單層厚壁氨合成塔的研制_圖文

1、石油和化工設(shè)備論文廣場。屬于材料，由于這種材料長期在使用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生回火脆化現(xiàn)象，產(chǎn)生的原因主要是鋼里的雜質(zhì)、等元素在鋼中偏析，使晶界韌性降低，產(chǎn)生脆性破壞。因此，在材料采購時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制上述元素的含量，如（鍛件），（鍛件），同時(shí)控制材料的回火脆化敏感性系數(shù)符合如下要求：（）（）×（）式中元素以百分?jǐn)?shù)代入，如應(yīng)以代入。（）×（）鄭國光王鈺瑋邵相云（錦西化工機(jī)械（集團(tuán)）有限責(zé)任公司遼寧葫蘆島）【摘要】介紹了單層厚壁氨合成塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)備主體材料珠光體耐熱鋼的特殊要求，著重對(duì)各主要部件的成型、加工、焊接、熱處理等主要工序作了說明。【關(guān)鍵詞】氨合成塔研制工藝單層厚壁氨合成塔的研制鄭

2、國光（）高級(jí)工程師，錦西化工機(jī)械（集團(tuán)）有限責(zé)任公司技術(shù)負(fù)責(zé)人，長期從事壓力容器設(shè)計(jì)及制造工作。作者簡介圖氨合成塔是氮肥廠合成氨裝置中的核心設(shè)備。我公司于年為山西晉城化肥廠制做了一臺(tái)氨合成塔外殼，該設(shè)備設(shè)計(jì)壓力，設(shè)計(jì)溫度（其中下封頭設(shè)計(jì)溫度為），工作介質(zhì)、，設(shè)備總重約噸，長約米，塔體內(nèi)徑米，壁厚。設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖所示。材料的要求根據(jù)合同要求，設(shè)備材料選用進(jìn)口（日本神戶制鋼）鋼材，筒體采用，底部球形封頭采用，頂蓋、筒體端部及支撐環(huán)材料為，接管材料為 、式中元素以代入，如應(yīng)以代入。論文廣場石油和化工設(shè)備作為脆化程度的定量表示，通常按式（）來評(píng)定鋼材或焊縫的回火脆化傾向：（）式中：經(jīng)后的夏比（型缺口）沖

3、擊功為時(shí)相應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度。經(jīng)后的夏比（型缺口）沖擊功為時(shí)相應(yīng)的轉(zhuǎn)變溫度增量。焊縫及熱影響區(qū)的回火脆化傾向試驗(yàn)熱處理要求及沖擊試驗(yàn)溫度如圖。冷卻速度：（）；（）；（）試驗(yàn)溫度分別為：，。本工程所有板材、鍛件及焊接材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能及抗回火脆性進(jìn)廠復(fù)驗(yàn)后均滿足以上要求。封頭的成型本設(shè)備球形封頭材料為，整體下料成型，坯料展開直徑，下料厚度，成型后最小厚度、。成型采用熱沖壓，上胎（），下模鑲?cè)?，使用噸油壓機(jī)，利用封頭胎的下胎體及壓邊圈，采用上脫料方式壓制。熱成型加熱規(guī)范：入爐后加熱至±，保溫，出爐后迅速吊運(yùn)、擺正，壓制結(jié)束后停留分鐘再提升上模脫料，脫胎后空冷，最后對(duì)封頭進(jìn)行正火回火熱處理

4、，使其恢復(fù)供貨狀態(tài)。筒體的成型本設(shè)備筒體材料為，外殼筒體規(guī)格為××，整個(gè)筒體分為九節(jié)，其中八節(jié)長為，一節(jié)長為。筒節(jié)滾制前的打頭采用冷壓方式，打頭余量單側(cè)為，打頭不能一次到位，應(yīng)分為兩次壓制成形。首先根據(jù)公式：×（），得出第一次壓制應(yīng)大于，因此第一次打頭壓制用樣板檢查，樣板間隙小于，樣板弧長為（不包括打頭余量），然后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，規(guī)范為±，保溫小時(shí)。第二次打頭可壓制到位，即用樣板進(jìn)行檢查，樣板間隙不得大于，樣板弧長。筒體采用中溫成形，熱處理工藝為±，保溫小時(shí)。筒節(jié)成形后的要求如下：外觀檢查，檢查筒體表面是否有凹坑等缺陷；尺寸公差，內(nèi)圓圓周長

5、為107273+，端口錯(cuò)邊小于，縱焊縫的對(duì)口、錯(cuò)邊量小于，同一斷面的最大最小直徑差小于，成形后的最小厚度為。筒節(jié)滾制成形后進(jìn)行縱焊縫坡口的加工及焊接，焊接后進(jìn)行消氫處理，修磨內(nèi)、外焊縫表面至與母材平齊并磁粉檢測、超聲波檢測合格后校圓。校圓采用中溫校圓，校圓后測量筒體的內(nèi)圓周周長為107273+，縱焊縫的棱角度用弦長不小于的內(nèi)、外樣板檢查其值不大于，同一斷面的最大最小直徑差不小于，成形后的最小厚度為。頂蓋組件的加工本設(shè)備頂蓋材料為，厚度，直徑為，上面有個(gè)的螺栓孔及個(gè)的熱電偶接口，另有個(gè)的頂絲口，加工后表面精度達(dá)到，與雙錐環(huán)接觸密封面精度達(dá)到。首先對(duì)來料進(jìn)行一次加工，加工后尺寸為，厚度，石油和化工

