制造與安裝甲醇合成塔的研制錦西化工機(jī)械集團(tuán))有限責(zé)任公司聶杰楊煒史慶和劉樹(shù)槐郭志英 .摘要:介紹了某公司年產(chǎn)3萬(wàn)噸甲醇裝置的關(guān)鍵設(shè)備02400甲醇合成塔的制造過(guò)程,以及其主要零部件的成形、焊接、熱處理、組裝及試驗(yàn)等典型制造工藝。關(guān)鍵詞:雙相鋼;成形焊接熱處理組裝中圖分類號(hào):TQ053.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A .文章編號(hào):1001 -4837 2003 )03 -0032 - 04Development of Methyl Alcohol Synthesis TowerJinxi Chemical Machinery( Group )Co. ,Ltd.NIE Jie YANG Wei SHI Qing- heLIU Shu- huai GUO Zhi - yingAbstract 1 abrication of methyl alcoholto expand product space was much important for large fertilizer plant.The 30 000t/y methy1 alcohol installation manufactured by Jinxi Chemical Machinery( Group )Co. ,Ltd. forJinxi Natural Gas Co. ,Ltd. had been in good condition since it was put into operation in October 2002 ,the pro-duction capacity and product quality meet the design requirements . The 02400 methy1 alcohol synthesis towerwas the critical equipment to be used for production of methyl alcohol from synthesis gas. The constructionquality of the methyl alcohol synthesis tower affcts the quality of the methy1 alcohol produced . Practice demon-strates that the manufacturing processes of the methyl alcohol tower were practicable. This article introduced thetypical manufacturing processes of the forming of the shell sections and head surfacing of tubesheet ,assemblyand welding of tubesheet to channel ,welding of dual phase steel reaction tube to tubesheet pand non - destruc-tive test ,heat treatment assembly and test for the main parts .Key words :dual phas steel ;forming iwelding ;heat treatment assembly1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表1主要設(shè)計(jì)條件及參數(shù)甲醇合成塔是甲醇裝置中的大型關(guān)鍵設(shè)備是項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)管程.殼程一個(gè)固定床列管式反應(yīng)器其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。設(shè)備直設(shè)計(jì)壓力( MPa)5.74.3徑DN2400反應(yīng)管為038x2其長(zhǎng)度為6000mm共設(shè)計(jì)溫度( C )2702552311根,內(nèi)裝13. 96m3甲醇催化劑催化劑床層高度操作介質(zhì)合成氣(易燃易爆)水飽和蒸汽為6000mmo腐蝕裕度3.0(1主要設(shè)計(jì)條件及參數(shù)見(jiàn)表1。.焊接接頭系數(shù)1 .01.0( 2主體材料及規(guī)格見(jiàn)表2。.