張文國

（大慶石化公司工程項目管理中心，黑龍江大慶163714）

機械與設備

全密度反應器C-4001的制造工藝技術(shù)分析

張文國

（大慶石化公司工程項目管理中心，黑龍江大慶163714）

全密度反應器由球體、錐體、筒體、裙座及其它附件組成，球體、錐體、筒體需要進行多種厚度過渡，筒體與裙座連接為異種材料焊接，制造安裝質(zhì)量要求高，機加工精度要求高，制造安裝難度大。若制造廠內(nèi)整體制造，運輸將嚴重超限。因此，該設備制造按廠內(nèi)分片（段）制造、下凈料，現(xiàn)場組焊、熱處理、檢驗合格的方式進行。

反應器；分段制造；現(xiàn)場組裝

全密度聚乙烯裝置反應器為立式結(jié)構(gòu)，屬三類中壓設備，按JB4732-1995《鋼制壓力容器分析設計》進行設計和制造，同時參照GB12337-1998《鋼制球形儲罐》等相關(guān)標準的規(guī)定。反應器主體材料為低溫鋼16MnDR，筒體設計壁厚60/80 mm；過渡段厚度80/86/92 mm；上、下球形封頭壁厚48/ 34 mm；設備內(nèi)徑為Φ5 200/Φ8 230 mm，設備總長度為38 407 mm（含裙座），設備凈質(zhì)量426 t。設備上下為球形封頭，上球形封頭與筒體之間采用錐形過渡段連接，內(nèi)部靠近下球形封頭處安裝1塊分配板，設計參數(shù)見表1。

針對該臺反應器重量規(guī)格、結(jié)構(gòu)特點及制造安裝技術(shù)要求，采取廠房預制和現(xiàn)場預制二部分進行的方案，見圖1。

1 廠房內(nèi)預制

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段在廠房內(nèi)成型，分別運輸至現(xiàn)場。

I段：1節(jié)筒體（長度L=2 000 mm）、下球形封頭組合件、裙座過渡段（長度L=140 mm，1節(jié)）、裙座（長度L=2 900 mm，3節(jié)；長度L=2 710 mm，1節(jié)），重量為81.2 t，總長度為14 100 mm。

II段：3節(jié)筒體（長度L=2 800 mm）、1節(jié)筒體（長度L=2 638 mm），重量為89.9 t，總體的長度為11 038 mm。

III段：1節(jié)筒體（長度L=2 000 mm，δ=80 mm）、1節(jié)錐體（長度L=2 200 mm，Φ5 200/φ6 180 mm，δ=80 mm），重量為47.3 t，總長度為4 200 mm。錐體外委分6瓣壓制，在廠房內(nèi)組焊成型；δ=80 mm筒體外委卷制、找圓。

下球形封頭由1個球臺（分6瓣壓制）和1個球缺組成，根據(jù)球臺大小對外委進行分瓣冷壓制，壓制后分塊運至廠房內(nèi)，在平臺上進行封頭組焊成型。

表1 反應器設計參數(shù)

圖1 反應器

2 現(xiàn)場預制

Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ段在現(xiàn)場分別分片組焊成型。

IV段：1節(jié)錐體（6 180/Φ7 160，δ=86 mm），重量為32.8 t，總長度為2 200 mm。錐體外委分6瓣壓制，壓制后分塊運送現(xiàn)場，在現(xiàn)場施工平臺上進行組焊成型。

V段：1節(jié)錐體（Φ7 160/Φ8 175，δ=92 mm），重量為41.8 t，總長度為2 279 mm。錐體外委分6瓣壓制，壓制后分塊運送現(xiàn)場，在現(xiàn)場施工平臺上進行組焊成型。

上球形封頭由1個球臺（分8瓣壓制）和1個球缺（分3瓣壓制）組成，根據(jù)球臺大小外委進行分瓣壓制，壓制后分塊運送現(xiàn)場，在現(xiàn)場施工平臺上進行封頭成型，重量46.3 t?，F(xiàn)場將III段、IV段、V段組焊成一體。

3 現(xiàn)場總體組裝

第1吊裝部件：I段；第2吊裝部件：II段；第3吊裝部件：由III段、IV段、V段組焊而成，重量為121.9 t；第4吊裝部件：VI段；第5吊裝部件：分配板，重量為20.8 t。

