φ3800甲醇合成塔的研制

中3800甲醇合成塔的研制鄭國光于艷芬王英德(錦西化工機械(集團)有限責任公司遼寧葫蘆島125001 ){摘要]本文就中3800甲醇合成塔的制造過(guò)程，介紹了筒節和封頭的成形、管板的堆焊、管板與管箱筒節的組對和焊接、雙相鋼反應管與管板的焊接、主要霉部件的探傷、熱處理、組裝及試驗等典型制造工藝。[關(guān)鍵詞]雙相鋼成型堆焊焊接熱處理組裝試驗隨著(zhù)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，管式反應器， 設備直徑DN3800,反其核心設備甲醇合成塔的規格也.應管為φ 44.5X2.其長(cháng)度為不斷增大。錦西化工機械(集團) 8000mm, 共4461根，催化劑床層高有限責任公司為山西大土河焦化度為8000mm (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(chē)以來(lái)運1.1 主要設計條件及參數行情況-直良好，甲醇的產(chǎn)量和主要設計條件及參數見(jiàn)表1。質(zhì)量均達到了設計要求，其中我公司首次研制的最大規格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格見(jiàn)表2。.中的關(guān)鍵設備，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、驗收，并1結構特點(diǎn)接受《壓力容器安全技術(shù)監察規程》的監督，同時(shí)應滿(mǎn)足設計單位提出的要求。作者簡(jiǎn)介1.4制造技術(shù)難點(diǎn)鄭國光(1962-) 錦西化工機械 (集團)有限責任公司技術(shù)負責甲醇合成塔簡(jiǎn)體、封頭板料人，高級工程師，長(cháng)期從事壓力容器設計、制造工作較厚,屬中厚板,材料13MnNiMoNbR22 |石油和化工設備| 209.02論文廣場(chǎng)LUN WEN GUANG CHAN屬低合金高強鋼;反應管材料為表1甲醇合成塔主要設計條件及參數S31803雙相不銹鋼管;管板的凸肩技術(shù)參數項目.與殼程簡(jiǎn)體管箱筒體對焊，設備管程殼程結構較特殊，制造公差要求嚴,如設計壓力(MPa)4.3管板平面度不大于1mm,主體焊縫設計溫度(C)280256硬度HB≤225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32焊接接頭系數2制造工藝方案換熱面積(m2)4839容器類(lèi)別因為13MnNiMoNbR材料屬于設備凈重(kg)185660低合金高強度鋼，氣割和焊接時(shí)設計使用壽命(年)15容易產(chǎn)生裂紋，所以氣割前應預表2甲醇合成塔主體材料表熱，焊前預熱至220C以上，焊后立即消氫處理。零部件名稱(chēng)材料名稱(chēng)規格(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(jiǎn)節的成型殼程簡(jiǎn)體13MnNiMoNbR(正火+回火)δ=50封頭成型前拼接焊縫應打磨管程簡(jiǎn)體(加強段)13MrnNiMoNbR(正火+回火 δ=65+5至與母材齊平，封頭采用整體熱反應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強管鍛件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，封頭成型后應對其中一表3管板堆焊焊接規范參數表塊試板進(jìn)行回火處理，如試板檢焊接焊材牌號焊材規電流A電壓V焊接速度備注驗合格，再對封頭及第二塊試板方法(注)進(jìn)行回火處理，否則應對封頭及[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(xiàn)如圖2.δ 65厚的管程簡(jiǎn)節下料長(cháng)度注:手工焊mn/根;埋弧焊m/h. .按標準展開(kāi)長(cháng)度加長(cháng)200mm的預彎打頭量(每端100mm ),用水壓機查合格后，用水焊氣割掉多余的2.2管板的制造打頭，打頭長(cháng)度不小于500mm,用直邊，并開(kāi)好坡口，修磨坡口達圖(1)管板待堆焊表面加工后進(jìn)弦長(cháng)不小于800mm的內樣板檢查面要求，坡口表面應進(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級合格，板料氣割應預熱(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 | 石油和化工設備| 23 ;厚度≥3mm,堆焊過(guò)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焊,管板堆焊焊接規范見(jiàn)表3，管板堆焊完第一層后表面應作100%PT檢La測，I級合格。