蘇旭

摘 要：根據(jù)反應(yīng)器制造過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)，介紹了超重、盤管較多的峰環(huán)鏈?zhǔn)皆鲩L(zhǎng)反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并對(duì)制造過(guò)程中的一些關(guān)鍵制造技術(shù)，如內(nèi)盤管環(huán)縫焊接、設(shè)備制造工藝流程等進(jìn)行詳細(xì)介紹，為后續(xù)該類型反應(yīng)器的制造提供參考經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：反應(yīng)器制造；套管焊接；內(nèi)盤管焊接；管束焊接

中圖分類號(hào)： TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）18-137-2

1 設(shè)備介紹

本臺(tái)設(shè)備是一臺(tái)反應(yīng)器，材質(zhì)為SA-516 70，總長(zhǎng)度將近40米，總重量186噸左右，設(shè)備內(nèi)件為78根由彎頭連接的蛇形盤管，每根管子長(zhǎng)36米，支撐盤管的結(jié)構(gòu)為8塊開孔支撐板。左右各為橢圓封頭，臥式鞍座支撐結(jié)構(gòu)。如圖1：

2 主要制作技術(shù)要求

①焊接接頭型式及尺寸應(yīng)按ASME VIII-1 UW-9、UW-13【1】規(guī)定，角焊縫的焊角高度尺寸按較薄件厚度。所有受壓部件連接焊縫均應(yīng)為全焊透。②內(nèi)盤管需做三次水壓試驗(yàn)，對(duì)接焊縫外表面要打磨齊平，內(nèi)部至少做25%內(nèi)窺鏡成像檢測(cè)以保證內(nèi)表面最大余高小于1.6mm。③對(duì)于每條縱焊縫，每條環(huán)焊縫和內(nèi)部盤管的焊縫，至少要測(cè)6個(gè)點(diǎn)的硬度值，最大硬度值不能超過(guò)225HB。④筒體環(huán)縫組對(duì)錯(cuò)邊量≤5mm；棱角度≤3.5mm；筒體總直線度≤1/1000L。⑤筒體環(huán)縫焊接時(shí)，筒體內(nèi)部焊縫兩側(cè)加兩圈環(huán)向鋼性支撐工裝，控制環(huán)縫焊接后收縮量，焊接時(shí)采用小的線能量和嚴(yán)格控制層間溫度。⑥穿盤管時(shí)，需有人從人孔進(jìn)入筒體內(nèi)部進(jìn)行引管，注意外部穿管人員與內(nèi)部引管人員的配合，提高安全警示度。在穿管過(guò)程中管子外表面不允許有縱向拉傷。

3 設(shè)備制造

3.1 內(nèi)支撐板的制作

內(nèi)支撐板（多孔板）共8快，制作有很大難度，要保證支撐板的水平度，保證支撐板水平度后進(jìn)而保證支撐板間各管孔的同心度。如每塊支撐板水平度出現(xiàn)一點(diǎn)偏差，那么，在后期穿管時(shí)會(huì)導(dǎo)致每塊多孔板的孔心不一致，無(wú)法穿入。另外，支撐板開孔處要焊接78個(gè)套管，雙面角焊縫滿焊如圖2：（注：焊接方法為二氧化碳焊接，焊角高度5mm，且套管間距很近，外表面距離約43mm。）

3.1.1 支撐板管孔加工

①支撐板采用自動(dòng)編程等離子切割下料，所有支撐板統(tǒng)一程序下料。②下料后加工管孔。鉆孔時(shí)采用多孔鉆床。按圖3所示在第一塊支撐板上劃管孔線，并用鐵銃點(diǎn)孔。③將8塊支撐板重疊放在多孔鉆平臺(tái)上（已點(diǎn)孔板在上面），保證支撐板邊緣平齊。將支撐板與平臺(tái)用工裝夾具夾緊。④鉆孔時(shí)先選用小鉆頭鉆孔，逐漸擴(kuò)孔至要求尺寸。鉆孔期間時(shí)刻檢查夾具是否夾緊，支撐板是否有錯(cuò)位現(xiàn)象。鉆孔后去除孔邊緣毛刺，最終保證每個(gè)管孔尺寸Ф。

3.1.2 套管的制作， 焊接套管時(shí)注意事項(xiàng)