4 制造控制方案

4.1 廠房內(nèi)預制部分

筒體板材下料采用數(shù)控切割機，縱向坡口加工采用刨邊機或銑邊機，保證各段筒體組裝的直線度。每一節(jié)筒體下料后檢查鋼板寬度、長度及對角線方向的尺寸偏差，合格后做好標識。單個筒節(jié)卷制采用滾板機常溫冷卷方式來完成，目前液壓式滾板機最大卷板厚度為δ=70 mm。為保證單個筒節(jié)的圓度滿足設計圖樣要求，校圓前制作筒節(jié)板卷圓檢驗的1.5 m弧形內(nèi)樣板，采用內(nèi)樣板檢驗曲率，其間隙不大于2 mm。另外，筒節(jié)板卷圓前縱焊縫兩端必須進行預彎，防止筒節(jié)縱焊縫棱角度及圓度超標。筒節(jié)縱焊縫組對檢查其兩端錯口量，保證其筒節(jié)兩端的平行度。各段組裝時為保證其直線度，每個筒節(jié)組對時嚴格控制其組對間隙，保證環(huán)焊縫組對間隙均勻，從而保證焊接收縮量一致。下球形封頭組裝采用專用工裝嚴格控制組對間隙，并采取對稱跳焊。分配板拼焊一道焊縫，消除應力熱處理，然后機械加工厚度方向上余量，并按圖樣進行鉆孔?？v、環(huán)焊縫采用埋弧自動焊進行，并配合預熱工裝，焊后并做消氫處理。

所有材料必須具有生產(chǎn)廠提供的質(zhì)量證明書，證明書的項目應符合《反應器板材訂貨技術(shù)條件》的要求［1］。在采購材料前要制定相應的材料訂貨技術(shù)要求，并按此要求對材料進行復驗以確保材料符合設計要求［2］。16MnDR鋼板應符合GB3531-1996及GB6654-1996的規(guī)定，鋼板供貨狀態(tài)為正火狀態(tài)。鋼板應逐張進行低溫沖擊試驗和逐張超聲波檢測［3］。16MnDⅢ鍛件化學成分及力學性能應符合JB4727-2000的有關(guān)規(guī)定。所有受壓元件材料按《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第25條進行復驗，鋼板按爐號復驗化學成分、按批復驗力學性能和冷彎、復驗超聲檢測；鍛件按爐號復驗化學成分和硬度［4］。所有焊材檢驗及復驗按相應標準規(guī)定進行，焊材的化學成分、力學性能按圖紙要求進行復驗。焊接前將坡口及其2側(cè)各50 mm內(nèi)的鐵銹、油污、水和其它影響焊接的雜物清理干凈?？v縫焊接時必須加與縱縫坡口型式相同的引弧板和熄弧板。焊縫的焊接順序按產(chǎn)品工藝過程卡的要求進行，對稱位置的焊縫要采用對稱法焊接，多層多道焊接時，相鄰2層（道）的焊接接頭應錯開。在容器上焊接臨時吊耳和拉筋時，應采用與塔器殼體相同和焊接性能相似的材料，并應選擇與容器焊接相同的焊材及焊接工藝。去除吊耳和拉筋時，必須用切割、氣刨方法并須打磨光滑。打磨后的厚度不應小于設計厚度減去鋼板負偏差。坡口形式執(zhí)行JB4708-2000焊接工藝評定的要求，坡口的加工應采用機械方法［5］。

焊前必須嚴格進行預熱，預熱溫度要大于150℃；預熱方式采用瓦斯火焰加熱，用手提式測溫筆進行檢測，達到預熱溫度后方可施焊。焊接完畢立即進行消氫處理，溫度要350℃，恒溫1 h，采用瓦斯火焰加熱，并用測溫儀和手提式測溫筆進行監(jiān)測，保溫緩冷至室溫。焊接接頭（包括熱影響區(qū)）表面不允許存在咬邊、裂紋、氣孔、弧坑、夾渣等缺陷，焊接接頭上的熔渣和兩側(cè)的飛濺物必須打磨清除干凈。所有對接接頭的焊縫余高打磨至與母材平齊。焊接接頭錯邊要圓滑過渡至母材，焊接接頭在其寬度范圍內(nèi)修磨成斜度3：1。角接接頭要圓滑過渡至母材，不能有棱角，圓角半徑按設計圖樣要求。參與檢測人員必須由具有相應資質(zhì)。無損檢測設備必須處于完好狀態(tài)。焊縫必須先經(jīng)外觀檢查合格后才能進行無損檢測。焊縫無損檢測的方法、標準、比例和合格級別以產(chǎn)品設計技術(shù)要求為準。

