甲醇合成塔的研制

制造與安裝甲醇合成塔的研制錦西化工機械集團)限責任公司聶杰楊煒史慶和劉樹(shù)槐郭志英摘要介紹了某公司年產(chǎn)3萬(wàn)噸甲醇裝置的關(guān)鍵設備2400甲醇合成塔的制造過(guò)程以及其主要零部件的成形、焊接、熱處理、組裝及試驗等典型制造工藝。關(guān)鍵詞雙相鋼成形焊接熱處理組裝中圖分類(lèi)號Q03.5文獻標識碼∶文章編號: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結構特點(diǎn)表1主要設計條件及參數甲醇合成塔是甲醇裝置中的大型關(guān)鍵設備是技術(shù)參數項目個(gè)固定床列管式反應器其結構見(jiàn)圖1。設備直管程設計壓力MPa)4.3徑DV2400反應管為038×2其長(cháng)度為6000m共設計溫度℃)2311根內裝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要設計條件及參數見(jiàn)表1。接頭系1.0(2莊體材料及規格見(jiàn)表2。中國煤化工1610(3)遵循的規范及技術(shù)要求:按GB150-1998CNMHG三;Bl51--1999、HC20584—1998的要求制造、檢驗、驗催化劑裝填量m3)氧化鋁球裝填量(m3)4.85收并接受《壓力容器安全技術(shù)監察規程》的監督同設計使用壽命年)15時(shí)應滿(mǎn)足設計圖樣提出的技術(shù)要求。32第20卷第3期壓力容器總第124期2.1封頭和筒節的成型封頭成型前拼接焊縫應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)焊好封頭成型后應對其中一塊試板進(jìn)行回火處理如試板檢驗合格再對封頭及第二塊試板進(jìn)行回火處理否h則應對封頭及試板進(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(xiàn)見(jiàn)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(xiàn)δ42厚的筒節下料長(cháng)度按標準展開(kāi)長(cháng)度加長(cháng)圖1甲醇合成塔簡(jiǎn)圖200mm的預彎打頭量(每端100m)用水壓機打頭表2主體材料打頭長(cháng)度不小于500m用弦長(cháng)不小于800mm的內零部件名稱(chēng)材料名稱(chēng)規格(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(kāi)好坡口修磨坡囗至圖樣要求披殼程筒體13 MnNiMoNbR(正火+回火口表面應進(jìn)行100%M檢測,Ⅰ級合格板料氣割管程筒體13 MnNiMoNbRO正火+回火應預熱至220℃以上簡(jiǎn)節經(jīng)滾圓、焊接、校圓、無(wú)損反應管雙相不銹鋼瑞典 Sandvik檢測合格后用支撐圈支撐并調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管板的制造補強管鍛件20MnMoⅢl(1蒼板應進(jìn)行100%M檢測;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屬低合金高強鋼反應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(cháng)為(3)管板用電加熱爐和履帶將管板預熱至156mm和1260m的管箱筒節內部設備結構較特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(guò)程中用保溫毯這些給制造過(guò)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(lái)了較大的難度電弧焊補焻管板堆焊焊接規范見(jiàn)表3管板堆焊第2制造工藝方案層中國煤化工要求I級合格CNMH⑦熱處理熱處理規范因為13 MnNiMonbr材料屬于低合金高強度鋼,見(jiàn)圖3。當≥400℃時(shí),W升≤75℃/h,降≤100℃/h氣割和焊接時(shí)容易產(chǎn)生裂紋故氣割前應預熱焊前(5)板校平平面度≤2mm預熱至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,Ⅰ級(7珈加工管板孔至圖樣尺寸。合格;2.3管板與管箱筒節的組對及焊接表3管板堆焊焊接規范參數層焊接方法焊材牌號焊材規格電流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5~8層焊縫表面作100%F≤400℃空冷檢測,Ⅰ級合格;(3牌焊接其它層每側焊接4層后作100%MT檢測,Ⅰ級合格再焊接另一側4層最后焊接31~入爐36層)時(shí)間(b)4墀焊接時(shí)采用對稱(chēng)焊接,兩側焊縫逐層錘擊,圖3管板墊處理規范曲線(xiàn)以釋放焊接應力按圖紙尺寸將管板安裝在管箱筒節的指定位置(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)后表面應作100%PT+由于管孔散熱撤掉坡口處的履帶后準備施焊時(shí)經(jīng)100%UT檢測,Ⅰ級合格。