換熱面積( m2 )1610(3 )遵循的規(guī)范及技術(shù)要求:按GB150- -1998、容器類別三GB151-1999、HG20584- -1998 的要求制造、檢驗(yàn)、驗(yàn)催化劑裝填量( m' )13.96收并接受《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的監(jiān)督同氧化鋁球裝填量( m3 )4.85設(shè)計(jì)使用壽命年)15時(shí)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)圖樣提出的技術(shù)要求。32.第20卷第3期壓力容總第124期2.1 封頭和筒節(jié)的成型封頭成型前拼接焊縫應(yīng)打磨與母材齊平封頭采用整體熱壓成型,沖壓封頭終壓溫度不低于:880%C封頭母材試板隨封頭坯料同時(shí)加熱、冷卻封頭成型后將工裝支撐圈撐在封頭里口處點(diǎn)焊好封。月頭成型后應(yīng)對(duì)其中一塊試板進(jìn)行回火處理,如試板檢驗(yàn)合格再對(duì)封頭及第二塊試板進(jìn)行回火處理否!么則應(yīng)對(duì)封頭及試板進(jìn)行正火加回火處理產(chǎn)品試板及母材試板隨設(shè)備同爐進(jìn)行，封頭成型后最小厚度國(guó)為39.3mm封頭壓制工藝曲線見(jiàn)圖2。iil的保溫1050壓制890氧化鋁球016盛1時(shí)間(min)圖2封頭壓制工藝曲線δ42厚的筒節(jié)下料長(zhǎng)度按標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)長(zhǎng)度加長(zhǎng)圖1甲醇合成塔簡(jiǎn)圖 .200mm的預(yù)彎打頭量(每端100mm )用水壓機(jī)打頭，表2主體材料打頭長(zhǎng)度不小于500mm ,用弦長(zhǎng)不小于800mm的內(nèi)零部件名稱材料名稱規(guī)格( mm)樣板檢查打頭弧度打頭檢查合格后用火焰切割掉橢圓形封頭13MnNiMoNbR(正火+回火)δ=46多余的直邊并開(kāi)好坡口修磨坡口至圖樣要求坡包括沖壓減薄量)口表面應(yīng)進(jìn)行100% MT檢測(cè),I級(jí)合格，板料氣割殼程筒體13MnNiMoNbR( 正火+回火)δ=34管程筒體13MnNiMoNbR( 正火+回火)δ=42.應(yīng)預(yù)熱至220%C以上;筒節(jié)經(jīng)滾圓、焊接、校圓、無(wú)損.反應(yīng)管雙相不銹鋼瑞典Sandvik038x2檢測(cè)合格后用支撐圈支撐并調(diào)圓至橢圓度不大于公司的SAF2205.2mmo上下管板13MnNiMoNbR 堆焊不銹鋼δ=70+72.2管板的制造補(bǔ)強(qiáng)管鍛件20MnMoII( 1 )管板應(yīng)進(jìn)行100% MT檢測(cè);法蘭鍛件20MnMoll(2將上、下管板背面點(diǎn)焊在-起管板外圓周(4)制造技術(shù)難點(diǎn):甲醇合成塔筒體、封頭板料用δ20x 140x 100的拉筋板50塊把兩塊管板焊接屬中厚板材料13MnNiMnbR屬低合金高強(qiáng)鋼;反應(yīng)在一起,以防止堆焊管板時(shí)焊接變形;管材料為SAF2205雙相不銹鋼管;管板安裝在長(zhǎng)為(3)管板用電加熱爐和履帶將管板預(yù)熱至.1560mm和1260mm的管箱筒節(jié)內(nèi)部,設(shè)備結(jié)構(gòu)較特220C以上,進(jìn)行帶極堆焊,第一層堆焊焊帶殊制造公差要求嚴(yán)，,如筒體橢圓度不大于2mm ,管24.13.L堆焊層厚度≥3mm第二至第三層堆焊焊帶板平面度不大于1mm ,主體焊縫硬度HB≤225等,24.13.3.L每層厚度≥3mm堆焊過(guò)程中用保溫毯這些給制造過(guò)程中的成型、焊接、組裝、熱處理等帶保溫層間溫度控制在220 ~ 300C之間局部用手工來(lái)了較大的難度。電弧焊補(bǔ)焊管板堆焊焊接規(guī)范見(jiàn)表3 ,管板堆焊第-層后表面應(yīng)作100%PT檢測(cè)要求I級(jí)合格;2制造工藝方案( 4焊后應(yīng)立即作消除應(yīng)力熱處理熱處理規(guī)范因?yàn)?3MnNiMoNbR材料屬于低合金高強(qiáng)度鋼,見(jiàn)圖3。當(dāng)≥400C時(shí),V升≤75C/h ,V降≤100C/h;氣割和焊接時(shí)容易產(chǎn)生裂紋故氣割前應(yīng)預(yù)熱焊前(5 )管板校平平面度≤2mm ;預(yù)熱至220%C以上焊后立即消氫處理。