4.2 現(xiàn)場組裝部分

現(xiàn)場縱、環(huán)焊縫采用手工電弧焊，焊前采用專用工裝進行預熱，焊后并做消氫處理?，F(xiàn)場露天組對平臺需搭設防風、防雨棚。防風、防雨棚內(nèi)組焊環(huán)焊縫時，筒體內(nèi)外側(cè)需要搭設腳手架。焊前預熱采用瓦斯火焰加熱，需制作加熱直管和環(huán)管，加熱管用Φ50 mm鋼管200 m，配線用Φ25鋼管200 m?，F(xiàn)場預制部件的組對安裝采用170 t汽車吊進行，并用80 t汽車吊配合來完成。各段總體組裝時采用4個方位鉛錘檢查組裝直線度，合格后方可組焊。采用400 t吊車進行總體組對安裝。反應器總體組裝后焊縫內(nèi)壁打磨至與母材平齊。分配板安裝前采用火焰法進行整體消除應力熱處理，上球形封頭采取斷焊與錐體連接，待熱處理后將其切割掉，然后安裝分配板。焊接上球形封頭與錐體環(huán)焊縫，并采用電加熱帶進行局部消除應力熱處理。反應器聯(lián)合檢查合格后做立置水壓試驗，試驗壓力4.08 MPa。反應器內(nèi)壁噴砂除銹，然后用鋼絲刷砂輪將其內(nèi)表面打磨至圖樣要求，并進行內(nèi)壁涂層施工。

5 結(jié)束語

由于該反應器具有材料特殊、規(guī)格大、重量大，反應器整體制造及現(xiàn)場安裝難度大。尤其是在焊接、球形封頭及錐體組焊、筒體成型、吊裝、總體組裝、無損檢測、熱處理、內(nèi)壁防腐、分配板制造安裝等方面進行了科學統(tǒng)籌，精心組織，合理施工，確保了反應器制造安裝質(zhì)量。

［1］聶潁新.加氫反應器等大型石化容器制造的發(fā)展現(xiàn)狀［J］.壓力容器，2010（8）：22-24.

［2］殷喜豐，李春梅，范娟娟，等.全密度聚乙烯生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀［J］.化工生產(chǎn)與技術(shù)，2009（2）：33-35.

［3］李建國.聚乙烯反應器內(nèi)燃法整體熱處理施工方法探討［J］.石油和化工設備，2016（5）：16-17.

［4］周欽凱，胡積勝，王志毅.對全密度聚乙烯反應器現(xiàn)場組裝的質(zhì)量控制［J］.壓力容器，2011（8）：12-13.

［5］朱登旺，苗壯，呂玉卓，等.全密度聚乙烯反應器焊后整體熱處理［J］.石油化工設備，2007（5）：22-23.

Discussion on manufacture process technology of FDPE reactor C-4001

Zhang Wenguo
（Engineering Project Management Center of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

The FDPE reactor is composed of sphere,cone,barrel,skirt and other accessories,the sphere,cone,barrel have several kinds of thickness transition,the connection of barrel and skirt is the dissimilar materials welding,the manufacturing and installation quality requirement is high,needs several standards in the meanwhile,machining precision is high,manufacturing and installation difficulty is high.Transportation would be severely beyond the limits if it’s manufactured inside of the factory in the way of integrated manufacturing.Therefore,the equipment was made in the way of in-factory segmentation manufacture by cutting net materials,in-site welding,heat treatment and testing till qualified.

reactor;segmented manufacturing;in-site assembly

TQ320.5

B

1671-4962（2017）04-0031-03

2017-06-15

張文國，男，工程師，2002年畢業(yè)于大慶石油學院機械制造及自動化專業(yè)，現(xiàn)從事施工管理工作。