信中野

（中航黎明錦西化工機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司)

還原反應(yīng)器的制造

信中野*

（中航黎明錦西化工機(jī)械(集團(tuán))有限責(zé)任公司)

介紹了還原反應(yīng)器的典型結(jié)構(gòu)，分析了制造上的難點(diǎn)，有針對性地提出了解決難點(diǎn)的特殊工藝方案,對類似設(shè)備的制造具有重要的參考價值。

還原反應(yīng)器 臨氫設(shè)備 制造工藝 封頭 筒體

0 前言

還原反應(yīng)器是煤制油項(xiàng)目中的關(guān)鍵設(shè)備，通常在高溫、高壓、臨氫條件下工作，使用條件十分惡劣。2013年7月，中航黎明錦西化工機(jī)械有限公司為陜西未來能源化工有限公司制造了一臺還原反應(yīng)器。該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造及檢測要求較高。為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，制造中規(guī)定了嚴(yán)格的工藝措施。

1 設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要設(shè)計參數(shù)

該還原反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。反應(yīng)器下部直徑為3600 mm，壁厚為46 mm，上部直徑為5000 mm，壁厚為55 mm，設(shè)備總長為43 370 mm；下封頭為球封頭，規(guī)格為SR1805，壁厚為44 mm，封頭最小厚度為40 mm；上封頭為橢圓封頭，規(guī)格為EHA5000，壁厚為62 mm，封頭最小厚度為54.7 mm。該設(shè)備內(nèi)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造比較困難；裙座和封頭間的焊接采用墊板連接，且焊后去掉墊板，在裙座內(nèi)部磨出R15圓角，這在以往的設(shè)備中是不多見的。

還原反應(yīng)器的主要設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 還原反應(yīng)器主要設(shè)計參數(shù)

2 設(shè)備的制造難點(diǎn)分析

該設(shè)備為大直徑塔器，壁厚較厚，筒體、封頭材料為鉻鉬鋼。設(shè)備制造難點(diǎn)主要有如下幾點(diǎn)。

圖1 還原反應(yīng)器結(jié)構(gòu)

（1）該設(shè)備主體材料為Cr-Mo鋼，有一定的淬硬傾向，易產(chǎn)生冷裂紋、延遲裂紋、組織脆化和回火脆性等問題。

（2）筒體尺寸、形狀偏差的控制。

（3）塔體總體直線度的控制。

3 主要的制造工藝及檢驗(yàn)

3.1 封頭的制造

上部封頭直徑為5000 mm，屬于超限設(shè)備，無法整體運(yùn)輸。因此封頭整體熱壓成形后，切割成兩瓣運(yùn)至現(xiàn)場，然后進(jìn)行組焊(包括錐封頭)。下料時應(yīng)帶兩塊母材試件和一組產(chǎn)品焊接試件，并隨封頭同時加熱和冷卻。拼接焊縫坡口表面須100%MT檢測，按JB/T 4730.4—2005中I級合格。焊前須預(yù)熱，焊后須立即進(jìn)行消氫處理，并在整個焊接過程中注意控制層間溫度。對口錯邊量不得大于1.5 mm，焊縫不得有咬邊，焊后對接接頭兩側(cè)均磨至與母材平齊。下部封頭直徑為3600 mm，可以整體進(jìn)行壓制。

3.1.1 封頭成形后檢測各尺寸偏差。

（1）外觀質(zhì)量應(yīng)符合封頭標(biāo)準(zhǔn)及GB 150的要求。

（2）端口最大最小直徑差≤10 mm[1]。

（3）用間隙樣板檢查封頭內(nèi)表面的形狀公差。樣板與封頭內(nèi)表面間的最大形狀公差：外凸不得大于20 mm，內(nèi)凹不得大于10 mm。

（5）封頭成形后的最小厚度應(yīng)符合施工圖的規(guī)定。

（6）直邊處不允許有縱向皺折。

3.1.2 對接接頭應(yīng)進(jìn)行100%RT檢測，按JB/T

4730.2 —2005Ⅱ級合格，技術(shù)等級為AB級，并進(jìn)行20%UT檢測，按JB/T 4730.3—2005 I級合格，技術(shù)等級為B級合格。焊縫表面應(yīng)進(jìn)行100%MT檢測，按JB/T 4730.4—2005 I級合格[2]。

