熱處理設(shè)備內(nèi)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(yīng)力熱處理設(shè)備筒體內(nèi)部支撐管組的應(yīng)用范圍、材料選擇、制作原理、節(jié)約成本以及應(yīng)用前景等內(nèi)容。工裝的廣泛推廣，特別是針對大型厚壁設(shè)備的熱處理有很重要的作用。

關(guān)鍵詞：無縫鋼管；S30408；整體性；比例；推廣

1 應(yīng)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(fā)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(fā)展。這給設(shè)計、制造及其相關(guān)的各個方面帶來技術(shù)和工藝等方面的挑戰(zhàn)。大直徑厚壁設(shè)備的熱處理是個典型的例子。

大多數(shù)設(shè)備需要做焊后消除應(yīng)力熱處理，一般在爐內(nèi)進(jìn)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(yīng)力熱處理。

熱處理時，設(shè)備筒體外部有鞍座支撐，內(nèi)部應(yīng)該有工裝支撐，防止設(shè)備因熱處理發(fā)生變形。

現(xiàn)廠內(nèi)多用普通20#、16Mn碳鋼鋼管支撐，每進(jìn)行一次熱處理，所用材料較多，不夠經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)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(yīng)力熱處理時，對于碳鋼和低合金鋼的焊接件，焊后消除應(yīng)力熱處理溫度為600℃～650℃，且不應(yīng)高于材料最終回火溫度；對于奧氏體鋼焊接件焊后不進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，當(dāng)有特殊要求時熱處理溫度應(yīng)不低于850℃。

在高溫下，碳鋼和低合金鋼的材料強(qiáng)度和剛度已經(jīng)很小或者近乎為0，普通的材料已不能滿足要求，應(yīng)選擇高合金鋼鋼管和弧型板作為內(nèi)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(yīng)力在10MPa以上，能夠滿足支撐的要求。考慮經(jīng)濟(jì)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(shè)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(diǎn)焊與筒體相同材質(zhì)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(yīng)完全貼合。墊板、弧板、支撐管依次連接，支撐于筒體內(nèi)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(jù)筒體的相應(yīng)尺寸，將最小內(nèi)徑的筒體均分兩節(jié)作為基本支撐件，其余短節(jié)根據(jù)筒體內(nèi)徑制作。每根支撐短節(jié)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(dá)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(xiàn)鼓包，影響筒體圓度。局部鼓包會成為壓力容器的薄弱區(qū)，對其安全性和穩(wěn)定性有嚴(yán)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(shè)置在前方。其余兩根立管設(shè)置在筒體內(nèi)接正方形處，斜管在內(nèi)接正方形對角線處，設(shè)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(xù)的內(nèi)件安裝保證了先決條件。內(nèi)部支撐的橫截面圖見示意圖1。

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

對于一端有封頭的筒節(jié)，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(guī)格，可以參照利用碳鋼管做支撐時的規(guī)格進(jìn)行選擇，如φ114.3×6，φ114.3×8，φ114.3×10，φ168.3×6φ273×12等。

4 應(yīng)用前景

廠內(nèi)一直在倡導(dǎo)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(fù)使用于不同直徑的設(shè)備，對于單臺設(shè)備的成本降低也大有益處。若推廣使用，每年可以為廠內(nèi)節(jié)省大量手段用料費(fèi)用。

5 綜述

綜上所述，本文主要介紹了壓力容器內(nèi)部支撐管組的材料選擇，原理介紹等內(nèi)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(yīng)力熱處理，熱處理后的設(shè)備完全滿足制造工藝的要求。這套熱處理用內(nèi)部支撐管組，將配合活動式熱處理組合鞍座完成設(shè)備廠內(nèi)大量熱處理設(shè)備的焊后消除應(yīng)力熱處理。