瀝青預處理塔設備的制造

楊 立 坤

（沈陽東方鈦業有限公司， 遼寧 沈陽 110168）

工藝與裝備

瀝青預處理塔設備的制造

楊 立 坤

（沈陽東方鈦業有限公司， 遼寧 沈陽 110168）

對大型12Cr2Mo1R復合N08825合金材料瀝青預處理塔的制造過程進行了闡述，重點介紹了12Cr2Mo1R的材料采購技術條件、焊接工藝以及制造加工過程和容易出現問題的解決方法。成功完成了瀝青預處理塔的制造，并符合設計和工藝要求，提高了我公司在這種材料制造領域的競爭力。

瀝青預處理塔；焊接；材料條件；加工制造

瀝青具有特殊的性能，在煉鋼、煉鋁、耐火材料，以及碳素工業中得到了廣泛的應用，瀝青主要有以下幾種工藝：釜式連續加熱聚合法、焦油連續加熱聚合法、焦油連續加熱加壓聚合法、熱瀝青循環聚合法和真空閃蒸法等[1]。目前國際上較為先進的瀝青生產工藝是真空閃蒸法，該技術是澳大利亞考伯斯公司的專利技術，已由鞍鋼化工總廠引進并生產多年；該技術具有工藝設備簡單、易于操作、能耗低等優點，用這種瀝青生產出的炭素制品成品率高、導電性好、消耗低。隨著技術引進和國內技術開發，瀝青生產則不斷應用新設備、新工藝，有利于煤瀝青質量的提高。

唐山考伯斯開灤碳素化工有限公司由美國考伯斯公司引進了這套工藝技術。其中，焦油蒸餾、餾分洗滌、工業萘蒸餾、柱狀瀝青成型等焦油加工主要裝置，由考伯斯公司提供專有技術。我公司承接了該項目中的瀝青預處理塔設備的制造任務，瀝青預處理塔是焦油生產中關鍵設備，由于材料特殊，這臺設備的制造也是對我公司能力水平一次考驗，下文將介紹這臺設備的加工制造方法，以供類似設備制造時參考。

1 設備簡介

設備主要接觸介質為：處理后焦油，屬于易燃易爆、中度危害，設計方選用12Cr2Mo1R+N08825復合板為主體材料，設計溫度為470 ℃。下封頭為球形封頭，設計厚度為(25+5)mm；上封頭為蝶形封頭，設計厚度為(13+5)mm；筒體直徑為φ2 500 mm，設計厚度為(18+5)mm；法蘭和接管采用12Cr2Mo1R堆焊N08825結構。設備簡圖1。

圖1 瀝青預處理塔結構示意圖Fig.1 Structure schematic diagram of asphalt pretreatment tower

2 材料采購以及復檢要求

由于本設備基于TSG R0004-2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》設計，且由于12Cr2Mo1R為珠光體耐熱鋼，具有較好的高溫力學性能和耐高溫蠕變性能，但具有很強的回火脆化敏感性，當長期處于375~575 ℃溫度范圍內，將產生韌性下降現象。固我單位對材料提出了嚴格的要求[2,3]：

（1）材料12Cr2Mo1R必須控制原材料的化學成分含量（J系數、X系數 ）、保證材料力學性能（拉伸、高溫拉伸、彎曲、沖擊、步冷試驗）、供貨狀態為正火+回火。

（2）爆炸復合板12Cr2Mo1R+N08825必須控制爆炸復合后的材料力學性能（拉伸、高溫拉伸、彎曲、沖擊、步冷試驗），并增加復層的晶間腐蝕試驗要求、供貨狀態為正火+回火。

（3）對上下封頭的成型也提出保證材料力學性能要求，并對成型后的封頭進行正火+回火熱處理，并對同爐試板進行各項力學性能檢查（拉伸、高溫拉伸、彎曲、沖擊、步冷試驗、復層的晶間腐蝕試驗）外，還增加了材料硬度的檢查（HB≤225）。

（4）對12Cr2Mo1R鍛件必須留有足夠長的余量，也必須控制材料的化學成分含量（J系數 、X系數 ）、保證材料力學性能（拉伸、高溫拉伸、彎曲、沖擊、步冷試驗）、供貨狀態為正火+回火，并對鍛件按JB4730進行超聲檢測和磁粉檢測的復檢。