3.1.3 封頭熱壓后齊邊，端口焊工裝支撐圈，然后封頭帶試件進(jìn)行正火+回火處理。取一塊母材試件進(jìn)行性能檢測，性能值應(yīng)滿足材料標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3.2 筒體的制造[1]

上部筒體直徑為5000 mm，屬于超限設(shè)備，無法整體運(yùn)輸。筒體分兩瓣成形，分兩瓣運(yùn)至現(xiàn)場然后組焊。下部筒體直徑為3600 mm，可以整體進(jìn)行制造。筒體的主要制造工藝如下所述。

3.2.1 號料時號出50 mm基準(zhǔn)線。板料的對角線差值之絕對值應(yīng)＜2 mm，應(yīng)清晰地標(biāo)記四心位置，筒節(jié)長度按正差1 mm/節(jié)確定。為保證塔體直線度，下料時應(yīng)保證相鄰母線垂直。號料時帶一組產(chǎn)品焊接試件（可利用預(yù)彎余量）。為保證塔體直線度，下料時四條邊線中相鄰的邊線應(yīng)垂直。

3.2.3 滾制前先進(jìn)行預(yù)彎，預(yù)彎后切去預(yù)彎余量。切割坡口并修磨去除淬硬層，然后進(jìn)行硬度檢查。滾圓時應(yīng)避免產(chǎn)生端口錯邊及縱縫對口錯邊現(xiàn)象，并嚴(yán)格控制端口錯邊量小于1 mm，對口錯邊量小于3 mm，同時應(yīng)測量內(nèi)圓周長，控制偏差范圍為+3～+10 mm。

3.2.4 焊接第一節(jié)縱向焊接接頭時，應(yīng)同時焊接產(chǎn)品焊接試件。每個筒節(jié)焊接時嚴(yán)格按照本工程的焊接工藝執(zhí)行，不得有咬邊，并檢查對口錯邊量小于3 mm，端口不平度小于1 mm。

3.2.5 焊接后進(jìn)行校圓。校圓后，檢查各部分尺寸偏差：（1）同一斷面最大最小直徑差≤10 mm；（2）對口錯邊量≤3 mm，棱角度≤5 mm；（3）內(nèi)圓周長及公差為。

3.2.6 焊接完成24 h以后，對接接頭應(yīng)進(jìn)行100% RT檢測，按JB/T 4730.2—2005Ⅱ級合格，技術(shù)等級為AB級，并進(jìn)行20%UT檢測，按JB/T 4730.3—2005Ⅰ級合格，技術(shù)等級為B級合格。焊縫表面應(yīng)進(jìn)行100%MT檢測，按JB/T 4730.4—2005 I級合格。

3.2.7 每節(jié)筒節(jié)兩端坡口均由機(jī)加工完成，并進(jìn)行100%MT檢測，按JB/T 4730.4—2005 I級合格。

3.2.8 成形并經(jīng)校圓合格后每節(jié)筒節(jié)進(jìn)行劃線。將筒節(jié)置于地平臺上，使筒壁與平臺表面垂直，劃50 mm基準(zhǔn)線。保證兩端50 mm基準(zhǔn)線與平臺平面的平行度允差小于0.5 mm。

3.2.9 對上數(shù)和下數(shù)第一節(jié)筒節(jié)，二次劃線時在內(nèi)側(cè)也同時劃出50 mm基準(zhǔn)線，作為內(nèi)件安裝基準(zhǔn)。

式中，QBCF為評價區(qū)域農(nóng)產(chǎn)品的重金屬生物可利用風(fēng)險商；A為研究區(qū)農(nóng)產(chǎn)品中重金屬的實(shí)測質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值，mg·kg-1；C為研究區(qū)土壤中重金屬的實(shí)測質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值，mg·kg-1；CS為土壤重金屬的限量值，采用GB 15618中規(guī)定的土壤污染風(fēng)險篩選值，mg·kg-1；S為農(nóng)產(chǎn)品重金屬的限量標(biāo)準(zhǔn)值，采用 GB 2762中規(guī)定的食物中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)，mg·kg-1；SE為研究農(nóng)產(chǎn)品中重金屬i的實(shí)測值的標(biāo)準(zhǔn)誤差。