①焊接套管時(shí)必須使用夾具和70mm厚以上的鋼板做平臺(tái)，以支撐板實(shí)物為基準(zhǔn)，在平臺(tái)上放樣，裝焊固定支撐板用的卡子。將所有套管組裝點(diǎn)焊后，支撐板外邊緣每隔300mm弧長(zhǎng)用一組卡子固定在厚鋼板上，保證焊接套管時(shí)支撐板邊緣不翹起、不產(chǎn)生波浪變形。②制作78個(gè)直徑略大于套管外徑的小厚圓片（厚度10mm以上），中間鉆孔，將78根螺栓按套管中心位置焊接在厚鋼板上，最后用螺母將小圓片壓在套管上，保證焊接時(shí)不產(chǎn)生支撐板局部變形。③焊接的位置也要分散，不能相鄰逐一焊接，必須整體間隔成Z型焊接，保證整個(gè)支撐板受熱、散熱盡量均勻，控制其變形。④最后將焊接飛濺、邊緣毛刺打磨去除。

支撐板變形的備用整形方案：

①觀察、分析支撐板變形狀態(tài)，找出導(dǎo)致焊接變形的應(yīng)力集中帶。②用火焰割刀在應(yīng)力集中帶的背面反復(fù)移動(dòng)加熱（根據(jù)支撐板的厚度，加熱的溫度范圍在800℃～1000℃），使其受熱而應(yīng)力得到釋放，并配合以一定重量的重物施壓支撐板，緩慢整形。最終達(dá)到水平度要求。

3.1.3 支撐板與筒體組裝焊接，按圖紙?jiān)谕搀w內(nèi)部劃線，預(yù)先組裝并焊接支撐板墊板

①將支撐板需焊接的外緣部分用砂輪機(jī)打磨除銹，方便與墊板焊接。②先將筒體旋轉(zhuǎn)至0°和180°上下位置，并用水平尺檢測(cè)是否水平。③按預(yù)先劃線組裝第一塊支撐板，用吊墜線和水平尺配合組裝檢查。保證支撐板的垂直度和水平度，點(diǎn)焊固定該支撐板。以此組裝、點(diǎn)焊剩余支撐板。④在組裝過(guò)程中使用水平尺、吊墜線檢測(cè)。⑤最終在第一塊支撐板上方用0.5mm鋼絲兩根，分別沿兩側(cè)拉至第八快支撐板，用來(lái)檢測(cè)支撐板的整體組裝水平情況。最后用一根0.5mm鋼絲穿過(guò)8塊支撐板上抽取的一個(gè)管孔，使鋼絲貼于套管內(nèi)表面，并隨即抽取多個(gè)管孔檢測(cè)，更精準(zhǔn)地檢測(cè)支撐板的同心度。

3.2 內(nèi)盤管的制作

按要求選擇的每根管子規(guī)格為12000mm×Φ114.3mm×13mm，故需將3根管子拼焊才能滿足要求的規(guī)格36000mm長(zhǎng)。最終每根成品管子存在兩道拼接縫。且兩條拼縫需100%射線探傷檢測(cè)。內(nèi)盤管焊接參數(shù)的預(yù)選擇如表1（文章最后）。

3.2.1 盤管拼接注意事項(xiàng)

①由于盤管內(nèi)介質(zhì)為石蠟，粘稠度高，故對(duì)拼縫的內(nèi)表面余高必須保證1.6mm以內(nèi)。所以拼接時(shí)錯(cuò)變量必須嚴(yán)格控制在0.6mm以內(nèi)，拼接間隙均勻，且焊接時(shí)打底焊的送絲量也要控制。②管子組對(duì)前要將待組裝的兩管頭50mm范圍的內(nèi)外表面和坡口表面的油污、鐵銹清理干凈，且用風(fēng)動(dòng)打磨出金屬光澤，以保證拼縫焊接時(shí)不產(chǎn)生氣孔、夾雜等缺陷。③拼接時(shí)要使用加持工裝將兩管頭夾緊，防止產(chǎn)生錯(cuò)邊，且可以保證整根管子的直線度。④環(huán)縫焊接前用4組（8個(gè)）定向滾輪制作簡(jiǎn)易的滾輪架，放于地面調(diào)平。將拼好的管子放在滾輪架上，要保證整個(gè)管子于自由狀態(tài)，保證其直線度。一端準(zhǔn)備一臺(tái)小變位機(jī)，夾持管子一端。變位機(jī)的作用是為管子的旋轉(zhuǎn)提供了穩(wěn)定的動(dòng)力，因環(huán)焊縫的焊接方法是氬弧焊打底，手工焊填充蓋面，手工焊焊接時(shí)必須保證管子定向勻速旋轉(zhuǎn)。

