板焊式加氫反應器筒體制作質(zhì)量控制

李美

摘要：加氫反應器是各種加氫工藝過程或加氫裝置的核心關鍵設備。加氫反應器由于長期處于高溫、高壓、臨氫、高溫硫和硫化氫環(huán)境，其操作條件相當苛刻。技術難度大，制造技術要求高，造價昂貴。所以人們無論在設計上還是使用上都對它給予極大的重視。反應器的設計和制造成功，在某種意義上說是體現(xiàn)一個國家總體技術水平的重要標志之一。與鍛焊反應器相比，板焊式反應器具有板材的致密度及軋制質(zhì)量穩(wěn)定性、均一性的優(yōu)勢。筒體又是加氫反應器的重要組成部分。筒體成型后實際尺寸的大小，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，內(nèi)件的裝配，環(huán)縫組對的錯邊量，筒節(jié)與封頭之間組對的錯邊量，同時也影響產(chǎn)品容積的變化，所以在生產(chǎn)制造過程中嚴格控制筒節(jié)制造過程中的質(zhì)量至關重要。

關鍵詞：加氫反應器；制造；質(zhì)量控制

引言：

加氫反應器中不同厚度的筒節(jié)制造工藝流程不同。筒體厚度小于80mm，筒體工藝流程如下：材檢—噴丸—探傷（UT）—號料—開制坡口—打磨—探傷—卷板?—合口—焊接—打磨—校圓—探傷—立車—探傷；當筒體厚度大于80mm，筒體制作工藝流程如下：材檢—噴丸—探傷（UT）—一次號料—卷板—二次號料—開制坡口—打磨—探傷?—合口—焊接—打磨—校圓—探傷—立車—探傷。筒體制作的質(zhì)量控制是加氫反應器的質(zhì)量保證的關鍵。筒節(jié)質(zhì)量控制的關鍵節(jié)點具體如下：

1、材料檢查

板材是保證質(zhì)量的基礎，材料檢查時要求板材質(zhì)證齊全，標記清楚。板表面不得有氣泡、裂紋、結疤、拉裂和夾雜，鋼板不得有分層。鋼板表面上的局部缺陷應用修磨方法清除，但不得使鋼板厚度小于最小允許厚度。筒體鋼板除應符合國家標準中的有關規(guī)定外，尚應符合該產(chǎn)品技術要求中的有關要求。加氫反應器主體材料在技術條件中一般都要求復驗，必須要求鋼板復驗的力學性能及硬度等符合技術條件的要求方可進行制造。鋼板表面應噴丸處理并按技術條件進行UT檢測。嚴格把關，不合格鋼板一定不能通過。

2、筒節(jié)的號料

按筒體展開尺寸號出筒節(jié)下料線、檢查線，并作明顯標記；用樣沖眼作劃線標記，并引至中心層作樣沖標記并作尺寸檢查。注意復合鋼板劃線，避免打樣沖，可用紅鉛筆劃線及做標記，劃好的線用透明膠布貼好，防止被擦除。一般板子厚度小于80mm只需一次號料；板子厚度大于80mm需要二次號料，這主要是考慮卷板碾長量的情況。碾長量是筒節(jié)在加熱或冷卷狀態(tài)時，經(jīng)過卷板機卷制初步成型后，中性層所發(fā)生的伸長變化，在實際生產(chǎn)中，往往以外周長與中性層長的差值來衡量，表示為L=（L外-L中）÷厚度，一般經(jīng)驗值為0.1倍的鋼板厚度。當鋼板厚度δ小于等于40mm，一般不計算碾長量，當鋼板厚度δ大于40mm：需要計算碾長量，下料尺寸為L=пd中徑 -20（坡口寬度）-δ碾長量（一般為0.1δ）。板厚大于80mm的鋼板一次號料時將碾長量考慮進去，二次號料時驗證碾長量選擇是否合適。

3、筒體的卷制

筒體卷制一般分為冷卷、溫卷以及熱卷。預熱溫度具體執(zhí)行熱處理工藝。設備能力限制不能溫卷、溫校時或板材拼接以及新鋼種及工藝上有特殊要求的材料按專門工藝卷制時才采用熱卷。卷制筒體時，要注意保證筒體的中心線與筒體橫截面垂直。卷板時注意毛坯放正定位，防止錯邊及大小口，卷有色金屬和復合板料時，須墊軟金屬及保護板，防止劃傷及壓坑。卷板和校圓前必須清除毛坯上的鐵屑雜物，將滾板機上下輥清洗干凈，卷制過程中必須及時掃去剝落下來的氧化皮，，熱卷筒體必須經(jīng)過噴砂或噴丸處理清除氧化皮，以防止壓坑及損壞設備。復合板的滾制不能與其他碳鋼板的滾制交替進行。

