熱處理設備內部支撐工裝簡介

高田　郭志鵬

摘 要：這篇文章主要介紹了焊后消除應力熱處理設備筒體內部支撐管組的應用范圍、材料選擇、制作原理、節約成本以及應用前景等內容。工裝的廣泛推廣，特別是針對大型厚壁設備的熱處理有很重要的作用。

關鍵詞：無縫鋼管；S30408；整體性；比例；推廣

1 應用背景

隨著石油化工工藝的不斷成熟，其裝置向大型化、集成化方向發展。壓力容器作為其中必不可少的組成部分，也在朝著直徑和高度超限化的方向發展。這給設計、制造及其相關的各個方面帶來技術和工藝等方面的挑戰。大直徑厚壁設備的熱處理是個典型的例子。

大多數設備需要做焊后消除應力熱處理，一般在爐內進行此過程。熱處理分為臥式和立式，對熱處理爐的尺寸有一定的要求，臥式熱處理時長度長，立式熱處理時高度高。一般采用臥式焊后消除應力熱處理。

熱處理時，設備筒體外部有鞍座支撐，內部應該有工裝支撐，防止設備因熱處理發生變形。

現廠內多用普通20#、16Mn碳鋼鋼管支撐，每進行一次熱處理，所用材料較多，不夠經濟，現做以下可拆式熱處理支撐工裝，闡述如下。

2 材料選擇

焊后消除應力熱處理時，對于碳鋼和低合金鋼的焊接件，焊后消除應力熱處理溫度為600℃～650℃，且不應高于材料最終回火溫度；對于奧氏體鋼焊接件焊后不進行消除應力熱處理，當有特殊要求時熱處理溫度應不低于850℃。

在高溫下，碳鋼和低合金鋼的材料強度和剛度已經很小或者近乎為0，普通的材料已不能滿足要求，應選擇高合金鋼鋼管和弧型板作為內支撐件，如：S30408、S32168、S31608、S31708、S31008、S30409等材料可以作為選擇項。在700℃時，其許用應力在10MPa以上，能夠滿足支撐的要求?？紤]經濟性、成熟的焊接工藝、抗壓性等，一般選擇S30408鋼管和鋼板作為碳鋼和低合金鋼設備的熱處理支撐件用料。

3 原理介紹

在與筒體貼合的面上，點焊與筒體相同材質的墊板。每根支撐管的端部開槽缺口，與弧板焊接，其中弧板與筒體貼合的面應完全貼合。墊板、弧板、支撐管依次連接，支撐于筒體內部。各個支撐管之間用鋼板條焊接牢固，使得支撐渾然一體。

每根鋼管可以根據筒體的相應尺寸，將最小內徑的筒體均分兩節作為基本支撐件，其余短節根據筒體內徑制作。每根支撐短節端部焊接板式平焊法蘭，在支撐時用普通碳鋼螺栓連接，組成整根支撐件。

弧板支撐長度須達到一定比例，以避免局部支撐力過大，在熱處理過程中，在支撐部位出現鼓包，影響筒體圓度。局部鼓包會成為壓力容器的薄弱區，對其安全性和穩定性有嚴重影響。

支撐管的布置，中間豎直一根，防止頂部金屬在熱處理時坍塌，設置在前方。其余兩根立管設置在筒體內接正方形處，斜管在內接正方形對角線處，設置于立管后方。如此布管，筒體支撐均勻，受力均勻。在熱處理過程中及完成后，支撐管組可以保證筒體的圓度，為后續的內件安裝保證了先決條件。內部支撐的橫截面圖見示意圖1。

對于端部無封頭的筒節，在敞口處各設置一組支撐管，往筒節內部按每3500mm均勻設置支撐管組，避開筒體焊縫。如筒節長度約為23000mm，端部的支撐管組距離敞口500mm設置，避免敞口處支撐應力將口徑撐大。示意如圖2。

對于一端有封頭的筒節，封頭對筒體有加固作用。封頭端可以減少一組支撐管組，見示意圖3。

支撐管的規格，可以參照利用碳鋼管做支撐時的規格進行選擇，如φ114.3×6，φ114.3×8，φ114.3×10，φ168.3×6φ273×12等。

4 應用前景

廠內一直在倡導降低成本，此工裝可以大量降低手段無縫鋼管、墊板和弧板的用量。反復使用于不同直徑的設備，對于單臺設備的成本降低也大有益處。若推廣使用，每年可以為廠內節省大量手段用料費用。

5 綜述

綜上所述，本文主要介紹了壓力容器內部支撐管組的材料選擇，原理介紹等內容。此工裝已用于洛陽院Ⅰ、Ⅱ號丙烯精餾塔等大直徑厚壁壓力容器的焊后消除應力熱處理，熱處理后的設備完全滿足制造工藝的要求。這套熱處理用內部支撐管組，將配合活動式熱處理組合鞍座完成設備廠內大量熱處理設備的焊后消除應力熱處理。