3.2.2 盤管拼縫焊接缺陷分析

首先管子內(nèi)外表面及坡口油污清理不干凈，因?yàn)槠驴诘募庸な抢密嚧布庸さ?，上面存有油污，拼裝前未清理干凈，這是氣孔產(chǎn)生的最根本原因。其次焊接操作工考慮內(nèi)表面余高的控制要求（1.6mm內(nèi)），故氬弧焊打底時(shí)不敢過(guò)多加絲，這是出現(xiàn)未焊透的根本原因。

3.2.3 彎頭與直管的制作

36000mm長(zhǎng)直管與彎頭拼焊，最關(guān)鍵要注意彎頭另一端必須與焊后一端保證180°，不能有太大的偏差，否則彎頭與另一根直管合攏時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)邊，甚至偏差過(guò)大導(dǎo)致無(wú)法裝配的現(xiàn)象。具體如圖4：

3.2.4 盤管入筒體工藝方案

①清理折流板套管及筒體內(nèi)部，穿最下方一排管子。②用2部小型吊車將管子水平吊起，在管子前端放引頭工裝（如圖5），對(duì)準(zhǔn)支撐板管孔。③筒體內(nèi)兩支撐板間分別有人配合穿管（但要注意配合人員的安全，尤其是手的安全，要做到內(nèi)外配合一致）。④后端用一輛叉車緩慢地將管子推進(jìn)殼體內(nèi)。穿管時(shí)注意調(diào)平，避免管外壁與套管端部接觸出現(xiàn)劃傷。⑤彎頭與直管的合攏縫焊接位置較小，人員不容易操作，且大部分位置焊接時(shí)都看不見熔池。為了更好地提供焊接位置，在穿管束時(shí)選擇如下方案，即對(duì)所有管子以排為單位，一側(cè)單數(shù)排伸出，將焊縫露出，另一側(cè)自然形成偶數(shù)排伸出，同樣焊縫自然露出。這樣可以相對(duì)解決焊接位置不好的問(wèn)題。⑥將剩余盤管與彎頭合攏縫按3.2進(jìn)行組裝、焊接。

3.2.5 設(shè)備水壓試驗(yàn)

內(nèi)盤管共需做三次水壓，第一次是未進(jìn)筒體之前（直管帶彎頭水壓）；第二次是管子穿入筒體，所有彎頭合攏縫焊接結(jié)束后；第三次是盤管與封頭鍛件焊接結(jié)束后。第二次水壓后要注意必須將盤管管口處的水處理干凈，如不去除干凈，在拼焊鍛件法蘭時(shí)有水流出，對(duì)焊縫質(zhì)量有很大影響。第三次水壓后對(duì)盤管做露點(diǎn)試驗(yàn)，但盤管內(nèi)的水很難去除干凈，預(yù)計(jì)的方案是通壓縮空氣、通熱空氣、抽真空、充氮?dú)?，這些方案都是嘗試，最后還是通過(guò)充氮?dú)夥椒ń鉀Q，最終露點(diǎn)試驗(yàn)合格通過(guò)。

4 結(jié)語(yǔ)

總結(jié)整體設(shè)備制造要點(diǎn)如下：

①設(shè)備筒體環(huán)縫焊接時(shí)，內(nèi)表面環(huán)焊縫兩側(cè)需制作兩圈鋼性支撐工裝，控制焊縫收縮變形。②支撐板制作焊接套管時(shí)需制作夾具工裝將整塊支撐板固定于后平臺(tái)上，后焊接套管角焊縫，控制支撐板的變形，為盤管順利穿入提供保障。③套管焊接時(shí)選擇梅花樁型位置焊接，減小焊接熱量集中，控制支撐板變形量。④內(nèi)盤管拼接前清理焊縫兩側(cè)的油污、銹蝕、水汽。⑤盤管焊縫焊接選擇焊接參數(shù)確定。如表2：⑥總裝時(shí)采用奇、偶層盤管錯(cuò)位組裝，便于合攏縫時(shí)焊縫的焊接。⑦設(shè)備水壓后充入一定壓力的氮?dú)鈱⒈P管內(nèi)水汽除凈，保證盤管露點(diǎn)試驗(yàn)通過(guò)。