孟明（山東齊魯石化機(jī)械制造有限公司，山東淄博255400）

13MnNiMoR汽包的制造

孟明（山東齊魯石化機(jī)械制造有限公司，山東淄博255400）

裂解裝置汽包是乙烯工程裂解區(qū)的重點(diǎn)設(shè)備，本文簡要介紹了13MnNiMoR汽包的制造過程，闡述了汽包封頭、筒體（13MnNiMoR）的制作、焊接和熱處理等制造技術(shù)。

汽包，13MnNiMoR，裂紋，焊接，熱處理。

汽包相當(dāng)于一個(gè)大型厚壁容器，它是乙烯裂解配套裝置中的重點(diǎn)設(shè)備。我公司為某公司制造的汽包，封頭選用半球形封頭，壁厚45mm，材質(zhì)13MnNiMoR鋼板，筒體直徑Φ1700mm、壁厚70mm、材質(zhì)13MnNiMoR鋼板。

1　封頭的制造

封頭要求由整塊鋼板壓制，并要求其實(shí)際厚度不小于44.7mm。因我公司設(shè)備能力有限，所以委托外協(xié)廠家采用52mm厚的13MnNiMoR鋼板（正火+回火）熱沖壓成型。

（1）GB/T25198～2010《壓力容器封頭》指出：當(dāng)鋼板供貨與使用的熱處理狀態(tài)一致時(shí)，則熱成型封頭在熱成型過程中不得破壞供貨時(shí)的熱處理狀態(tài)，否則應(yīng)重新熱處理。對(duì)熱成型的封頭，母材的熱處理試板還應(yīng)與封頭有相同的加熱工藝［1］。由于封頭熱壓溫度超過了材料的正火溫度，破壞了鋼板的原始組織狀態(tài)所以封頭熱壓后需要進(jìn)行正火加回火熱處理恢復(fù)鋼板的力學(xué)性能。

（2）封頭回廠后清除內(nèi)外表面氧化皮，進(jìn)行100%UT+100% MT檢測。

（3）測厚，不少于20點(diǎn)。

（4）用封頭中心開孔料壓平后做性能試驗(yàn)。包括：1、拉伸試驗(yàn)；2、沖擊試驗(yàn)；3、彎曲試驗(yàn)；4、金相試驗(yàn)；5、340℃下的力學(xué)性能試驗(yàn)（用于設(shè)計(jì)溫度高于300℃的13MnNiMoR鋼板，應(yīng)在設(shè)計(jì)文件中要求鋼板按批進(jìn)行設(shè)計(jì)溫度下的高溫拉伸試驗(yàn)［2］）。

2　筒體制造主要過程控制

由于13MnNiMoR這類低合金高強(qiáng)剛?cè)菀桩a(chǎn)生微裂紋，所以在筒體的下料、卷制過程中應(yīng)做好防范工作避免鋼板出現(xiàn)裂紋。根據(jù)我公司設(shè)備的加工能力，決定筒體的卷制采用冷卷溫校的方式。主要控制點(diǎn)為：

（1）下料時(shí)按（0.04～0.55）*π*D*S/DN扣除溫卷伸長量；

（2）卷圓前將鋼板兩個(gè)長端面（環(huán)縫）打磨光滑并對(duì)打磨面做100%MT檢查，避免卷圓過程中兩端面應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋；

（3）嚴(yán)格控制筒節(jié)直徑偏差及橢圓度，縱縫焊接后筒體單節(jié)中間熱處理消除焊接應(yīng)力，升降溫55～70℃/hr，溫度620～640℃保溫132min，≤400℃后出爐進(jìn)行校園，防止筒體在校園過程中縱縫應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋。

（4）校園后測厚，厚度不小于69.7mm。

3　焊接及無損檢測

13MnNiMoR屬于低合金高強(qiáng)鋼，焊接性較差，需采取嚴(yán)格的工藝措施才能保證焊接接頭質(zhì)量。

（1）坡口制備：筒體縱向A類焊接接頭采用切割機(jī)氣割X型坡口；筒體間及筒體與封頭間環(huán)向A、B類焊接接頭在筒體、封頭成型后采用立式車床加工U型坡口。

（2）焊接過程：焊前坡口表面進(jìn)行磁粉檢測，合格后在坡口及其兩側(cè)各不小于100 mm范圍預(yù)熱到150℃～200℃。設(shè)備主體A、B類接頭采用埋弧焊，焊接時(shí)層間溫度控制在預(yù)熱溫度范圍內(nèi)。每條焊接接頭焊后立即進(jìn)行消氫處理，350℃～400℃保溫3 h，緩冷。

（3）無損檢測：焊接接頭外觀檢查不得有裂紋、未熔合、咬邊等焊接缺陷。焊后24 h后對(duì)焊接接頭進(jìn)行100%射線探傷檢查，100%超聲波檢測和100%磁粉檢測。設(shè)備熱處理和水壓試驗(yàn)后分別進(jìn)行進(jìn)行100%超聲波檢測和100%磁粉檢測。

13MnNiMoR鋼中含有一定量的Cr、Mo、Nb等強(qiáng)碳化物形成元素，從而使其焊接接頭的過熱區(qū)具有一定程度的再熱裂紋（亦稱消除應(yīng)力熱處理裂紋）敏感性。為保證焊接接頭質(zhì)量，通常在焊后無損檢測合格的基礎(chǔ)上，焊接接頭熱處理后再進(jìn)行無損檢測，主要是進(jìn)行超聲波和磁粉復(fù)查，以檢測各種裂紋［3］。

4　熱處理及水壓試驗(yàn)

（1）整體熱處理：設(shè)備制作完成且經(jīng)無損檢測合格后進(jìn)行爐內(nèi)整體消除應(yīng)力熱處理，溫度620～640℃，保溫132min，升降溫速度55～70℃/h。焊件入爐時(shí)爐內(nèi)溫度不得高于400℃；焊件出爐時(shí)，焊件不得高于400℃，出爐后應(yīng)在靜止的空氣中冷卻［4］。

（2）水壓試驗(yàn)：水壓試驗(yàn)時(shí)將汽包內(nèi)空氣排盡，壓力緩慢上升到13.31 MPa，保壓10分鐘檢查無泄漏后，再繼續(xù)升壓到16.64MPa，保壓30 min，檢查是否有泄漏，無泄漏后，再降到13.31MPa，檢查是否有泄漏。試驗(yàn)合格后立即將水漬去除干凈。

5　結(jié)語

通過對(duì)主體材料的研究，制定了切實(shí)可行的技術(shù)方案，經(jīng)各項(xiàng)無損檢測檢驗(yàn)后，設(shè)備質(zhì)量優(yōu)異，完全滿足了設(shè)計(jì)要求，并為公司同類材質(zhì)的產(chǎn)品制造積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

［1］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局GB/T25198～2010壓力容器封頭［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

［2］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局GB150.1～150.4～2011壓力容器［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

［3］李克勇.13MnNiMoR鋼焊接工藝［J］.電焊機(jī)2010，40（09）：69～72.

［4］國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局GB/T30583～2014承壓設(shè)備焊后熱處理規(guī)程［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.