( 6 )加工管板表面及外圓坡口后對(duì)管板耐蝕層33.CPVT甲醇合成塔的研制Vol20. No3 2003表面及外圓坡口進(jìn)行100%PT+ 100%UT檢測(cè),I級(jí)(7 )加工管板孔至圖樣尺寸。合格;2.3管板與管箱筒節(jié)的組對(duì)及焊接表3管板堆焊焊接規(guī)范參 數(shù)層焊接方法焊材牌號(hào)焊材規(guī)格電流A)電壓( V)焊接速度備注.1SAW24.13.L0.5x60680 ~ 72030~ 347~7.5m/h焊劑34S2~324.13.3.L0.5x 60700 ~ 75030~ 367 ~ 8m/hSMAW23. 12.2.LR04140~ 17022~24| 140 ~ 180mm/根2~ 323.12.2.LR0140 ~ 180mm/根-600士20%(2)焊接另一側(cè)5~8層,焊縫表面作100% MT≤400≤400C\空冷檢測(cè),I級(jí)合格;(3 )焊接其它層(每側(cè)焊接4層后,作100% MT城|檢測(cè),I級(jí)合格再焊接另一側(cè)4層最后焊接31~人爐_3h_36層);時(shí)間()( 4 )焊接時(shí)采用對(duì)稱焊接，兩側(cè)焊縫逐層錘擊,圖3管板墊處理規(guī)范曲線以釋放焊接應(yīng)力;按圖紙尺寸將管板安裝在管箱筒節(jié)的指定位置(5 )焊后立即消氫處理300~ 350°C x2h;上點(diǎn)焊好,用履帶加熱器加熱管板到220C以上,(6耐蝕層堆焊24小時(shí)后表面應(yīng)作100% PT+由于管孔散熱撤掉坡口處的履帶后準(zhǔn)備施焊時(shí)經(jīng)100%UT檢測(cè),I級(jí)合格。測(cè)定溫度已下降至200C以下為了保持層間溫度2.4組裝及熱處理220~ 300C用02340x 810的鋼板蓋住管板.上的管( 1 )上管箱部件與殼程筒體部件(小封頭不焊)孔預(yù)熱溫度很快達(dá)到要求。焊接接頭見(jiàn)圖4焊接組對(duì)焊接,焊后立即消氫處理,縱環(huán)焊縫內(nèi)表面磨規(guī)范見(jiàn)表4。平焊后24小時(shí)后100%RT II級(jí)+ 100%UT I級(jí)檢測(cè)合格;2.431-36R20焊后修座圓滑(2組裝拉桿、定距管、折流板;(3)與下管箱部件組對(duì)焊接焊后立即消氫處1-449理縱環(huán)焊縫內(nèi)表面磨平焊后24小時(shí)后100% RTII級(jí)+100%UTI級(jí);(4)上管箱、殼程筒體、下管箱組焊件進(jìn)行整體. R20焊后修蜜圓滑消除應(yīng)力熱處理熱處理規(guī)范見(jiàn)圖5。1 )將工件平穩(wěn)放于鞍座.上表面距兩端火嘴等距離位置,2 )砌好擋火墻避免火焰直噴工件3熱處理前用保溫氈在圖4管板與管箱筒節(jié)焊接接頭管板兩側(cè)將管孔蓋好;4 )升降溫速度:≥400C時(shí),表4管板與管 箱筒節(jié)焊接規(guī)范參數(shù)V升為55~ 105C/h ,V降為55 ~ 140C/h。| 焊接悍材|焊材|電流電壓焊接速度層-道方法牌號(hào)|規(guī)格(A)(V) (mn/根)660士20年1 SMAWJ607Ni)4 140~17022~24 140~ 1802~4 SMAW05 170~ 200| 22-24150~ 180包s4000/5 SMAW)4 140~ 170|22-24 140~ 180\ 空冷6~ 30 SMW)5 170~ 200|22~ 24 150~ 20031 ~ 36 SMAW|23.12.2.LR| 04 |130~ 160 22~24130~ 170。入爐2.5h.注焊至距堆焊層復(fù)合界面2mm處進(jìn)行檢查合格后方可繼續(xù)焊接31~36.層。時(shí)間(h)( 1焊接一側(cè)1~4層后從另一側(cè)氣刨清根砂圖5上管箱、 殼程筒體、下管箱組焊件輪修磨至露出金屬光澤,作100%MT檢測(cè),I級(jí)合熱處理規(guī)范曲線34.第20卷第3期力容總第124期( 5 )組裝反應(yīng)管,同時(shí)將彈性擋圈安裝在反應(yīng)管5.7MPa的氣密性試驗(yàn);4 )由于該鋼裂紋傾向嚴(yán)重,的指定位置.上且不能竄動(dòng),彈性擋圈起破壞沸騰液故水壓試驗(yàn)后焊縫表面進(jìn)行100%MT復(fù)檢反應(yīng)管.膜的作用,目的是提高膜傳熱系數(shù)，以利于傳熱。經(jīng)與管板焊接接頭進(jìn)行100%PT復(fù)檢,I級(jí)合格。