6、設(shè)備論文廣場然后劃孔的位置線，以外圓為基準(zhǔn)精確劃圓上的個(gè)半圓槽位置線，按線精確鉆個(gè)孔，鉆深，鏜的熱電偶接口，翻個(gè)按已加工孔與平面找正，誤差小于，鏜孔，焊接兩個(gè)熱電偶接管，最后精確劃各螺栓孔的位置線，精確鏜，與頂絲孔，鏜熱電偶孔，鉆的雙錐環(huán)托板固定孔。加工完畢，檢查孔中心圓直徑和相鄰兩螺柱孔弦長偏差為±，任意兩螺柱孔弦長的極限偏差為±，螺柱孔與頂蓋表面垂直度不得超過 ，密封面不得有刻線、刮傷、凹穴和裂紋等缺陷。筒體端部的加工本設(shè)備筒體端部材料為，內(nèi)徑，外徑，上面有個(gè)×的螺柱孔，個(gè)臺(tái)狀氣體入口、孔，個(gè)臺(tái)狀的開工熱氣入口孔，個(gè)×的螺絲孔，加工后表面 精度達(dá)到，

7、與雙錐環(huán)接觸密封面精度達(dá)到。按一次加工圖加工內(nèi)、外圓及與筒體焊接端坡口，劃十字線，在上部外圓打樣沖孔標(biāo)記，劃孔處平面鏜工找正平線，、孔位置線，找正線，按線找正，鏜口平面，鏜后劃孔位置線，然后鏜、孔。螺柱孔的加工。首先按上下外圓找正，上部外圓對(duì)稱點(diǎn)找正，誤差小于，下部找對(duì)稱點(diǎn)，對(duì)稱點(diǎn)誤差小于，按圖加工好上部，然后精確劃×孔位置線，精確找正工件，鏜×絲底孔，注意每鏜完下個(gè)絲底孔鏜桿不能動(dòng)，鉗工進(jìn)行攻絲，攻絲時(shí)鏜桿應(yīng)用頂尖頂住絲錐并同時(shí)跟進(jìn)，尤其注意攻頭幾扣后檢查是否有亂扣現(xiàn)象。加工完畢，檢查×螺柱孔中心圓直徑和相鄰兩螺柱孔弦長偏差為±，×任意兩螺柱

8、孔弦長的極限偏差為±，螺柱孔與筒體端部上表面垂直度不得超過 ，密封面不得有刻線、刮傷、凹穴和裂紋等缺陷。焊接坡口的加工坡口型式如圖所示。縱焊縫的坡口先采用火焰切割，然后采用鏜床去除坡口表面淬硬層，加襯墊前對(duì)坡口表面進(jìn)行檢測，保證坡口表面無任何影響焊接質(zhì)量的缺陷存在；縱焊縫焊并經(jīng)校形后加工環(huán)焊縫坡口，加工采用米立車，加工后對(duì)坡口表面進(jìn)行檢測，同樣保證坡口表面無任何影響焊接質(zhì)量的缺陷存在。焊接規(guī)范及焊接材料的確定根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備能力，塔體的焊接基本采用效率高、焊接穩(wěn)定性好且成形美觀的窄間隙坡口埋弧焊，對(duì)于局部無法埋弧焊的焊接采用焊條電弧焊，埋弧焊焊材選用意大利薩弗公司生產(chǎn)的，焊條電弧焊焊條為

9、；與之間的焊接采用窄間隙坡口埋弧焊，焊材為；球形封頭與加論文廣場 石油和化工設(shè)備強(qiáng)管之間的焊接采用焊條電弧焊，焊條為。對(duì)于還應(yīng)附加焊接接頭的步冷試驗(yàn)，工程要求合格指標(biāo)：，經(jīng)評(píng)定其結(jié)果如圖。工裝的制備由于設(shè)備板厚較大，焊接坡口深而窄，所以焊接時(shí)采用窄間隙埋弧焊，為避免窄間隙工裝接觸坡口邊緣引起短路，造成工裝損壞，在工裝表面涂上絕緣漆，在焊接過程中雖能起到一定作用，但效果不太明顯。最終選用了一種耐高溫、抗磨損且絕緣性能非常好的絕緣泥敷在工裝表面，減少了焊接工裝的損壞。焊接過程中，在坡口內(nèi)會(huì)產(chǎn)生夾渣、咬邊等缺陷，若使用原有的氣刨進(jìn)行清理，氣刨嘴不能伸到坡口根部，不能有效清除缺陷，為此設(shè)計(jì)了專用氣刨工

