\、 <40C0(3)與下管箱部件組對(duì)焊接，、壓制≤400C|\蚌焊后立即消氫處理，縱環(huán)焊縫內(nèi)890^C表面磨平，焊后24小時(shí)后100%RT5046I級(jí)+ 100%UT I級(jí)。}h10C/(4).上管箱、殼程簡體、下管分h箱組焊件進(jìn)行整體消除應(yīng)力熱處理，熱處理規(guī)范見圖4。圖2封頭壓制工藝曲線圖3管板熱處理規(guī)范曲線I注: (a)將工件平穩(wěn)放于鞍座.上表面距兩端火嘴等距離位20X 140X100的拉筋板50塊把兩塊管板預(yù)熱至220C以上，開始堆焊,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。24.13.L,堆焊層厚度≥3 mm,第.燒工件。(3)管板用電加熱爐和履帶將二 -三層堆焊焊帶21.13.3.L,每層24 |石油和化工設(shè)備| 2009.0202論文廣場LUN WEN GUANG CHAN(4)由于鉻鑰鋼易產(chǎn)生回火脆Ct660+20C660+15C7≤400C性導(dǎo)致裂紋傾向嚴(yán)重，故水壓試≤400C/ |<400rC| \蚌驗(yàn)后焊縫表面進(jìn)行100%MT復(fù)檢，!空望反應(yīng)管與管板焊接接頭進(jìn)行100%PT復(fù)檢，I 級(jí)合格。2.5h_入2.0hh03結(jié)論圖4上管箱，殼程簡體，下管箱 圖5上下封頭與管箱簡節(jié)的環(huán)焊(1)封頭經(jīng)熱壓成型后，經(jīng)回組焊件熱處理規(guī)范曲線縫熱處理規(guī)范曲線火處理，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)表燁接方法焊材牌號(hào)焊材規(guī)格 電流A 電壓V 燁接速度火板的要求。( mn/min)(2)簡體經(jīng)嚴(yán)格控制滾圓和校GTAWL 22.8.3.Lφ1.6 70-10010-1260-80圓后，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到GTAWI 22.8.3.Lφ2.0 80-120 10-12CB150 -98, CB151- 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%RT I率達(dá)9%以上。兩側(cè)將管孔蓋好。級(jí)+ 100%UT檢測I級(jí)合格。(4 )熱處理后主體焊縫經(jīng)(d)升降溫速度:≥400C時(shí)，(8)與上、下封頭部件組焊， 100%RT I級(jí)+100%UT I級(jí)V升為55- 105C/h,V降為55~1409C/h。焊后 立即消氫處理，經(jīng)24小時(shí)后作+ 100%MT I級(jí)檢測全部合格。(5)組裝反應(yīng)管,同時(shí)將彈性100%RT I級(jí)+ 100%UT I級(jí)檢測合(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)范見圖5, 采用履帶加熱器的焊接接頭作 PT)檢測，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120C/合 格。利于傳熱，這就要求彈性擋圈不h, V降≤為150C/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2.4 整體組裝.< 225的要求。3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5.5Mpa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16C，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-層后殼殼程壓力， 所以殼程水壓試驗(yàn)后程通入0.4Mpa的壓縮空氣進(jìn)行殼應(yīng)進(jìn)行 1.0Mpa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90。焊第二層,焊接規(guī)漏。范參數(shù)見表5。(3)管程進(jìn)行7.6Mpea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6.0Mpa的氣密性試作100%PT I級(jí)檢測，小封頭與殼驗(yàn)。2009.02 | 右油和化工設(shè)備|25