| 天俱时工程科技集团有限公司 河北石家庄 050035 摘 要：以某化工厂156m3 第一水合反应器制作为例，给同类设备制造技术提供了1 套成功经验。 关键词：水合催化剂再生罐；复合板；制造工艺；焊接；无损检测 中图分类号：O643 文献标识码：A 一、设备概况 156m3第一水合反应器为低合金钢与奥氏体不锈钢复合钢制立式 II 类压力容器，支座为裙式支座，内设搅拌系统、栅板支撑、导流 筒与挡板等。主体材料为16MnR/00Cr19Ni10，设备内件为0Cr18Ni9。 设备几何尺寸：DN5000×（20＋ 3）×12647（不含搅拌支架、电 机）。总重约60.725吨，其中不锈钢重量为25.98吨。 本设备按GB150-1998《钢制压力容器》和《压力容器安全技术 监察规程》进行制造、检验和验收。不锈钢复合板焊接按JB/T4709- 2000附录A“不锈钢复合钢焊接规程”有关规定进行。要求复合不 锈钢板焊缝应做100%渗透检测，符合JB/T4730.5标准规定I 级合格。 不锈钢复合钢板不低于JB/T4722《压力容器用爆炸不锈钢复合钢板》 中规定B1级。设备制造完毕后不锈钢酸洗钝化处理。对所形成钝化 膜用兰点法检查，无蓝点为合格。 二、材料 1.钢板 1.1表面精整：热轧再经表面清理，板面不允许有超标缺陷。 1.2.材料供货状态：00Cr19Ni10 钢板固熔退火处理以满足有关材 料标准对力学性能的要求，硬度HV 小于250；0Cr18Ni9 供货状态应 固熔处理后交货；16MnR钢板供货状态应正火处理。 1.3.材料化学成分及力学性能应符合表一所规定的范围 表一 00Cr19Ni10 化学成分（GB4237）% 牌号C Si Mn P S Ni Cr 00Cr19Ni10 ≤ 0.03 ≤ 1.00 ≤ 2.00 ≤ 0.035 ≤ 0.030 8 ～ 12 18 ～ 20 表二 00Cr19Ni10 力学和工艺性能（GB4237） 拉伸试验硬度试验 晶间 腐蚀 固熔 处理 屈服强度 σ0.2（MPa） 抗拉强度 σb（MPa） 延伸率 δ5% HV HB HRB 合格 ≥ 177 ≥ 480 ≥ 40 ≤ 200 ≤ 187 ≤ 90 表三 16MnR 钢板化学成分（GB6654）% 供货状态：正火 牌号C Mn Si P S 16MnR ≤ 0.20 1.20 ～ 1.60 0.20 ～ 0.55 ≤ 0.030 ≤ 0.020 表四 16MnR 钢板力学和工艺性能（GB4237） 板厚（mm） 抗拉强度 σb（MPa） 屈服点 σs（MPa） 伸长率 δ5% 冲击功（V 型） AKV（J） 冷弯试验 b=2a180° ＞ 16 ～ 36 490 ～ 620 ≥ 325 ≥ 21 ≥ 31（0℃时） d=3a ＞ 36 ～ 60 470 ～ 600 ≥ 305 ≥ 21 ≥ 31（0℃时） d=3a 钢板到厂后由材料库管员、材料责任师、检验专检人员共同对 该批材料质量证明书参照上述表与实物逐张检查，重点对钢板表面 质量、几何尺寸、重量等核查无误，由专管材料的相关人员按批号 编写材料代号并移植到钢板，经材料责任师确认并记录后将板存放 于指定的区域并分类存放。 三、制作工艺 1.封头 封头规格为DN5000， 上封头厚度（22+3）mm、下封头厚度 （20+3）mm，材料16MnR+00Cr19Ni10，封头下料，按标准椭圆封头 计算用料：D0=1.223DN+2hK0+2δ 为节约用料，应按排版图划线并经检验员检查无误后再下料， 刨或铣坡口、组对、焊接，对于焊缝的余高（复合板的组合面）打 磨与母材齐平，不允许出现凹陷和麻点等缺陷。