測定溫度已下降至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)孔預熱溫度很快達到要求。焊接接頭見(jiàn)圖4焊接組對焊接焊后立即消氫處理縱環(huán)焊縫內表面磨規范見(jiàn)表4。平焊后24小時(shí)后100%RTⅡ級+100%UTI級檢測合格20焊后修磨圓滑2蛆組裝拉桿、定距管、折流板(3)與下管箱部件組對焊接焊后立即消氫處理縱環(huán)焊縫內表面磨平焊后24小時(shí)后100%RTⅡ級+100%UTI級(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力熱處理熱處理規范見(jiàn)圖5。1)將工件平穩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管板與管箱筒節焊接接頭管板兩側將管孔蓋好;)升降溫速度:≥400℃時(shí)表4管板與管箱筒節焊接規范參數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方法牌號規格(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注捍至距堆焊層復合界面2mm處進(jìn)行檢査,合格后方可繼續焊接31~36層時(shí)間h)1焊接一側1~4層后從另一側氣刨清根砂圖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,Ⅰ級合熱處理規范曲線(xiàn)34第20卷第3期壓力容器總第124期5炟組裝反應管同時(shí)將彈性擋圈安裝在反應管5.7MPa的氣密性試驗)于該鋼裂紋傾向嚴重,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后焊縫表面進(jìn)行100%MT復檢反應管膜的作用目的是提高膜傳熱系數以利于傳熱。經(jīng)與管板焊接接頭進(jìn)行100%P復檢,Ⅰ級合格。試驗并征得設計部門(mén)同意將原設計材料1Cr19N9660±15℃改為1Cr13結果令人非常滿(mǎn)意在保證其使用壽命≤400℃的前提下既保證彈性擋圈張開(kāi)一定角度后套入反≤400℃應管上能恢復原狀又能很好地固定在反應管上〔6接反應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)行殼程熱處理規范曲線(xiàn)空氣試漏,保壓0.5h檢查合格預熱后錯開(kāi)9焊第3結語(yǔ)層焊接規范參數見(jiàn)表5表5反應管與管板焊接規范參數(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規格(A)(V)(mm/min)2)簡(jiǎn)體經(jīng)嚴格控制滾圓和校圓后各項質(zhì)量指1GTAW22.8.3.L01670~10010~1260~80標均達到GBl5098GB151-99和設計圖紙要求7反應管與管板的焊接接頭作100%鬥檢測人、(3)主體焊縫射線(xiàn)探傷一次合格率達9%以2GTAW22.8.3.L02.080~12010-1260~80Ⅰ級合格,小封頭與殼體補強管的對接焊縫作(4熱處理后主體焊縫經(jīng)100%RTⅡ級+100%100%RTⅡ級+100%UTI級檢測合格UTI級+100%MTⅠ級全部合格;8與上、下封頭部件組焊焊后立即消氫處理,(5)水壓試驗后焊縫表面進(jìn)行100%MT或經(jīng)24小時(shí)后作100%RTⅡ級合格+10%UI級100%反應管與管板的焊接接頭作P測,I檢測合格對其環(huán)焊縫作局部熱處理熱處理規范見(jiàn)級全部合格圖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、母材三個(gè)區120℃/h,W降≤150℃/ho域均滿(mǎn)足HB≤225的要求2.5整體組裝該設備于2002年10月份開(kāi)車(chē)投入生產(chǎn)已三個(gè)整體組裝后進(jìn)行液壓試驗和氣密性試驗)多月沒(méi)備運行情況良好。于該設備管程壓力大于殼程壓力所以殼程組裝后應進(jìn)行1.0MPa的氨滲漏試驗以檢查反應管與管板收稿日期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年生高級工程師長(cháng)期從事壓力容器設計、制造工作。通訊地址遼寧省葫蘆島市連山區化械驗3)程進(jìn)行722P水壓試驗合格后進(jìn)行街25號郵編250上接第24頁(yè))料的焊掇M]機械工業(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(chǎng)熱能動(dòng)力工and Fitness for Service, ASme 1999程專(zhuān)中國煤化工寧波市鎮海60#技術(shù)處[4]中國機械工程學(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