薛玉輝 王 紅 張 沖 張 輝 李靜軒

（海洋石油工程（青島）有限公司，青島 266520）

BOG再冷凝法是將蒸發(fā)的氣體壓縮到較低壓力，與LNG低壓輸送泵從LNG儲(chǔ)存罐中送出的LNG在冷凝器中混合。LNG加壓后達(dá)到過(guò)冷狀態(tài)，使蒸發(fā)氣再次冷凝。冷凝后的LNG經(jīng)過(guò)高壓輸送泵加壓后，再經(jīng)過(guò)汽化外輸[1-2]。再冷凝器屬于中壓低溫設(shè)備，內(nèi)裝鮑爾環(huán)填料，設(shè)備主體材料選用不銹鋼，采取裙座式支撐結(jié)構(gòu)[3]。本文主要總結(jié)BOG再冷凝器的制造方法，并分析制造過(guò)程中遇到的難點(diǎn)，以期為L(zhǎng)NG裝備市場(chǎng)中大型不銹鋼再冷凝器建造技術(shù)工作的改進(jìn)及質(zhì)量控制提供參考。

1 制造技術(shù)要求

BOG冷凝器所有筒節(jié)A、B類(lèi)焊縫坡口采用等離子切割下料，采用銑邊機(jī)進(jìn)行坡口加工。筒節(jié)使用拼縫組焊，整體卷制成形。筒體環(huán)縫組裝時(shí)，盡量減少焊接臨時(shí)組裝卡具。使用弧形樣板檢查，板頭300 mm內(nèi)隙應(yīng)不大于1 mm，其他部位應(yīng)不大于2 mm。筒節(jié)組焊成形后，焊縫錯(cuò)邊量和焊縫余高需滿足尺寸公差要求，焊縫棱角應(yīng)不大于4 mm[4]。

接管法蘭預(yù)制時(shí)，保證法蘭螺栓孔相對(duì)于設(shè)備的主軸線平行或垂直跨中布置。組對(duì)錯(cuò)邊量應(yīng)不大于1 mm，不達(dá)標(biāo)的應(yīng)進(jìn)行內(nèi)部修磨過(guò)渡。裙座底座圈和底板的地腳螺栓孔應(yīng)均勻布置。中心圓的直徑允許存在偏差、相鄰兩孔的弦長(zhǎng)和任意兩孔的弦長(zhǎng)偏差均不得大于2 mm。

對(duì)于容器整體組焊后無(wú)法安裝內(nèi)部附件的情況，應(yīng)組焊前完成安裝。由于整體組焊后殼體內(nèi)部酸洗鈍化操作難度大，可在各段預(yù)制完成后分段進(jìn)行酸洗鈍化，待整體組焊后再局部酸洗鈍化。

焊接過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制層間溫度和線能量。針對(duì)不銹鋼焊接變形大的特點(diǎn)，錐段拼接焊縫及其與上下筒節(jié)連接焊縫、大型鍛管與殼體的D類(lèi)焊縫等，在焊接過(guò)程中應(yīng)密切注意焊接變形，及時(shí)調(diào)整焊接順序，避免造成變形超差[5-7]。

2 封頭筒體制造

2.1 橢圓封頭的制造

BOG冷凝器設(shè)備上下兩段筒體的直徑不同，所以上下兩個(gè)封頭所采取的制造方法也不相同，如圖1所示。上封頭先要對(duì)鋼板進(jìn)行拼接，由3塊鋼板拼接而成，并根據(jù)封頭展開(kāi)尺寸進(jìn)行切割下料。上封頭采用熱旋壓工藝制造，制造完成后再進(jìn)行恢復(fù)性能熱處理，以恢復(fù)材料的力學(xué)性能，同時(shí)要制作封頭試板，隨同封頭一起進(jìn)行熱處理。下封頭采用多瓣拼接和熱旋壓工藝制造，具體操作方法與上封頭相同。

2.2 筒體卷制

BOG冷凝器板材厚，筒體在卷制前需預(yù)壓彎。因此，需先制作壓弧樣板，試壓計(jì)算出沖擊壓力數(shù)據(jù)，然后正式壓制時(shí)分次給力。為防止壓弧過(guò)大，在板內(nèi)面加板條壓制以達(dá)到弧度要求。為防止弧板下塌反折，作輔助旁側(cè)弧形托架，改裝上升滾輪托架，不但解決了防止弧板下塌反折問(wèn)題，還節(jié)省了卷制時(shí)為防止弧板下塌反折長(zhǎng)時(shí)間占用吊車(chē)的時(shí)間。筒體卷制圖如圖2所示。

2.3 錐段制造

錐段是再冷凝器設(shè)備的重要一環(huán)，制造時(shí)不但要控制上下口尺寸，還要控制橢圓度。如果錐段上下口尺寸和橢圓度過(guò)大或過(guò)小，會(huì)給組對(duì)造成非常大的困難。錐段可分四瓣預(yù)制，等離子切割下料，錐段母線長(zhǎng)允許偏差±2 mm，對(duì)角線允許偏差±2 mm。以冷壓方式成型，成型后各瓣坡口切好。如圖3所示，為保證錐段成型后水平度滿足技術(shù)要求，預(yù)組裝的組裝胎面應(yīng)找平，基準(zhǔn)面水平度應(yīng)不大于1 mm。瓣片間采用無(wú)間隙組裝，在平臺(tái)上對(duì)錐段進(jìn)行整體放樣、畫(huà)線。為避免鐵離子污染不銹鋼，應(yīng)在畫(huà)好的線上焊接不銹鋼卡子。組對(duì)時(shí)，用液壓千斤頂加力、矯正達(dá)到要求的尺寸和橢圓度。錐形封頭預(yù)組裝完成后，檢查相關(guān)尺寸，合格后進(jìn)行整體組焊。焊接完成后，檢查相應(yīng)尺寸，各瓣片上下環(huán)口應(yīng)在同一平面內(nèi)，偏差值不應(yīng)大于2 mm。上、下環(huán)口的橢圓度不應(yīng)大于10 mm，外圓周長(zhǎng)允許偏差±6 mm，錐形封頭高度允許偏差6 mm。焊接時(shí)，為控制焊接變形采取的方法是重復(fù)翻身焊接和控制熱輸入量、邊焊邊觀察測(cè)量等方法。