复合板的拼焊焊缝 两面均应打磨与母材齐平，不允许出现本条提到的缺陷。 筒节的基层钢板拼焊的焊缝和复层的钢板拼焊的焊缝要求与封 头相同。 基层与复层材料分别按工艺给出排版图，下料后都应有编号， 以免错用造成不必要的损失和窝工。 外协复合钢板，应选择有生产许可主的厂家进行爆炸复合。复 合钢板不低于JB4733-1996《压力容器用爆炸不锈钢复合钢板》中规 定B1 级。 封头的拼接焊缝按照JB/T4746《钢制压力容器用封头》规定执 行，压制成型后对封头焊缝进行100%X射线检测，II 级为合格（详 见封头制造工艺卡） 封头按JB/T4746-2002规定直边高度： 封头总高度公差为（-0.2~0.6）%Di 封头直边高度公差（-5~10）%h 成型后封头最小厚度：上封头≥21.02mm，下封头≥ 19.02mm 封头内表面形状偏差为：外凸不大于1.25%Di；内凹不大于 0.625%Di。 偏差部位不应出现突度，本封头为复合钢板，因封头直径大， 对拼接复合钢板对口错边量应严格控制复合层，不得大于钢板复合 厚度的30%，且不大于1mm。复合钢板的焊接接头应进行渗透检测， 按JB/T4730-2005规定，检测结果Ⅰ级为合格。 2.筒体 筒体总高为6300mm，为保证组对焊接质量，按常规做法与上封 头连接筒体，测量其封头内直径并确定筒节周长尺寸，与下封头连 接及其它筒节均按封头内直径确定下料尺寸，将每代板编上号并记 录材料标记代号，每代板长短宽窄相互一致。按焊接工艺要求铣或 刨出相应坡口，然后按卷圆工艺要求卷制，卷制完成后，可进行固 定点焊，检查错边符合要求后进行该纵缝焊接。在卷板机上进行校 圆直至符合图样要求。 3.裙座组装 裙座根据封头实际周长，并按设计图样配装位置选定尺寸，而 后划线下料、坡口加工、卷制，组焊完毕后与罐体下封头配装，并 注意总图中规定方位相符。 4.工艺接管、法兰、人孔配装 根据设计图样要求与上封头相关的接管、法兰、人孔在上封头 上划线后经操作工、班组技术员和专职检查员确认无误后开孔，将 上封头所有接管、法兰、人孔按焊接工艺卡规定焊接。 四、焊接 不锈钢复合钢板的焊接采用埋弧自动焊（基层）、手工电弧焊 （过渡层）和钨极氩弧焊（复层）焊接工艺。为保证质量应做好以下 几方面工作。 1.焊前准备 1.1不锈钢复合钢板对接接头应采用机械加工（冷加工），铣边 机铣坡口（或刨坡口）。坡口应有利于减少过渡焊缝金属的稀释率。 坡口形式选择对焊接接头质量有直接影响，对本台设备的板厚情况， 应选用不对称Y型坡口。对接接头和角接接头坡口形式应按图一所 示坡口形式： 复合板A、B类焊接接头焊接坡口型式 接管与壳体焊接坡口型式 图一 焊接接头形式 1.2不锈钢复合钢板切割用热加工方法切割和加工坡口时，应避 免切割熔渣溅落在复层上，并对影响焊接质量的切割表面层采用冷 加工方法去除。 1.3用等离子切割坡口时，复层应朝上，从复层开始切割；采用 气割时，复层朝下，从基层侧开始切割。 2.焊接要求 本台设备焊接接头要求做晶间腐蚀试验，为保证复合板的焊接 质量应注意焊接顺序和施焊方法，严格执行规定的操作工艺。 2.1不锈钢复合钢焊接时一般应采用先焊基层焊缝，再焊过度焊 缝，最后焊复层焊缝。焊条必须保证E309L-15中各项指标不超标， 含C 量保证≤0.04%. 2.2过渡焊缝应同时熔合基层焊缝的深度1.5 ～ 2.5mm，并填满 基层焊缝和基层母材，熔合复层母材深度0.5 ～ 1.5mm。