3.3 設(shè)備的總體組裝[3-4]

設(shè)備的總體組裝分兩段在現(xiàn)場進(jìn)行。

3.3.1 組對前先盤圓周，嚴(yán)格按心線組對?？刂?0 mm基準(zhǔn)線間距偏差小于0.5 mm。對口錯邊均勻分布，不得出現(xiàn)向一個方向偏斜的現(xiàn)象。

3.3.2 在四心位置測量直線度，相鄰?fù)补?jié)直線度誤差小于2 mm，每3 m長筒體最大直線度誤差小于3 mm。

3.3.3 組對焊接后檢查環(huán)向?qū)咏宇^對口錯邊量≤5 mm，棱角度≤5 mm，同一端面最大最小直徑差≤10 mm，外圓周長公差為+3～+10 mm，直線度應(yīng)符合圖紙要求。

3.3.4 焊接完成24 h以后，環(huán)焊縫對接接頭按施工圖的要求進(jìn)行無損檢測。

3.3.5 基礎(chǔ)環(huán)底面至容器下封頭與塔殼連接焊縫距離偏差不大于6 mm。

3.3.6 接管法蘭密封面至容器外壁距離偏差為±5 mm；接管法蘭偏斜不大于0.5°。

3.3.7 接管標(biāo)高偏差±6mm；人孔標(biāo)高偏差±10mm。

3.3.8 焊接完成24 h以后，所有C、D類焊接接頭按施工圖要求進(jìn)行無損檢測。

3.3.9 配對液面計口間距偏差±1.5 mm；周向偏差1 mm；法蘭面傾斜度0.3 mm。

3.4 熱處理

（1）按熱處理工藝要求對設(shè)備進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。熱處理分兩段進(jìn)行，產(chǎn)品焊接試件同爐熱處理。熱處理后不得施焊。

（2）熱處理后按施工圖要求進(jìn)行無損檢測。

3.5 現(xiàn)場合攏

（1）先將下段放置在基礎(chǔ)上，安裝調(diào)試合格后裝入內(nèi)件。

（2）將上段吊裝，與下段合攏，按四心標(biāo)記進(jìn)行組對，檢查對口錯邊量及直線度應(yīng)符合圖紙及標(biāo)準(zhǔn)要求，合格后焊接。對接焊縫須進(jìn)行PMI檢查。

（3）焊接完成24 h后合攏口按施工圖要求進(jìn)行無損檢測。

（4）按熱處理工藝要求對合攏口進(jìn)行局部消除應(yīng)力熱處理。

3.6 水壓試驗(yàn)

按施工圖要求的壓力在設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行立置水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)用水溫度不得低于15℃。水壓試驗(yàn)后將水排凈，并用壓縮空氣吹干。水壓試驗(yàn)合格后，按施工圖要求進(jìn)行無損檢測。

4 結(jié)論

在還原反應(yīng)器的制造過程中，由于采取了有效的工藝措施，較好地控制了筒體和封頭的圓度、錯邊量及棱角度，組裝時也較好地控制了設(shè)備的直線度，制造出的產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合圖紙的要求，令用戶非常滿意，設(shè)備至今運(yùn)行良好。

[1]GB 150.1～150.4—2011壓力容器[S].2011.

[2]國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].2009.

[3]JB 4710—2005鋼制塔式容器[S].北京：新華出版社，2005.

[4]HG/T 20584—2011鋼制化工容器制造技術(shù)規(guī)定[S].北京：中國計劃出版社，2011.

Manufacture of Reduction Reactors

Xin Zhongye

This paper introduces the typical structure of the reduction reactor and analyzes the manufacturing difficulties,puts forward a special process plan to solve the problems,which has important reference value for the manufacture of similar equipments.

Reduction reactor;Equipment contacting hydrogen;Manufacturing process;Shell cover;Barrel

TQ 050.6

2014-12-12）

*信中野，男，1972年生，工程師。葫蘆島市，125001。