2.4 筒體組對(duì)焊接

筒體分3部分預(yù)制，整體合攏。使用非對(duì)稱(chēng)組合接頭，坡口采用1/3與2/3相組合的形式。筒體部分采用雙V坡口，錐段外側(cè)為單V坡口，錐段內(nèi)側(cè)不開(kāi)坡口，采用無(wú)間隙組對(duì)可有效控制焊接引起的變形。組裝過(guò)程中采用立式組對(duì)，分段口處的兩側(cè)筒節(jié)應(yīng)進(jìn)行米字形臨時(shí)支撐加固，防止端口變形。所有與殼體接觸部位，采用殼體同類(lèi)的不銹鋼鋼板材料連接。

筒體縱縫完全焊接，內(nèi)外加剛性固定，強(qiáng)行組對(duì)焊接，變形很難控制。不銹鋼不能動(dòng)火，尤其是在壓力容器制造過(guò)程中。采用縱縫預(yù)留，筒體縱縫兩端預(yù)留500 mm，便于在組對(duì)過(guò)程中錯(cuò)皮調(diào)節(jié)，同時(shí)完全釋放應(yīng)力。

3 筒體劃線開(kāi)孔

大型容器設(shè)備的接管定位和尺寸測(cè)量略顯復(fù)雜。設(shè)備尺寸精度要求嚴(yán)格，考慮到使用過(guò)程中垂直度、重心、風(fēng)載等因素，如果尺寸定位出現(xiàn)問(wèn)題，容易出現(xiàn)設(shè)備底座受力不均勻的問(wèn)題。

如圖4所示，對(duì)于上下封頭開(kāi)孔定位的問(wèn)題，首先要選擇測(cè)調(diào)平整的地基，將封頭平置扣放，測(cè)量封頭直邊部位的外周長(zhǎng)，將0°～27°的4項(xiàng)角度平分線定出。測(cè)量中考慮周長(zhǎng)尺寸與理論尺寸偏差，將偏差值均勻分配到4分線中，同時(shí)保證定位分線精準(zhǔn)。其次，在地基上建立鉛垂標(biāo)桿，分別在封頭4分線定位處，利用水平儀矯正標(biāo)桿鉛垂后固定。最后，利用墨線沿標(biāo)桿進(jìn)行下放，過(guò)程中注意墨線處于拉緊狀態(tài)，避免弧段定線的不準(zhǔn)確。對(duì)于非正中開(kāi)孔和正角度線開(kāi)孔定位，通過(guò)計(jì)算定位圓周線，使用上面的方法確定角度線。

利用此測(cè)量方法既符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作，又能保證測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。筒體組裝，裙座組裝，立罐，最終的罐體進(jìn)行垂直度檢查。利用全站儀測(cè)量上封頭最左邊緣的角度切線，記錄角度值，測(cè)量最右端邊緣角度切線，記錄角度值，再以同圓上任意一點(diǎn)測(cè)量三維坐標(biāo)值并記錄。同理，測(cè)量上部筒體、過(guò)渡段、下部筒體以及下封頭部位軸心，獲得幾個(gè)重要部位中心軸的水平坐標(biāo)，同時(shí)保證測(cè)量一次取得數(shù)據(jù)，確保各個(gè)數(shù)據(jù)均以一站測(cè)得，以便整合到一個(gè)坐標(biāo)系中進(jìn)行比對(duì)。最后，對(duì)比所獲得的重心水平坐標(biāo)，能得到幾個(gè)部位的中心位置橫向和縱向各偏差多少，可以精確到2 mm。

為了解決不銹鋼開(kāi)孔難題，采用等離子氣刨刨出工藝孔，然后采用具有氮?dú)錃獗Ｗo(hù)的等離子弧進(jìn)行刨削加工不銹鋼開(kāi)孔及其工藝坡口。通過(guò)該方法，加工出的坡口不僅成型漂亮，而且利于組對(duì)及后續(xù)焊接。

4 無(wú)損檢測(cè)

容器的所有A、B、C類(lèi)焊接接頭及接管內(nèi)徑不小于50 mm的D類(lèi)焊接接頭，應(yīng)進(jìn)行100%RT和100%PT檢測(cè)。接管內(nèi)徑小于50 mm的D類(lèi)焊接接頭及與殼體受壓元件連接的所有內(nèi)外附件的焊縫表面，應(yīng)進(jìn)行100%PT檢測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

在大力發(fā)展油氣資源的時(shí)代，以此設(shè)備為開(kāi)端，成功掌握了LNG裝備BOG再冷凝器設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)等多項(xiàng)技術(shù)，在以后的LNG裝備市場(chǎng)開(kāi)拓上獲得了發(fā)展先機(jī)。本文主要總結(jié)BOG再冷凝器的制造方法，重點(diǎn)分析制造過(guò)程中遇到的難點(diǎn)，可為大型不銹鋼再冷凝器建造技術(shù)工作的改進(jìn)及質(zhì)量控制提供參考。相信后續(xù)各項(xiàng)施工中通過(guò)對(duì)重要工序、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的控制和改進(jìn)，可以最大限度提高LNG裝備的質(zhì)量。