过渡焊宜采 用小热输入，反极性，直线运条和多层多道焊。 2.3对不锈钢复层出现返修时，将复层缺陷处全部打磨去掉复层 缺陷后将基层表面去掉1 ～ 2mm的厚度，然后堆焊过渡层和复层， 焊后磨平修光堆焊表面，修复堆焊层上部的化学成分应符合复层的 化学成分或满足使用要求。 2.4组对质量：坡口组对间隙最好为0，一般情况下不应大于 1mm，间隙大易烧穿，使焊接中断，坡口加工应对称均匀，组对时 减少或避免错边，为焊接质量提供良好时机。 2.5焊接采用H00Cr21Ni10 焊丝，手工钨极氩弧焊或电弧焊A002 （E308L-16）焊条进行。定位焊长30~40mm，间距100~150mm，焊 缝两端（始端、终端）应点焊同材质引弧板和熄弧板，保证焊缝端 部质量。 3.焊接工艺参数 表五 复合板A、B类焊接接头 焊层焊材牌号 规格 （mm） 焊接电流 （A） 焊接电压 （V） 焊接速度 （cm/min） 保护气体流 量（L/min） 基层H10Mn2 φ4.0 440-460 33-35 38~40 过渡层A062 φ3.2 110-120 18-20 16~18 复层H00Cr21Ni10 φ2.5 70-90 8-10 6~8 8 表六 00Cr19Ni10接管与壳体焊接接头 焊层焊材牌号规格（mm） 焊接电流 （A） 焊接电压 （V） 焊接速度 （cm/min） 底层A002 φ3.2 100-110 18-20 14~16 填充A062 φ3.2 110-120 20-22 16~18 盖面A062 φ4.0 120-130 20-22 16~18 五、无损检测 执行标准JB/T4730-2005《承压设备无损检测》。 按检验人员提出无损检测部位的委托单按时进行，对拍照之前 发现未经质检系统专职检查员检验焊接接头以及表面的不规则状态， 有妨碍底片上缺陷辨认，有权提出应加以修整，再经专检员检验合 格后进行无损检测。 正确选择线型象质计，并根据照像等级确定射线种类和工业射 线胶片，按射线源、工件和胶片之间的相互位置关系采用透照方法。 为满足无损检测比例的需要，防止漏探对需要射线检测的工件都要 进行有效长度及透照次数等几何条件的计算。 在透照之前应测绘片位图，并标注坐标尺寸和透照部位（贴片位 置），如工件允许应在其表面作出永久性标记，作为对每张底片重新定位 的依据，片位图、工件上的编号与底片编号，三者必须相符。应根据设 备、胶片和增感屏按具体条件制作曝光曲线，并以此选择曝光规范。 为达到规定的底片黑度，曝光量推荐选用不底于15mA，以防止 用短焦距和高电压所引起的不良影响。在无损检测操作时，应严格 按计算出的几何条件和自己制作的曝光曲线选择曝光规范进行检测， 不得凭经验选曝光参数进行操作。 胶片处理、黑度、象质系数、影像识别要求、焊缝质量分级评 定等参照JB/T4730-2005《承压设备无损检测》规定。 六、结束语 156m3水合反应器已于2010年10月建成投用，设备一直运行良 好，经济效益明显，经过生产实践证明该设备加工制造工艺是成功 的，值得推广和应用。 参考文献： [1]GB150-1998《钢制压力容器》 [2]《压力容器安全技术监察规程》 [3]JB/T4722《压力容器用爆炸不锈钢复合钢板》 [4]JB/T4730-2005《承压设备无损检测》 [5]JB/T4709-2000附录A“不锈钢复合钢焊接规程”。 |
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