4、筒體開制坡口

清理筒體表面氧化皮，測量筒節(jié)壁厚至少8點，根據(jù)筒節(jié)實測壁厚計算筒體外周長尺寸；與已劃下料線核對后從筒節(jié)兩端按劃線均勻割除余量，進行標記移植；開制坡口，尺寸符合圖樣要求；同時打磨、清理坡口表面符合探傷要求。其中開制坡口主要有兩種方法：氣割和機加工開制坡口。U型坡口一般采用機加工設備開制坡口，V型坡口直接氣割即可，氣割開坡口前應預熱，不同材料預熱溫度不同。鋼板的下料可用機械法切割，切割后應打磨出金屬光澤。若鋼板為復合鋼板，需采用等離子去除坡口處復層部分。由于加氫反應器的筒體直徑較大，按技術要求規(guī)定，一般縱環(huán)縫組焊時的對口錯邊量應不大于2.4mm。如果筒體成形質(zhì)量不好，極易造成錯邊量和棱角度的超標，對焊縫質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，降低焊縫的耐蝕性，減弱焊接接頭的強度。因此必須嚴格控制單節(jié)筒體的下料精度和成型尺寸。筒節(jié)下料時，控制對角線誤差不大于2mm；筒節(jié)卷制前，采用壓頭的工藝措施，以保證筒節(jié)的圓度，并避免校圓時因局部應力過大而產(chǎn)生裂紋等缺陷。

5、筒體的合口及校圓

筒體合口，筒體板料軸向對接處在卷板機上要準確對接，防止錯邊、大小口及過卷，控制對口錯邊量符合技術要求的規(guī)定。板料熱卷合口后取下筒體時，應立即將合口處接縫焊牢，防止筒體冷卻收縮使合口張開。在卷板機上裝焊龍門鐵，按焊接工藝焊接牢固。筒體縱縫焊接完成后，一般在筒體熱處理后對筒體進行校圓，校圓前必須清除毛坯上的鐵屑雜物。若筒體進行中溫校圓，則筒體校圓前不需做額外的熱處理，其加熱規(guī)范按熱處理工藝說明書。高溫校圓要在650℃以上完成，隨后繼續(xù)讓筒體在卷板機上慢速轉動，直到筒體冷卻到一定溫度，方可取下筒體，以防止筒體變形，嚴格控制橢圓度符合技術要求。筒體校圓完成后由檢查員檢查圓度及直線度等公差符合技術要求。

6、焊接工藝及無損檢測

焊接縱縫前先組裝筒體縱向焊接接頭用墊板，注意墊板在坡口內(nèi)側點焊，不得在筒體外壁施焊；焊接縱縫應嚴格執(zhí)行焊接工藝；嚴格控制預熱溫度、層間溫度及后熱溫度及時間；為減少焊接熱輸入對焊接接頭性能的影響，必須正確控制工藝規(guī)范。并且焊縫處金屬要取樣進行化學分析；要求各成分符合要求。由于加氫設備用鋼有特定的使用條件，應慎重進行焊接材料的選擇；焊接材料的選擇符合技術協(xié)議的要求。為了保證設備在高溫下抗氫腐蝕的要求，焊縫金屬的Cr、Mo等元素的含量，必須達到與母材相當?shù)乃健２煌愋偷腃r-Mo鋼，有不同的機械性能，即使化學成分相同，由于不同的熱處理制度其強度性能也有較大差異。因此焊縫成分的設計，還必須適應母材的熱處理制度保證焊縫和母材有相等的強度。縱縫焊接完成后需打磨焊接接頭表面與母材表面齊平，不允許保留焊縫余高。并且進行焊后熱處理。熱處理執(zhí)行熱處理工藝。嚴格控制焊后消除應力熱處理規(guī)范，對獲得綜合性能好的焊接接頭也是十分重要的。筒體校圓完成后，縱向對接焊接接頭應進行100%探傷檢查。同時要求對筒節(jié)進行100% UT檢測，以防止在筒體卷板等制造過程中產(chǎn)生裂紋等缺陷。探傷要求符合技術條件的要求。

結束語：

只有保證產(chǎn)品制作過程的每個細節(jié)的質(zhì)量控制我們才能真正高品質(zhì)、高質(zhì)量的產(chǎn)品。嚴格保證好筒體的制作工藝的每個關鍵節(jié)點的質(zhì)量控制，既能縮短生產(chǎn)周期，又能避免返修等不利因素，使進度、質(zhì)量和成本得到有效的控制。

參考文獻

[1]《鋼制化工容器制造技術要求》中華人民共和國工業(yè)和信息化部2011.06.01.

[2]《壓力容器》第4部分：制造、檢驗和驗收中華人民共和國國家監(jiān)督檢驗檢疫總局2011.03.01.

（作者單位：山西北極熊環(huán)境科技有限公司）