φ3800甲醇合成塔的研制

中3800甲醇合成塔的研制郑国光于艳芬王英德(锦西化工机械(集团)有限责任公司辽宁葫芦岛125001 ){摘要]本文就中3800甲醇合成塔的制造过程，介绍了筒节和封头的成形、管板的堆焊、管板与管箱筒节的组对和焊接、双相钢反应管与管板的焊接、主要霉部件的探伤、热处理、组装及试验等典型制造工艺。[关键词]双相钢成型堆焊焊接热处理组装试验随着我国煤化工产业的不断甲醇合成塔是一个固定床列发展，甲醇的单元产量不断增加，管式反应器， 设备直径DN3800,反其核心设备甲醇合成塔的规格也.应管为φ 44.5X2.其长度为不断增大。锦西化工机械(集团) 8000mm, 共4461根，催化剂床层高有限责任公司为山西大土河焦化度为8000mm (见图1)。有限公司制造的年产15万吨甲醇装置自2008年10月份开车以来运1.1 主要设计条件及参数行情况-直良好，甲醇的产量和主要设计条件及参数见表1。质量均达到了设计要求，其中我公司首次研制的最大规格φ 3800 1.2 材料甲醇合成塔是合成气制甲醇装置主体材料及规格见表2。.中的关键设备，甲醇合成塔的制造水平直接影响到甲醇产品的产1.3遵循的规范及制造技术要求量和质量，实践证明该甲醇合成按GB150-1998《钢制压力容塔的制造工艺是切实可行的，质器》GB151-1999《管壳式换热器》量是上乘的。HC20584-1998《钢制化工容器制造技术要求》制造、检验、验收，并1结构特点接受《压力容器安全技术监察规程》的监督，同时应满足设计单位提出的要求。作者简介1.4制造技术难点郑国光(1962-) 锦西化工机械 (集团)有限责任公司技术负责甲醇合成塔简体、封头板料人，高级工程师，长期从事压力容器设计、制造工作较厚,属中厚板,材料13MnNiMoNbR22 |石油和化工设备| 209.02论文广场LUN WEN GUANG CHAN属低合金高强钢;反应管材料为表1甲醇合成塔主要设计条件及参数S31803双相不锈钢管;管板的凸肩技术参数项目.与壳程简体管箱筒体对焊，设备管程壳程结构较特殊，制造公差要求严,如设计压力(MPa)4.3管板平面度不大于1mm,主体焊缝设计温度(C)280256硬度HB≤225等,给制造过程中的操作介质合成气(易燃易爆)沸腾水，蒸汽成型、焊接.组装、热处理等带来.了较大的难度。腐蚀裕度32焊接接头系数2制造工艺方案换热面积(m2)4839容器类别因为13MnNiMoNbR材料属于设备净重(kg)185660低合金高强度钢，气割和焊接时设计使用寿命(年)15容易产生裂纹，所以气割前应預表2甲醇合成塔主体材料表热，焊前预热至220C以上，焊后立即消氢处理。零部件名称材料名称规格(mm)椭圆形封头| 15CrMoR(正火+回火)δ=60(包括冲压减薄量)2.1封头和简节的成型壳程简体13MnNiMoNbR(正火+回火)δ=50封头成型前拼接焊缝应打磨管程简体(加强段)13MrnNiMoNbR(正火+回火 δ=65+5至与母材齐平，封头采用整体热反应管堆焊不锈钢压成型，冲压封头终压温度不得双相不锈钢: SA789 S31803 φ44.5X2上下管板20MnMoNbIV堆焊不锈钢δ=30/110+7低于880C,封头母材试板随封头补强管锻件20MnMoNbII坯料同时加热和冷却，封头成型后将工装支撑圈撑在封头里口处法兰锻件点焊好，封头成型后应对其中一表3管板堆焊焊接规范参数表块试板进行回火处理，如试板检焊接焊材牌号焊材规电流A电压V焊接速度备注验合格，再对封头及第二块试板方法(注)进行回火处理，否则应对封头及[SAW 24.13.L0.5X60680~720 30~34 7 7.5焊 剂34S试板进行正火加回火处理，产品2~3 SAW 24. 13. 3.L 0. 5X60 700~75030^36 7 ~8焊剂34S试板及母材试板随设备同炉进行，SMAW 23. 12.2.LR φ4140^170 22~24 140~180封头成型后最小厚度为51mm,封2~3 JSMAW 23.12.2.LR ψ4140^170 22~24 140^180头压制工艺曲线如图2.δ 65厚的管程简节下料长度注:手工焊mn/根;埋弧焊m/h. .按标准展开长度加长200mm的预弯打头量(每端100mm ),用水压机查合格后，用水焊气割掉多余的2.2管板的制造打头，打头长度不小于500mm,用直边，并开好坡口，修磨坡口达图(1)管板待堆焊表面加工后进弦长不小于800mm的内样板检查面要求，坡口表面应进行100%MT行100%MT检测;打头弧度是否符合要求，打头检检测，I级合格，板料气割应预热(2)将上、下管板背靠背点焊至220以上。