重沸器制造工藝難點分析及改進

摘要：三甘醇再生橇是天然氣經三甘醇脫水后，對三甘醇進行重復再生的裝置。此工藝主要在重沸器中完成。重沸器由三部分組成，通過加熱段、富液精餾柱、緩沖罐段實現三甘醇的再生。

在該設備的制作過程中，存在很多難點，包括怎樣保證精餾柱的垂直度、直線度，加熱段煙囪與精餾柱的相對平行度，端法蘭密封問題。通過對這些問題分析，在制定工藝時，對這些關鍵工序、制造難點提出合理的保證措施。保證設備的垂直度、平行度等符合規范要求，保證制造出合格的產品。

關鍵詞：直線度 垂直度 平行度 工藝措施

在批量生產各種規格的重沸器，其中精餾柱段，是具有直徑小、高度高即大長徑比設備，且該部分的開孔均分布在同一平面，焊接變形大，因此保證其直線度難度較大。緩沖段端面為法蘭、法蘭蓋連接形式。由于重沸器為常壓容器，其端法蘭直徑大、厚度薄，其焊接變形直接影響法蘭面的密封。加熱段煙囪部分，高度較高，在組對的過程中，要保證煙囪絕對垂直度及精餾柱絕對垂直度，又要保證煙囪與精餾柱的相對平行度，精餾柱一般直徑大多φ377、φ426、φ508鋼管，長度為5mm左右；緩沖段端面法蘭直徑在φ1000～φ1200，法蘭及法蘭蓋厚度為16mm；煙囪為φ325～φ377，高度在6mm左右。其結構如圖一：

1 精餾柱的直線度

根據相關的標準，整個精餾柱的直線度在總長范圍內不超過4mm，每米范圍內不超過3mm。

影響精餾柱直線度因素主要有三個方面。其一是原材料的問題，即所采購的鋼管自身的彎曲度偏差大，（按標準要求鋼管的全長彎曲度應小于總長的15‰mm，每米彎曲度應小于3mm，即為合格鋼管）。對于采購入廠的鋼管進行測量，其全長彎曲度超出標準規定。第二是精餾柱筒體上開孔布置在同一方位，即在其底部及2米左右分布兩個DN250手孔，相應于精餾柱直徑屬于大直徑開孔，即焊縫布置位置集中在同一面，在氣割開孔級焊接手孔時會產生一定的焊接變形，將可能導致其直線度在局部范圍內超差。第三在焊接前，若能采取相應的減小由焊接引起筒體變形的措施，可減小精餾柱的直線度偏差。

通過多上述原因進行分析，針對影響精餾柱直線度各個因素確定切實可行的保證措施，將直線度偏差控制在允許的范圍內。

1.1 從采購過程中入手，對于采購的鋼管要求其彎曲度盡量滿足鋼管的標準要求，或盡量選購彎曲度偏差小的鋼管。

1.2 在制造過程中，劃出精餾柱筒體的十字等分線，將其放置在平臺上，測量其整個彎曲的數值，確定精餾柱筒體的彎曲方向。

1.3 確定手孔的方位：鋼管直線度超差一般情況下為弧形彎曲造成。由于鋼管本身直線度偏差，在選擇手孔的方位時，將其布置在“凸”形位置上，如圖二。

1.4 手孔焊接后，通過焊縫收縮來校正部分直線度偏差。

1.5 在手孔焊接前對鋼管彎曲度進行校正。

1.6 對于仍超差的采用將筒體兩端固定，中間施以外力頂起來校正直線度偏差。

2 精餾柱的垂直度

根據相應的標準，整個精餾柱的垂直度偏差不大于其外徑的1%mm。

精餾柱垂直度與整個橇裝裝置設備就位、安裝有直接的關系。在裝置安裝過程中，首先要進行橇座水平度的找正，合格后設備就位。重沸器就位后對加熱段上與精餾柱配對的法蘭平面找正，后組對精餾柱測其垂直度。

通過對精餾柱垂直度超差的設備進行技術分析及現場調查，發現在其制作過程中存在以下問題：第一原材料鋼管的橢圓度超差，橢圓度的偏差按標準為鋼管外徑的1%，而現場的過程控制記錄為7mm，導致精餾柱筒體與法蘭組對時間隙不均勻，焊接后焊縫收縮不一致，使焊接前已經檢驗合格的設備垂直度在焊接后改變而造成超差；第二組對、焊接的順序和焊接時機不合理并且制定的規范含糊；第三對于焊接變形沒有提前考慮，未制定控制焊接變形的措施。通過對影響精餾柱垂直度的原因分析后，確定了合理的工藝規范，制定改進措施，改進工藝順序、規范操作、調整參數，保證其垂直度滿足要求。