1111111(4)焊后應立即作消除應力熱1 11川1111111自界處理，熱處理規范見(jiàn)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，對管板耐蝕層表面及外圓坡口進(jìn)行100%PT+100%UT檢測，I 級合格;(7)加工管板孔達圖面尺寸。.2.3組裝及熱處理(1)上管箱部件與殼程簡(jiǎn)體部件(小封頭不焊)組對焊接,焊后立即消氫處理，縱環(huán)焊縫內表面磨平，焊接24小時(shí)后100%RT I級圖1甲醇合 成塔簡(jiǎn)圍+ 100%UT I級檢測合格。(2)組裝拉桿、定距管、折流C|板。O5cC\、 <40C0(3)與下管箱部件組對焊接，、壓制≤400C|\蚌焊后立即消氫處理，縱環(huán)焊縫內890^C表面磨平，焊后24小時(shí)后100%RT5046I級+ 100%UT I級。}h10C/(4).上管箱、殼程簡(jiǎn)體、下管分h箱組焊件進(jìn)行整體消除應力熱處理，熱處理規范見(jiàn)圖4。圖2封頭壓制工藝曲線(xiàn)圖3管板熱處理規范曲線(xiàn)I注: (a)將工件平穩放于鞍座.上表面距兩端火嘴等距離位20X 140X100的拉筋板50塊把兩塊管板預熱至220C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。24.13.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 |石油和化工設備| 2009.0202論文廣場(chǎng)LUN WEN GUANG CHAN(4)由于鉻鑰鋼易產(chǎn)生回火脆Ct660+20C660+15C7≤400C性導致裂紋傾向嚴重，故水壓試≤400C/ |<400rC| \蚌驗后焊縫表面進(jìn)行100%MT復檢，!空望反應管與管板焊接接頭進(jìn)行100%PT復檢，I 級合格。2.5h_入2.0hh03結論圖4上管箱，殼程簡(jiǎn)體，下管箱 圖5上下封頭與管箱簡(jiǎn)節的環(huán)焊(1)封頭經(jīng)熱壓成型后，經(jīng)回組焊件熱處理規范曲線(xiàn)縫熱處理規范曲線(xiàn)火處理，其材料性能符合正火+回表4反應管與管板焊接規范參數表燁接方法焊材牌號焊材規格 電流A 電壓V 燁接速度火板的要求。( mn/min)(2)簡(jiǎn)體經(jīng)嚴格控制滾圓和校GTAWL 22.8.3.Lφ1.6 70-10010-1260-80圓后，各項質(zhì)量指標均達到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強 管的對接焊縫作100%RT I率達9%以上。兩側將管孔蓋好。級+ 100%UT檢測I級合格。(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+100%UT I級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級檢測全部合格。(5)組裝反應管,同時(shí)將彈性100%RT I級+ 100%UT I級檢測合(5)水壓試驗后焊縫表面進(jìn)行擋圈安裝在反應管上的指定位置格， 對其環(huán)焊縫作局部熱處理，熱100%MT 或100%PT (反應管與管板上，彈性擋圈起破壞沸騰液膜的處理規范見(jiàn)圖5, 采用履帶加熱器的焊接接頭作 PT)檢測，I 級全部作用，目的是提高傳熱膜系數，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、母材三個(gè)區域)均滿(mǎn)足HB有良好的彈性，應能固定在一定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)行液壓試驗和(6)焊接反應管與管板的角接氣密 性試驗。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。反應管與管板的焊接，施焊驗。溫度不得低于16C，層間溫度≤.(2)由于該設備管程壓力大于150%，采用氬弧焊,焊完-層后殼殼程壓力， 所以殼程水壓試驗后程通入0.4Mpa的壓縮空氣進(jìn)行殼應進(jìn)行 1.0Mpa的氨滲漏試驗，以檢程空氣試漏，保壓0.5h, 檢查合格查反應管與管板間的焊縫是否泄預熱后錯開(kāi)90。焊第二層,焊接規漏。范參數見(jiàn)表5。(3)管程進(jìn)行7.6Mpea的水壓試(7)反應管與管板的焊接接頭驗， 合格后進(jìn)行6.0Mpa的氣密性試作100%PT I級檢測，小封頭與殼驗。2009.02 | 右油和化工設備|25