在一起，管板外圆周用82009.02 | 石油和化工设备| 23 ;厚度≥3mm,堆焊过程中用保温毯甲甲甲保温，层间温度控制在220-300.之间，局部用手工电弧焊补焊,管板堆焊焊接规范见表3，管板堆焊完第一层后表面应作100%PT检La测，I级合格。1111111(4)焊后应立即作消除应力热1 11川1111111自界处理，热处理规范见图3 ;D≥400C时，V升≤75C/h, V降≤100C/h国(5)管板校平,平面度≤2mm;(6)加工管板表面及外圆坡口后，对管板耐蚀层表面及外圆坡口进行100%PT+100%UT检测，I 级合格;(7)加工管板孔达图面尺寸。.2.3组装及热处理(1)上管箱部件与壳程简体部件(小封头不焊)组对焊接,焊后立即消氢处理，纵环焊缝内表面磨平，焊接24小时后100%RT I级图1甲醇合 成塔简围+ 100%UT I级检测合格。(2)组装拉杆、定距管、折流C|板。O5cC\、 <40C0(3)与下管箱部件组对焊接，、压制≤400C|\蚌焊后立即消氢处理，纵环焊缝内890^C表面磨平，焊后24小时后100%RT5046I级+ 100%UT I级。}h10C/(4).上管箱、壳程简体、下管分h箱组焊件进行整体消除应力热处理，热处理规范见图4。图2封头压制工艺曲线图3管板热处理规范曲线I注: (a)将工件平稳放于鞍座.上表面距两端火嘴等距离位20X 140X100的拉筋板50块把两块管板预热至220C以上，开始堆焊,置。管板焊接在一起，以防止堆焊管采用带极堆焊，第一层堆焊焊带(b)砌好挡火墙，避免火焰直板时焊接变形。24.13.L,堆焊层厚度≥3 mm,第.烧工件。(3)管板用电加热炉和履带将二 -三层堆焊焊带21.13.3.L,每层24 |石油和化工设备| 2009.0202论文广场LUN WEN GUANG CHAN(4)由于铬钥钢易产生回火脆Ct660+20C660+15C7≤400C性导致裂纹倾向严重，故水压试≤400C/ |<400rC| \蚌验后焊缝表面进行100%MT复检，!空望反应管与管板焊接接头进行100%PT复检，I 级合格。2.5h_入2.0hh03结论图4上管箱，壳程简体，下管箱 图5上下封头与管箱简节的环焊(1)封头经热压成型后，经回组焊件热处理规范曲线缝热处理规范曲线火处理，其材料性能符合正火+回表4反应管与管板焊接规范参数表烨接方法焊材牌号焊材规格 电流A 电压V 烨接速度火板的要求。( mn/min)(2)简体经严格控制滚圆和校GTAWL 22.8.3.Lφ1.6 70-10010-1260-80圆后，各项质量指标均达到GTAWI 22.8.3.Lφ2.0 80-120 10-12CB150 -98, CB151- 99和图纸要求。(3)主体焊缝经探伤一次合格(c)热处理前用保温毡在管板体补强 管的对接焊缝作100%RT I率达9%以上。两侧将管孔盖好。级+ 100%UT检测I级合格。(4 )热处理后主体焊缝经(d)升降温速度:≥400C时，(8)与上、下封头部件组焊， 100%RT I级+100%UT I级V升为55- 105C/h,V降为55~1409C/h。焊后 立即消氢处理，经24小时后作+ 100%MT I级检测全部合格。(5)组装反应管,同时将弹性100%RT I级+ 100%UT I级检测合(5)水压试验后焊缝表面进行挡圈安装在反应管上的指定位置格， 对其环焊缝作局部热处理，热100%MT 或100%PT (反应管与管板上，弹性挡圈起破坏沸腾液膜的处理规范见图5, 采用履带加热器的焊接接头作 PT)检测，I 级全部作用，目的是提高传热膜系数，以进行 局部热处理，V升≤为120C/合 格。利于传热，这就要求弹性挡圈不h, V降≤为150C/h。(6)主体焊缝硬度(焊缝、热仅要保证其使用寿命，同时又要影响区、母材三个区域)均满足HB有良好的弹性，应能固定在一定2.4 整体组装.< 225的要求。3位置上不窜动。.整体组装后进行液压试验和(6)焊接反应管与管板的角接气密 性试验。接头，同时焊接壳程筒体上的小(1 )壳程进行5.5Mpa的水压试封头。反应管与管板的焊接，施焊验。温度不得低于16C，层间温度≤.(2)由于该设备管程压力大于150%，采用氩弧焊,焊完-层后壳壳程压力， 所以壳程水压试验后程通入0.4Mpa的压缩空气进行壳应进行 1.0Mpa的氨渗漏试验，以检程空气试漏，保压0.5h, 检查合格查反应管与管板间的焊缝是否泄预热后错开90。焊第二层,焊接规漏。范参数见表5。(3)管程进行7.6Mpea的水压试(7)反应管与管板的焊接接头验， 合格后进行6.0Mpa的气密性试作100%PT I级检测，小封头与壳验。2009.02 | 右油和化工设备|25