岳金鎖 陳君佐 張博利 張坤良

中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司 山東青島 266300

吸附塔是PX 項(xiàng)目吸附分離裝置的核心設(shè)備，主要包括塔體、中心管、塔盤支撐和環(huán)形室等主要部件，其制造加工和安裝精度要求極高。中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司首次承接了大直徑吸附塔設(shè)備（規(guī)格為φ9700mm×39705mm×84mm）的施工，以下重點(diǎn)對吸附塔環(huán)形室的組焊進(jìn)行介紹。

1 吸附塔環(huán)形室組焊試驗(yàn)概況

吸附塔的環(huán)形室制作質(zhì)量嚴(yán)格，工藝復(fù)雜，其焊接變形控制是制作吸附塔的難點(diǎn)之一。環(huán)形室的所有焊縫均為全焊透結(jié)構(gòu)，焊后進(jìn)行100%UT 檢測，并對腔體進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，且要求焊后橫板平面度不大于2mm。基于吸附塔環(huán)形室的制作難點(diǎn)，對環(huán)形室的安裝、焊接做全過程模擬，以便積累經(jīng)驗(yàn)，掌握相關(guān)數(shù)據(jù)，用于指導(dǎo)吸附塔產(chǎn)品施工時(shí)的產(chǎn)品質(zhì)量。圖1 為吸附塔環(huán)形室結(jié)構(gòu)示意圖。

2 模擬組焊試驗(yàn)具體施工步驟

2.1 下料

按照吸附塔環(huán)形室圖紙（模擬）進(jìn)行橫板、蓋板、防濺板下料。下料共分3 組：一組用于模擬手工焊焊接；

圖1 吸附塔環(huán)形室結(jié)構(gòu)示意圖

一組用于氬電聯(lián)焊焊接；一組用于氬弧焊焊接。

2.2 橫板與殼體組對、焊接

2.2.1 手工焊焊接

（1）先組焊下橫板，再組對中間橫板，中間橫板焊接時(shí)上表面可正常施焊。由于兩層橫板之間間距為135mm，背面清根后無法進(jìn)行打磨，此方案不可行。

（2）先組焊上橫板，再組對中間橫板，背面可進(jìn)行清根打磨處理。但上表面要進(jìn)行打底焊接及填充，焊條藥皮無法清理，此方案亦不可行。

綜上，手工焊焊接方法不適用于吸附塔環(huán)形室的焊接。

2.2.2 氬弧焊焊接

（1）上中下三層橫板可一次組對完成，橫板與筒體組對間隙約3mm，保證橫板與筒體垂直，組對間隙均勻。

（2）對焊接后的尺寸進(jìn)行測量，焊后有角變形現(xiàn)象。下橫板由于支撐固定，無角變形，中間橫板上傾約3mm，上層橫板上傾約4mm。

但純氬弧焊焊接效率較低，在實(shí)際施工中滿足不了工期要求。同時(shí)，三層橫板同時(shí)組對焊接時(shí)，中下層橫板打底填充若出現(xiàn)缺陷，清除難度很大。

2.2.3 氬電聯(lián)焊

因此，此次重點(diǎn)模擬氬電聯(lián)焊焊接，模擬施工步驟如下：

（1）下橫板組對，與筒體組對間隙均勻，間隙約3mm，橫板坡口為單面45°，橫板與筒體間采用筋板支撐加固。

（2）下橫板與筒體組對后加固焊時(shí)，應(yīng)均勻間斷加固，加固完成后方可進(jìn)行焊接。組對后若直接采用氬弧焊連續(xù)焊接，則由于焊接收縮，間隙變小，后續(xù)焊縫無法滿足氬弧焊焊接要求。

（3）橫板與筒體焊接采用氬弧焊打底，φ3.2 焊條填充，φ4.0 焊條蓋面。

（4）組對中間及上層橫板，要求同下橫板。根據(jù)氬弧焊組焊的試驗(yàn)結(jié)果，中上層橫板組對時(shí)，進(jìn)行了反變行處理，反變形約5～6mm。