3 焊接工藝

根據焊接工藝評定，這臺設備的焊接主要采用焊條電弧焊SMAW、埋弧自動焊SAW兩種焊接方法，采用多條多道焊，根據焊評結果確定焊接工藝為表1所示[4,5]。

表1 焊接工藝Table 1 Welding procedure

4 工藝制造過程

以筒體為例介紹工藝制造過程如圖2。

圖2 瀝青預處理塔筒體工藝制造流程圖Fig.2 PFD of manufacturing asphalt pretreatment tower cylinder

5 設備容易出現的問題

（1）冷裂紋：合金中的Cr和Mo元素能顯著提高鋼的淬硬性，再加上焊縫區足量的擴散氫和一定的殘余應力共同作用下，焊接接頭極易產生延遲裂紋。

解決方法：焊前預熱，焊后消氫。但消氫溫度不能超過400 ℃，會發生馬氏體轉變。

（2）氫蝕：合金中的C元素與其他合金元素形成的碳化物，在高溫條件下分解，對蠕變極限和持久強度起到不良影響，在臨氫條件下，形成CH4，生成的甲烷無法溢出，聚集在晶界和雜質附近形成高壓區，導致鼓泡、裂紋等缺陷。

解決方法：碳弧氣刨后，要徹底清除污染層。堆焊耐蝕層，隔離氫擴散。

（3）熱裂紋：當焊道的成型系數（溶寬和溶深比）小于1.2時，在焊接應力作用下，焊道中心容易出現熱裂紋。

解決方法：設計合理的坡口型式。

（4）再熱裂紋：在焊縫進行消除應力熱處理時，焊接接頭再次處于高溫下產生的的裂紋，通常發生在熔合線附近的粗晶區。

解決方法：焊前預熱，焊后及時后熱，冷卻24 h后進行無損檢測。

（5）回火脆性破壞：Cr-Mo鋼材料長期處于375~575 ℃下運行，會發生類似回火處理的脆化現象，叫做高溫回火脆性，又稱可逆回火脆性。

解決方法：重新加熱到600 ℃以上，重新獲得韌性。

（6）堆焊層的剝離：當設備在停車時，由于冷卻方法不當，導致晶界聚集較高濃度的氫，發生堆焊層剝離現象，俗稱“氫剝離”。

解決方法：做氫剝離試驗，確定合理的堆焊工藝。

6 結 論

通過本設備制造，我公司成功掌握了12Cr2Mo1R+N08825復合板材料加工制造的技術，提高了行業內的競爭力，而且能夠合理的控制成本，提高設備壽命，大大增強了瀝青預處理塔的生產效率和質量。

［1］羅同仁，高克萱.煤瀝青深加工工藝與粘結劑的性能[J].燃料與化工，2000,31（5）:246-247.

［2］楊海林,王祖芳.壓力容器用12Cr2Mo1R鋼板的研制[J].寬厚板，1997,3（1）：17-21.

［3］姜洪生，張漢謙等.臨氫設備用12Cr2Mo1R（SA387Gr22C12）厚鋼板的開發[J].鋼鐵，2008,43（12）：67-69.

［4］唐曉鋒，趙院婷等.12Cr2Mo1R手工焊工藝研究[J].現代焊接，2007,51（3）：15-16.

［5］唐利國.TP321管與復合管（12Cr2Mo1+347）的焊接[J].金屬加工，2008（24）：51-52.

Manufacture of Asphalt Pretreatment Tower

YANG Li-kun
（Shenyang Orient Titanium Industry Co. Ltd., Liaoning Shenyang 110168，China）

The manufacturing process of asphalt pretreatment tower with alloy material of 12Cr2Mo1R and N08825 was introduced. Then material purchasing technical conditions and welding procedure of 12Cr2Mo1R alloy material were discussed as well as solutions to easy happening problem. At last, asphalt pretreatment tower was successfully manufactured, and the asphalt pretreatment tower met the design and process requirement，which improved our company's competitiveness in manufacturing field of this material.

Asphalt pretreatment tower; Welding; Material conditions; Manufacture

TQ 050.6

A

1671-0460（2012）11-1269-03

2012-06-08

楊立坤（1983-），男，助理工程師，2007年畢業于內蒙古工業大學過程裝備與控制工程專業，現從事壓力容器制造工藝的工作。E-mail：yanglikunhao@126.com。