變溫反應(yīng)器上下管程進(jìn)出口彎管的制造方法

［摘 要］本文介紹了一種新的內(nèi)壁堆焊不銹鋼彎管的制造工藝，研制了焊接輔機(jī)和多項(xiàng)工裝，采用全自動(dòng)MAG焊的工藝方法進(jìn)行堆焊操作，并用精確的中頻加熱的方法進(jìn)行煨制彎管，通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，取得了良好效果，這種方法效率高、質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)可行，為此類產(chǎn)品的制造提供了一種行之有效的方法。

［關(guān)鍵詞］變溫反應(yīng)器 彎管 制造 堆焊

［中圖分類號(hào)］TB ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］1009－5489(2008)02－206－01

變溫反應(yīng)器是煉油廠制氫裝置中的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行在高溫、高壓、臨氫及硫化氫的苛刻環(huán)境下，設(shè)計(jì)采用復(fù)合鋼板結(jié)構(gòu)。所以如何實(shí)現(xiàn)內(nèi)壁堆焊不銹鋼的變溫反應(yīng)器上下管程進(jìn)出口彎管的制造是關(guān)鍵。

一、技術(shù)參數(shù)

上部管程進(jìn)口彎管如圖1所示，下部管程出口彎管如圖2所示，彎管技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

二、彎管制造工藝

首先將彎管按計(jì)算展開(kāi)長(zhǎng)度分成每段不大于500mm的直段；每一直段分別進(jìn)行全自動(dòng)MAG焊內(nèi)壁堆焊過(guò)渡層和復(fù)層；各段內(nèi)壁堆焊完成后采用氬弧焊焊接連接成整體；檢驗(yàn)合格后采用中頻加熱進(jìn)行彎管部分煨制，與兩端連接法蘭焊接；最后進(jìn)行外觀及無(wú)損檢測(cè)。

1．堆焊工藝

(1)堆焊方法

采用全自動(dòng)MAG焊，焊機(jī)型號(hào)為常州市良久電器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的KR—350S型MAG焊機(jī)。

(2)焊接輔機(jī)

由于管內(nèi)徑較小，為實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)MAG焊，采用特制焊槍并設(shè)計(jì)制作焊接輔機(jī)，如圖3所示。焊槍固定不動(dòng)，工件作周向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)并軸向移動(dòng)，通過(guò)伺服控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)MAG焊接。

(3)堆焊及堆焊工藝參數(shù)

根據(jù)焊接輔機(jī)的能力和方便檢查的要求，采用分段(每段不大于500mm)分別在焊接輔機(jī)上進(jìn)行自動(dòng)堆焊，堆焊完過(guò)渡層后進(jìn)行中間消除應(yīng)力熱處理。

堆焊經(jīng)過(guò)工藝評(píng)定試驗(yàn)，焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

直管分段焊接完成后，對(duì)內(nèi)部堆焊層表面進(jìn)行著色檢測(cè)，合格后將每段兩端切割單面V型坡口，采用氬弧焊打底單面焊雙面成型的工藝將每段接管連接起來(lái)。

(4)彎制工藝

接管彎曲采用中頻感應(yīng)加熱成形，裝置如圖4所示。中頻感應(yīng)線圈4位于旋轉(zhuǎn)中心線上，感應(yīng)線圈通過(guò)中頻電流，從而產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，管坯中由交變磁場(chǎng)引起的感應(yīng)電流將管坯加熱。彎管6從感應(yīng)圈內(nèi)穿過(guò)，一端用前夾頭7固定在轉(zhuǎn)管上，另一端放在支撐輪3上。支撐輪用以確定管坯的軸線位置，以保持管坯與感應(yīng)圈和夾頭同心。通過(guò)感應(yīng)圈變形后即形成彎管，緊接著由裝在感應(yīng)圈上的環(huán)形冷卻裝置快速冷卻，使彎管獲得足夠的剛性，從而保持管截面為圓形。工作時(shí)，感應(yīng)圈將管坯局部加熱到1000—1060℃，然后油缸l推動(dòng)后夾頭2，由于前夾頭7的限制與支撐輪3的支撐而形成的彎矩AJ，而使管材繞著前夾頭7的回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)而形成彎管6。

彎制時(shí)必須控制加熱的溫度不低于1000℃，煨制速度足夠緩慢，以使彎曲后彎管的橫截面不產(chǎn)生畸變，中性層也不產(chǎn)生偏移，壁厚減薄量不超過(guò)10%。

三、檢查驗(yàn)收

彎管完成后，對(duì)整個(gè)彎管內(nèi)外表面進(jìn)行了著色檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)裂紋等缺陷，尺寸形狀符合設(shè)計(jì)文件要求。對(duì)彎管部分進(jìn)行超聲波測(cè)厚，最大壁厚減薄量為1．2mm，符合設(shè)計(jì)要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一種內(nèi)壁堆焊不銹鋼彎管的制造工藝，先焊后彎，減少了焊口數(shù)量，采用全自動(dòng)MAG焊大大提高了焊接效率，通過(guò)有效的焊接輔機(jī)和彎管工藝，保證了堆焊彎管質(zhì)量。這一工藝已在2004年墾利石化制氫設(shè)備的制造中應(yīng)用，效果良好。此工藝還可推廣應(yīng)用于加氫反應(yīng)器、換熱器等上的類似構(gòu)件的制造。

［參考文獻(xiàn)］

［1］中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)主編：《焊接手冊(cè)——材料的焊接》(第2冊(cè))，機(jī)械工業(yè)出版社2001年版。

［2］張君、何養(yǎng)民、楊舍：《加熱彎管工藝研究》，《重型機(jī)械》2002年第1期。