試驗(yàn)并征得設(shè)計(jì)部門(mén)同意將原設(shè)計(jì)材料1Cr19Ni9改為1Cr13結(jié)果令人非常滿意在保證其使用壽命660土15C\≤400的前提下既保證彈性擋圈張開(kāi)一定角度后套入反8≤400C|空冷應(yīng)管.上能恢復(fù)原狀又能很好地固定在反應(yīng)管上;(6焊接反應(yīng)管與管板的角接接頭,同時(shí)焊接殼入爐L 2.0h程筒體.上的小封頭。反應(yīng)管與管板的焊接,施焊溫.0時(shí)間h)度不得低于16C層間溫度≤150C，采用氬弧焊,圖6上下封頭 與管箱筒節(jié)兩環(huán)焊縫焊完一層后殼程通入0.4MPa的壓縮空氣進(jìn)行殼程熱處理規(guī)范曲線空氣試漏保壓0.5h檢查合格預(yù)熱后錯(cuò)開(kāi)90焊第3結(jié)語(yǔ)二層焊接規(guī)范參數(shù)見(jiàn)表5 ;表5反應(yīng)管與管板焊接規(guī)范參數(shù)( 1封頭經(jīng)熱壓成型后經(jīng)回火處理其材料性層焊接焊材電流電壓焊接速度能符合正火+回火板的要求;方法牌號(hào)規(guī)格(A)(V) ( mm/min )( 2 )筒體經(jīng)嚴(yán)格控制滾圓和校圓后各項(xiàng)質(zhì)量指1 GTAW| 22.8.3.L 01.6|70~ 100 10~12 60~ 80標(biāo)均達(dá)到CB150- -98 CB151- -99 和設(shè)計(jì)圖紙要求;2 GTAW 22.8.3.L 02.0 | 80~120 10~12 60~ 80(3)主體焊縫射線探傷-次合格率達(dá)99%以(7反應(yīng)管與管板的焊接接頭作100% PT檢測(cè)上;I級(jí)合格,小封頭與殼體補(bǔ)強(qiáng)管的對(duì)接焊縫作.(4熱處理后主體悍縫經(jīng)100%RT II 級(jí)+ 100%UT I級(jí)+ 100%MT I級(jí)全部合格;100%RT II 級(jí)+ 100%UT I級(jí)檢測(cè)合格;(8)與上、下封頭部件組焊焊后立即消氫處理,(5 )水壓試驗(yàn)后焊縫表面進(jìn)行100% MT或經(jīng)24小時(shí)后作100%RT II 級(jí)合格+ 100%UT I級(jí)100%PI(反應(yīng)管與管板的焊接接頭作PT )檢測(cè),I檢測(cè)合格對(duì)其環(huán)焊縫作局部熱處理熱處理規(guī)范見(jiàn)級(jí)全部合格;圖6。采用履帶加熱器進(jìn)行局部熱處理,V升≤( 6 )莊體焊縫硬度(焊縫、熱影響區(qū)、母材三個(gè)區(qū)域)均滿足HB≤225的要求。120C/h ,V降≤150C/ho該設(shè)備于2002年10月份開(kāi)車投入生產(chǎn)已三個(gè)2.5整體組裝 .整體組裝后進(jìn)行液壓試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn):1 )由多月設(shè)備運(yùn)行情況良好。于該設(shè)備管程壓力大于殼程壓力,所以殼程組裝后收稿日期2003-02- 10應(yīng)進(jìn)行1.0MPa的氨滲漏試驗(yàn),以檢查反應(yīng)管與管板作者簡(jiǎn)介聶杰女,1962 年生高級(jí)工程師,長(zhǎng)期從事壓力容間的焊縫是否泄漏2)殼程進(jìn)行5.38MPa的水壓試器設(shè)計(jì)、制造工作。通訊地址遼寧省葫蘆島市連山區(qū)化械驗(yàn);3 )管程進(jìn)行7.22MPa的水壓試驗(yàn),合格后進(jìn)行街25號(hào)郵編:125001。(上接第24頁(yè))料的焊接M]機(jī)械工業(yè)出版社,1995 7. .[3] Leslie P. Antalfy ,et al. Innovation in Delayed Coking CokeDrum DesigrC S] PVP- Vol. 388 ,Fracture , Design Analysis收稿日期2003 -01-08of Pressure Vessels , Heat Exchangers , Piping Components ,作者簡(jiǎn)介胡明女,1991 年畢業(yè)于西安交大電廠熱能動(dòng)力工and Fitness for Service , ASME 199.程專業(yè)工程師。通訊地址浙江省寧波市鎮(zhèn)海60#技術(shù)處,[4]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)編焊接手冊(cè)(第2卷)材祁編315207。歡迎投稿歡迎訂閱歡 迎刊登廣告.35.