2.1 原材料橢圓度的控制：在選購原材料時控制鋼管的橢圓度偏差，控制在5mm左右。

2.2 制造中橢圓度校正：筒體與設備法蘭組對前，在

焊接端加支撐圈，減小筒體焊接端橢圓度。使法蘭內徑與筒體外徑之間的組對間隙均勻，且控制在2mm范圍內，在經過檢驗確認后進行點固。

2.3 橢圓度進行校正后，其焊接間隙均勻，焊接時變形減小，降低了由于焊接變形對設備垂直度的影響。

2.4 根據裝置的安裝順序，設備就位后找與精餾柱配套的加熱段法蘭水平，組裝精餾柱，將法蘭螺栓把緊（利用剛性固定方法控制焊后變形），調整筒體測量其垂直度。合格后采用氬弧焊焊接精餾柱筒體與法蘭的第一道焊縫，待溫度降至常溫后將精餾柱拆除后焊接剩余焊縫。

2.5 在焊接第一道焊縫時，電流不應過大且焊接速度不宜過快，并采用分段跳躍式焊接方式。

3 精餾柱與煙囪的相對平行度

加熱段煙囪的垂直度控制與精餾柱的垂直度要求及控制方法基本相同。當精餾柱垂直度及煙囪的垂直度均符合標準要求時，還會出現如下問題。若兩者都存在一定的垂直度偏差，當兩者的偏差方向相反時，會出現誤差疊加，如圖三。在視覺上將兩者垂直度偏差放大，導致產品不合格。因此在組對煙囪時，應以精餾柱為基準測量其相對平行度，合格后進行組對焊接。

4 端面法蘭的焊接

加熱段及緩沖段端面采用法蘭連接的密封形式。由于法蘭厚度一般為16mm較薄，直徑在φ1000～φ1200之間，因此必須提前制定措施，防止其因焊接造成法蘭密封面變形引起泄露、密封不嚴。造成該薄法蘭密封面變形的主要原因有法蘭自身密封面的質量問題、組對間隙大小及均勻程度等原因，因此在加工過程中應從以下幾個方面進行控制。

4.1 法蘭加工過程控制。在法蘭密封面的加工過程中由于法蘭環本身剛性不夠，裝卡時易產生變形，因此要求在密封面加工過程中將法蘭蓋與法蘭進行點焊固定以增加其剛性，減小加工過程中產生的變形。

4.2 組對間隙控制。要求筒體的展開下料尺寸偏差在2mm范圍內，對角線長度公差在3mm范圍內；筒體卷好后，要求橢圓度控制在6‰范圍內；在組對時據實際情況采用各種支撐方式消除橢圓度對組對間隙的影響，保證間隙均勻且保證在2mm范圍內；筒體法蘭點固時，點固間隔長度要求在130～150mm范圍內。

4.3 焊接前，將法蘭蓋與法蘭用螺栓固定。緊固螺栓時需對稱操作，防止緊固螺栓時法蘭受力不均導致法蘭密封面變形。

4.4 規定焊接順序、焊接時機及焊接參數，進行焊接。施焊時，將外角焊縫在圓周上進行分段，采用對稱跳躍式焊接；控制層間溫度，在第一遍焊接完畢后需在層間溫度低于200℃方能施焊下一遍。

5 效果檢查

設備焊接安裝工作完畢后，質檢人員對整個精餾柱的直線度、垂直度以及二者的相對平行度進行測量，直線度及垂直度偏差以及精餾柱與煙囪的相對平行度均控制在標準要求的范圍內。在總體的水壓試驗當中，端面法蘭密封良好，未出現滲漏的情況。

6 總結

通過對重沸器工藝的改進，對以后類似設備的制造積累了一定的經驗。在編制工藝時，對于設備制造中的關鍵點、關鍵工序在技術準備階段制定嚴謹的組裝及焊接工藝，對于可能出現的問題提前做出預控方案，并在制作過程中不斷完善。在執行過程中，嚴格按規范要求進行操作，同時規范質量傳遞卡、焊接記錄的填寫，嚴格控制制造工藝過程，保證設備制造質量。