10、裝，型式如圖。為減少焊接過程中焊條的損失，又專門設(shè)計(jì)了深坡口用焊把，使焊條頭盡可能小。組對(duì)焊接組對(duì)前先測量待組筒節(jié)圓周，確定四心距離，保證偏差小于。為防止焊接冷裂紋的產(chǎn)生，施焊前將坡口兩側(cè)范圍內(nèi)均勻預(yù)熱至，焊接時(shí)保持焊道間的層間溫度在。縱縫的焊接采用埋弧焊，內(nèi)側(cè)氣刨清根后用砂輪進(jìn)行修磨，然后用埋弧焊焊接內(nèi)側(cè)；環(huán)縫先焊接筒體外側(cè)采圖表（）封頭與加強(qiáng)管的焊接規(guī)范表（）縱縫的焊接規(guī)范石油和化工設(shè)備論文廣場在筒體內(nèi)外同時(shí)對(duì)焊縫兩側(cè)各毫米范圍加熱，用石棉氈對(duì)焊縫兩側(cè)各米范圍進(jìn)行保溫，筒體內(nèi)外各設(shè)兩個(gè)熱電偶進(jìn)行控溫，四個(gè)熱電偶距焊縫毫米，并沿圓周方向在焊縫兩側(cè)交錯(cuò)均布。熱處理規(guī)范為（±）

11、5;，升溫速度不大于，降溫速度不大于，工件溫度降至出爐（拆保溫）空冷。無損檢測為保證焊接接頭的焊接質(zhì)量，焊接前應(yīng)對(duì)坡口表面按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，級(jí)合格；背面清根后進(jìn)行熱磁粉檢測，級(jí)合格；所有焊縫焊接小時(shí)后進(jìn)行，級(jí)合格，級(jí)合格。其中采用鈷射線進(jìn)行透照?？偨Y(jié)（）單層厚壁板焊結(jié)構(gòu)的氨合成塔，對(duì)鉻鉬鋼板材、鍛件、焊接接頭有較高的低溫韌性和抗回火脆性要求，在材料采購和進(jìn)廠驗(yàn)收時(shí)必須嚴(yán)格控制。（）這臺(tái)氨合成塔的主要工序，包括封頭的成型和恢復(fù)材料性能熱處理、筒節(jié)的成形、關(guān)鍵零部件的加工、焊接、焊后熱處理和無損檢測等技術(shù)含量都很高，施工難度都很大，通過對(duì)工藝的反復(fù)論證和施工過程的精心貫徹執(zhí)行，不僅使該氨塔施工進(jìn)展順利而

12、且保證了氨塔的質(zhì)量，同時(shí)為我公司在高壓容器制造方面積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。（）本設(shè)備制造完畢，各關(guān)鍵尺寸經(jīng)檢查，完全符合設(shè)計(jì)要求，所有焊接接頭焊后經(jīng)無損檢測，無任何返修，一次合格，縱、環(huán)焊縫產(chǎn)品焊接試板的各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)滿足工程標(biāo)準(zhǔn)要求，最后進(jìn)行液壓試驗(yàn)無泄漏現(xiàn)象，滿足設(shè)備使用要求。目前這臺(tái)設(shè)備已安全運(yùn)行年，生產(chǎn)能力符合設(shè)計(jì)要求。用埋弧焊，內(nèi)側(cè)碳弧氣刨砂輪修磨清根后用焊條電弧焊焊接，焊接工藝見表。由于坡口窄且深，每層焊道盡量采用連續(xù)焊，減少焊接接頭，且每一個(gè)引弧點(diǎn)應(yīng)錯(cuò)開。由于施焊期間為冬季，平均氣溫低于，所以考慮到溫度、風(fēng)速等環(huán)境因素的影響，將整個(gè)施工現(xiàn)場周圍設(shè)置防護(hù)棚，保證風(fēng)速不超過規(guī)定的范圍。焊接時(shí)，為消除焊縫中殘余的內(nèi)應(yīng)力，每焊完一層，要對(duì)焊縫進(jìn)行層間錘擊，來保證焊接接頭的質(zhì)量。焊接第一條縱、環(huán)縫前在坡口兩側(cè)設(shè)置標(biāo)記（縱縫設(shè)置兩處，在坡口兩端；環(huán)縫設(shè)置四處，每°設(shè)置一處），焊后經(jīng)測量，縱縫收縮約，環(huán)縫收縮約。為保證設(shè)備的整體尺寸提供了依據(jù)。焊后消氫處理及焊后熱處理為保證焊接接頭的質(zhì)量，每焊完一道焊縫應(yīng)立即進(jìn)行×小時(shí)的消氫處理。在焊接過程中，由于某種原因，必須間斷焊接工作時(shí)，應(yīng)維持焊縫坡口及兩側(cè)范圍內(nèi)始終處于預(yù)熱溫度下