（5）對中上層進(jìn)行焊接（無支撐加固，圖2）：中層橫板采用氬弧焊打底和填充，焊條蓋面，上層橫板采用氬弧焊打底，焊條填充和蓋面。組焊過程中需要注意的是，橫板組對順序可以調(diào)整為先安裝下層；氬電聯(lián)焊焊接完成后，再組焊中間橫板；焊接完成后，再組焊上層橫板。

（6）焊后對上、中、下三層角變形進(jìn)行測量，每層角變形最大不超過2mm。

（7）對橫板與筒體的角焊縫進(jìn)行UT 檢測。由于探頭不合適，此次采用其他規(guī)格的探頭進(jìn)行了檢測，未發(fā)現(xiàn)缺陷，后期需要采用6×6 或9×9，K3 探頭，雙面單側(cè)檢測。

圖2 焊接中上層

（8）組對下蓋板，加固。蓋板坡口角度為30°單面外坡口，蓋板下料時(shí)板寬按照約- 5mm 進(jìn)行下料。蓋板與橫板組對間隙約3～4mm，施工時(shí)，為了保證組對間隙，將中間橫板進(jìn)行了調(diào)型，使其整體上翹2mm。若組對間隙小于3mm，則無法焊透（可使用φ3.2mm 焊條檢驗(yàn)組對間隙和焊后內(nèi)部質(zhì)量）；若組對間隙小于3.2mm，則內(nèi)部焊縫成型較差；組對間隙大于3.2mm時(shí)，內(nèi)部焊縫成型飽滿，焊縫成型較好。

（9）焊接下蓋板（圖3）：下蓋板與橫板焊接采用氬弧焊打底，焊條填充蓋面的施焊方法。

圖3 焊接下蓋板

（10）焊后尺寸測量：組對時(shí)中間橫板進(jìn)行上反變形2mm，焊后經(jīng)過測量，腔體尺寸偏差不超過1mm。與組對前尺寸相比，焊縫收縮約3mm，且下橫板無明顯變形現(xiàn)象（先焊接的下部焊縫）。

（11）組焊下環(huán)形室兩側(cè)端板。

（12）對下部環(huán)形室進(jìn)行氣密性試驗(yàn)（圖4）。

（13）組焊防濺板，注意提前進(jìn)行上橫板的反變形處理。

（14）組焊上蓋板及兩側(cè)端板，方法同組焊下蓋板。

圖4 下部環(huán)形室進(jìn)行氣密性試驗(yàn)

（15）對組焊后的尺寸進(jìn)行測量：由于在組對防濺板時(shí)，此處反變形尺寸偏小，焊后上橫板此處變形量較大，使上橫板上表面偏差達(dá)到了3mm。所以在后期施工中，需注意反變形尺寸的控制。

（16）對上部環(huán)形室進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。

（17）筒體焊接位置的尺寸測量：焊前筒體環(huán)形室焊接位置尺寸φ3510，焊后尺寸φ3524，筒體橢圓變形14mm。后期施工時(shí)，根據(jù)環(huán)形室布置，需提前考慮對稱施焊。

3 總結(jié)

（1）在中上層橫板組對過程中，按向下反變形5～6mm 進(jìn)行的組對，焊后回彈4～5mm，但在后期蓋板組對時(shí)，又向上反變形2mm（反變形偏小，焊后均向下存有偏差）。在后期施工時(shí)，對中上層橫板組對，向下反變形1～2mm 進(jìn)行控制比較合適。

（2）因焊工個(gè)人施工存有差異，氬弧焊坡口角度及組對間隙可能要求不一，正式施工前要參照上述方案建議進(jìn)行綜合討論。

（3）首件組焊過程要全過程監(jiān)控，若出現(xiàn)偏差要及時(shí)糾偏。

此次吸附塔環(huán)形室模擬焊接試驗(yàn)，成功積累了相關(guān)施工組焊經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)4 臺吸附塔環(huán)形室的施工提供了寶貴的數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。