高壓塔的制造質量控制

李曉犇 張顯景 趙朋

摘 要：某化工企業(yè)高壓塔，工作壓力1.6MPa，直徑3m，總高度54m，對塔體直線度和塔盤水平度要求高。本文主要介紹了該高壓塔的主要結構、技術參數(shù)，對其制作過程中筒體、封頭的成型、組焊工藝方法及塔盤的安裝制作進行了嚴格的控制，最終達到了質量要求。

關鍵詞：高壓塔;直線度;水平度;塔盤

1 高壓塔的結構特點及技術參數(shù)

高壓塔為裙座自支承塔設備，主體材料為低合金鋼Q345R。設備由裙座、上下封頭、內(nèi)支撐及外部附件組成，塔體上有7個人孔和25個工藝管口及預焊件等組成，塔體內(nèi)由80層塔盤支承件，是典型的塔器結構。高壓塔主要技術參數(shù)見下表1。

2 制造與組裝難點

塔器制造的質量控制中，最難控制指標是塔體直線度和塔盤水平度。原因如下：

①設備直徑大、高度長，各筒節(jié)的幾何尺寸控制難度大，塔體直線度的控制較為困難，塔體的直線度直接影響塔內(nèi)件的整體水平度;②塔盤水平度決定塔盤效率和工藝運行的質量，決定塔盤的持液量和流動性，影響塔盤上液層高度、氣相分布均勻程度，進而影響塔盤效率和分離精度，決定分離產(chǎn)品的質量。因此，塔盤的水平度是衡量塔器質量的重要指標。

3 塔體直線度的控制

設計要求塔體圓度允差為≤25mm，任意3000mm長塔體直線度偏差≤3mm，塔體總直線度偏差≤37mm，塔體安裝垂直度允差為30mm。實際工作中，重點從下料、組對、焊接三個方面控制直線度。

3.1 下料環(huán)節(jié)的質量控制

塔體直徑為3000mm，塔體壁厚為26mm。下料時，按塔體中徑加上計算，即9506mm。筒節(jié)在卷板機上采用多次成型的方法，盡量減小殘余應力的產(chǎn)生，滾制成型后組焊，為確保塔體的直線度要求，筒節(jié)嚴格控制圓度，同時，還須進行二次劃基準線。

3.2 組對環(huán)節(jié)的質量控制

為確保塔體的直線度、長度公差，每二節(jié)或三節(jié)筒節(jié)組焊檢測直線度任意3000mm長塔體直線度偏差≤3mm、橢圓度公差，確認合格后，同時加工兩端面及坡口。然后，分四段進行組焊，并將每段的接管法蘭組件及內(nèi)、外附件均組焊好。為了保證塔體的圓度，預先制作預彎模，以備塔體筒節(jié)圓度不能保證時用來校圓。

3.3 焊接環(huán)節(jié)的質量控制

塔體上、下部環(huán)縱縫布局，外部加強圈、內(nèi)部支撐圈的安裝位置錯開塔體環(huán)縫一定距離。在分段塔體上先劃0°、90°、180°、270°與塔軸線平行的4條中心線。按圖紙管口方位定各接管中心和劃出其開孔線，封頭拼縫與筒節(jié)及筒節(jié)與筒節(jié)之間距離≥100mm，以滿足接管開孔與筒體縱環(huán)縫間距≥50mm的質量要求。

①塔體環(huán)焊縫焊接時，嚴格控制線能量，按照焊接工藝執(zhí)行，防止塔體變形。在焊接過程中，重點關注塔體直線度變化。如發(fā)現(xiàn)焊接變形，立即停止在塔體彎曲的凹側環(huán)縫的焊接，從凸側開始連續(xù)焊接，能有效改善塔體的直線度，達到控制塔體直線度的目的;②吊裝前，采取十字形或米字型臨時加固措施，防止變形;③出廠前，焊接臨時吊耳部位加設剛性支撐，防止吊裝運輸過程中塔體的變形。

4 塔盤水平度的控制

塔盤板的平面度和水平度對塔器工藝運行質量影響較大，所以支撐圈的水平度對塔板效率有重要影響。塔盤間距是影響塔盤操作的工藝尺寸，同時也影響著降液板底端與受液盤表面之間的距離，此距離對液體阻力、液體停留時間和液位都有一定影響，因此對支撐圈的組裝焊接要求非常高。支撐圈與塔壁焊接后，其上表面在300mm弦長上的局部平面度公差為1mm，整個支撐圈的上表面水平度公差為±4mm，相鄰兩層支撐圈的間距（上表面到上表面）公差為±3mm，任意兩層支撐圈的間距公差在20層內(nèi)為±10mm。由此，保證支撐圈的水平度是問題的關鍵所在。

4.1 基準的確定

各段塔體采用同一基準位，用多點（8點）劃線方法劃出各支撐圈位置。劃線時以每段第一支撐圈為基準圓，基準圓作為支撐圈劃線的基準，在塔內(nèi)、外給以永久的明顯標記，使支撐圈的劃線及焊接有基準，并可以作為檢查和吊裝的基準。然后，在塔互相垂直的兩個方向上，在塔體內(nèi)、外各劃2條直線（兩線錯90°），便于安裝時找中心及找垂直度。這2條直線同時與塔內(nèi)每一層塔盤垂直，在滿足垂直度要求的同時，也保證了塔盤的水平度要求。

4.2 塔盤支撐圈的組對

塔盤支承件嚴格以筒節(jié)端口加工線為基準劃線并組對，以確保其塔盤的平面度公差要求。降液板、受液盤連接板利用下裝同定板組對，以確保各連接尺寸的準確性。為減小局部高應力，避免結構形狀的突然變化，塔體的對接接頭表面磨至與母材齊平，接管端部焊后應打磨成圓角，呈圓滑過渡。降液連接板與塔體和支撐圈組對時應采用定位模板來保證其相對位置的準確。將筒體內(nèi)部表面打磨干凈后，將支撐圈、受液盤、受液盤連接板、液封盤、液封盤連接板、降液板等依次組裝到殼體上。

支撐圈點固后，檢查其方位、間距、水平度及與塔壁的垂直度。組對時均以支撐圈上表面為準。安裝前，為保證支撐圈與塔體內(nèi)壁緊密貼合，再次利用支撐工具將支撐圈附近頂圓，以有利于支撐圈焊后減少筒體變形。塔內(nèi)件組焊完畢后，組焊接管及塔體預焊件，同樣是以加工好的端口平面為基準劃線。沿周向分段退步對稱焊接支撐圈、受液盤等和殼體之間角焊縫1遍，對稱交錯焊接受液盤連接板、液封盤連接板、降液板、降液板連接板等。對于降液板、降液板連接板和殼體之間角焊縫，采取分段退步焊。塔內(nèi)件支撐圈裝焊完畢后，檢驗塔體橢圓度、支撐圈水平度及間距。

5 結束語

通過制定合理的制造工藝質量控制措施并嚴格落實，較好地解決了塔體組對、焊接、確保支撐圈水平度等過程中出現(xiàn)的問題。該高壓塔設備交付使用后，運行良好，各項性能指標均達到設計要求。