S—Zorb脫硫反應器的制造

王納新

摘 要：針對S-Zorb脫硫反應器的制造，從筒體焊接、大型錐體成型、電渣堆焊等關鍵環節介紹了產品制造過程。結果表明，S-Zorb脫硫反應器完全滿足設計要求，較好地保證了制造質量，為同類設備的制造提供了更多的技術依據。

關鍵詞：S-Zorb 脫硫反應器 制造 質量控制

中圖分類號：TE96 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（c）-0104-02

1 S-Zorb脫硫反應器簡介

催化汽油吸附脫硫（S-Zorb）是美國康菲公司開發的技術，此次齊魯機械制造公司承制的脫硫反應器是SEI設計的陜西延長石油（集團）有限責任公司煉化公司180萬t年S-Zorb催化汽油吸附脫硫裝置的核心設備，是目前世界上吸附脫硫裝置最大的反應器，該反應器最大處內直徑φ4620 mm，總高度47 165 mm。結構示意圖見圖1所示。

2 制作、組對工藝過程及質量控制

脫硫反應器除上、下封頭及下部過渡段外筒體共有17節，上部φ4620 mm×92 mm共2節，錐體1節，下部φ2450 mm部分14節分為兩種厚度，δ=50 mm有10節，δ=64 mm的有4節，上部φ4620 mm×92 mm規格的2節采用溫卷成型，下部φ2450 mm×50/64 mm采用冷卷成型，封頭、錐體、過渡段單獨制作。

2.1 殼體制作流程

2.1.1 下料

該設備材料采用等離子數控切割，下料尺寸長度允差±3 mm，寬度允差±3 mm，對角線允差≤3 mm，相鄰筒節周長相對差≤5 mm，以確保筒節成型后的圓度合格[2-3]。

2.1.2 筒節成型及焊接

（1）δ=50/64 mm的筒體縱縫坡口加工采用刨邊機加工，坡口角度25°，允差為±3°，鈍邊為10 mm，對接間隙≤1 mm。

（2）采用冷卷成型滾圓，用弦長600 mm的內樣板檢驗弧度，保證筒體與內樣板間隙不大于2 mm，縱縫的錯邊量≤1.5 mm，定位焊要求與相應焊縫焊接工藝相同。

（3）縱縫坡口采用手工焊，焊接采用普通自動焊，焊接材料選用法國奧林康焊絲，焊前預熱，坡口兩側各100 mm范圍內預熱溫度不少于200 ℃，焊后立即進行300 ℃～350 ℃保溫3 h的消氫處理[1-2]。

（4）筒體校圓，在公司大型260卷板機上進行，控制圓度在5 mm以內。

（5）δ=92 mm筒體縱縫坡口加工采用刨邊機加工，采用溫卷成型，考慮公司卷板機能力和鋼板12Cr2Mo1R（H）特性，采用電爐加熱到400 ℃出爐開始卷制，終卷溫度在120 ℃左右。

（6）縱縫焊接完畢校圓后進行一次中間熱處理，防止延遲裂紋。

2.2 錐體成型

錐體的成型是一個制造難點，因直徑大，高度方向尺寸大，無法一次成型，所以采取分片壓制成型再組焊成錐體的方法。

（1）錐體放樣分6片下料，分片單獨壓制成型，將檢驗合格的瓣片按立體樣板進行劃線，大小口端各留20 mm余量不切割。

（2）采用切割機沿縱縫拼裝線按圖紙要求進行切割，切割前需對切割線200 mm范圍內進行預熱，預熱溫度≥200 ℃。

（3）切割合格的瓣片按預組裝圖要求組焊成錐體，在工裝平臺上，利用上下支撐環，采取雙面手工焊，為防止和減少變形，采取6個焊工同時在外側施焊，從下往上立向焊接[1-2]。

（4）焊前進行坡口兩側300 mm范圍內預熱200 ℃～ 250 ℃，焊接完畢后立即進行300 ℃～350 ℃消氫處理，24 h后進行100%RT無損檢測，按JB/T4730.1-2005Ⅱ級合格[3]。

2.3 筒體分段預制

筒體分四段分別組焊成型：第一段是上部封頭與頂部吸附劑過濾器口與δ=92 mm筒體2節；第二段是錐體；第三段是筒體φ2450 mm部分；第四段為硫化床與過渡段、下封頭及裙座。

2.4 下部筒體、下封頭的單層堆焊

筒體分段成型后，對下部筒體進行單層堆焊，采用的是電渣堆焊（ESW）方法，焊接試驗室根據該容器所選擇的堆焊技術條件進行了焊接工藝評定，并委托撫順石化研究院進行了抗氫剝離試驗。單層堆焊關鍵質量控制點是焊前預熱和焊后消氫到位，焊道排列致密且厚度均勻。

（1）對筒體待堆焊部位用磨光機打磨出金屬光澤，并對表面進行100%MT檢測，按無損檢測標準JB/T 4730-2005執行，I級合格[3]。

（2）用自制加熱工裝對堆焊部位先進行200 ℃～250 ℃的焊前預熱。

（3）在預熱溫度范圍內，采用ESW堆焊，堆焊厚度為（4±0.5）mm，要求厚度均勻，表面平滑，焊道間排列致密，搭接量為10～12 mm，堆焊層凹凸量≤1 mm，接頭不平度≤1.5 mm。

（4）堆焊后進行消氫熱處理：消氫溫度300 ℃～350 ℃，保溫1.5 h后緩冷。

2.5 過渡段的加工成型及硫化床孔板焊接

過渡段筒體采用整體鍛件加工，并采用6.3 m數控立車加工成型。重點是控制焊前預熱和焊后消氫，施工過程中采用電加熱片將整體鍛件環向包裹起來，這樣有利于加熱均勻，焊接完后也便于短時間內進行消氫熱處理。

3 水壓試驗

試驗用水的Cl-含量不得超過20 ppm，水溫應保證在整個試壓過程中容器壁溫不低于15 ℃。試驗過程除執行GB 150的相關規定外，必須在試驗壓力下保持至少2 h。合格后立即將水放凈、吹干，然后進行相關的無損檢測[2]。

4 使用效果

該180萬t/年S-Zorb催化汽油吸附脫硫裝置符合脫硫反應器的設計要求。陜西延長石油（集團）有限責任公司延安石油化工廠一次開車成功，目前裝置運行平穩，工作壓力3.1 MPa，最高工作溫度為441 ℃，產出汽油的硫含量指標合格，符合設計預期要求。

參考文獻

[1] 中國國家標準化管理委員會.GB 150.1～150.4-2011，壓力容器[S].北京：中國標準版社，2012.

[2] 國家能源局.NB/T 47014-2011，承壓設備焊接工藝評定[S].北京：新華出版社，2011.

[3] 國家能源局.NB/T 47015-2011，壓力容器焊接規程[S].北京：新華出版社，2011.endprint