催化裂化再生器殼體關(guān)鍵制造技術(shù)

楊之華

摘要：本文介紹了催化裂化再生器殼體的關(guān)鍵制造技術(shù)，針對(duì)再生器殼體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及制造過程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，提出了一套切實(shí)可行的制造工藝和質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：再生器殼體;關(guān)鍵部件制造工藝;焊后熱處理;分段運(yùn)輸

21100-R-102再生器是揚(yáng)子石化煉油改造200萬噸/年催化裂化裝置的核心設(shè)備。以往國內(nèi)及國際上大直徑再生器殼體的制造都是分片制作、現(xiàn)場組焊，2012年我公司承接了這臺(tái)再生器殼體的制造任務(wù)后，根據(jù)封頭與錐體的制作要求、設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、改造現(xiàn)場空間緊湊場地緊張、我公司廠房和設(shè)備的能力以及運(yùn)輸路線道路情況，經(jīng)過多次討論形成了21100-R-102再生器殼體的制造技術(shù)方案，共分五段交貨，開創(chuàng)了國內(nèi)國際大直徑再生器殼體分段制造、交貨的先河。該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求高、制造難度大，其制造水平和質(zhì)量的高低對(duì)于催化裂化裝置能否長期、安全、可靠運(yùn)行具有十分重要的意義。對(duì)此，制定了切實(shí)有效的制造工藝和控制措施，并進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，最終解決了多個(gè)制造工藝難題。

1.再生器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要規(guī)格參數(shù)

1.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該再生器殼體由上封頭、上殼體、變徑段、下殼體、下封頭及裙座組成。殼體的AB類焊縫要求100%RT（Ⅱ級(jí)合格）+20%UT（Ⅰ級(jí)合格）;與主裝卸孔相連接的殼體加厚為60mm，與主裝卸孔筒節(jié)、平臺(tái)支架連接板及錨固釘組焊完畢后，需要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理;變徑段與4個(gè)大的工藝管口（57-1/57-2外取熱器催化劑抽出口、58再生催化劑抽出口、59外循環(huán)管催化劑入口）相連接的錐體加厚為60mm，需要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。

1.2主要設(shè)計(jì)參數(shù)

21100-R-102設(shè)備內(nèi)直徑為φ7700/φ12600mm，總高度為40520mm，設(shè)備不計(jì)內(nèi)件的凈重量為370t。

2.關(guān)鍵部件的制造難點(diǎn)及控制措施

2.1.筒節(jié)卷制

因受廠房高度和廠房大門寬度的限制，再生器殼體直徑大，無法在廠房內(nèi)一次卷制成形，采取在廠房內(nèi)卷制成弧板，再運(yùn)至廠房外進(jìn)行組對(duì)焊接成形的方法。

2.11首先按橢圓形封頭、錐體的實(shí)際尺寸確定筒體外圓及板材下料尺寸。

2.12每節(jié)筒節(jié)由幾張定尺鋼板分別卷制成弧板，卷圓采取壓頭的方法，先壓頭再加工縱縫坡口;卷制成形的弧形板立式放置并用工裝進(jìn)行加固以保證弧形板的尺寸。

2.1 3同一節(jié)筒節(jié)立置的幾片弧形板用組對(duì)工裝組對(duì)點(diǎn)焊成單節(jié)筒節(jié)。單節(jié)筒節(jié)組對(duì)時(shí)，每節(jié)筒節(jié)用兩個(gè)內(nèi)撐圓工裝撐在筒節(jié)兩端;組對(duì)過程中控制筒節(jié)縱縫對(duì)口錯(cuò)邊量、筒節(jié)的圓度：同一斷面上最大內(nèi)徑與最小內(nèi)徑之差、端面不平度。

2.2筒體組對(duì)

2.2 1第一段筒體先采用倒裝法立式組對(duì)，每三節(jié)筒節(jié)組對(duì)成一段筒體。每三節(jié)筒節(jié)組對(duì)成的兩大段筒體、裙座筒體自成一段進(jìn)行臥式組對(duì)，一段筒體用吊車吊至滾輪架上放置平穩(wěn)，另一段筒體用吊車吊著組對(duì);將兩大段筒體以及封頭組對(duì)成一整體;焊接時(shí)先焊內(nèi)表面，外側(cè)清根后再進(jìn)行外側(cè)的焊接。

2.2 2其它段兩節(jié)筒節(jié)采用倒裝法立式組對(duì)成一段筒體;有裝卸孔的兩節(jié)筒節(jié)δ=60兩塊弧形板分別卷制成圓弧板;組對(duì)焊接時(shí)控制對(duì)口錯(cuò)邊量，棱角度。無損檢測合格后加防變形工裝與主裝卸孔53進(jìn)行開孔、焊接包括平臺(tái)連接支架、錨固釘?shù)群附油瓿?、熱處理?/p>

2.23筒節(jié)立置的三片弧形板用組對(duì)工裝組對(duì)點(diǎn)焊成單節(jié)筒節(jié)的弧形，兩節(jié)弧形板組對(duì)后再與δ=60的弧板組對(duì)成兩節(jié)筒節(jié)。筒節(jié)組對(duì)時(shí)，內(nèi)撐圓工裝撐在筒節(jié)兩端口處;組對(duì)過程中控制筒節(jié)縱縫對(duì)口錯(cuò)邊量、筒節(jié)的圓度、直線度、棱角度。

2.3DN7700/DN12600錐體制作

2.3 1DN7700/DN12600錐體制作要求和檢驗(yàn)按GB25198-2010 。

2.3 2因運(yùn)輸和資質(zhì)等原因，錐體為整體外購，由封頭廠分三段分片壓制成形，上段分為若干片、中間段為δ=60的4片與δ=38的若干片、下段分為若干片。

2.33上、下段在封頭廠內(nèi)予組裝、中間段因留有余量盡可能進(jìn)行予組裝，合格后運(yùn)輸至指定場地，在鋼平臺(tái)上畫出錐體的內(nèi)外圓的投影圓，并在錐體內(nèi)圓內(nèi)側(cè)及外圓外側(cè)點(diǎn)焊上組裝胎具，每塊錐體的拼板均用弧形工裝與鋼平臺(tái)點(diǎn)焊牢固;上、下段與60mm厚錐體對(duì)接處錐體板切割后坡口成形，錐體板因切割后變形再校形處理。組裝成一錐體并點(diǎn)焊牢固后，上、下再分別與DN12600的筒節(jié)一節(jié)、DN7700的短節(jié)點(diǎn)焊牢固后，從外側(cè)三等分每120°安排一名焊工對(duì)稱焊接錐體以防焊接變形過大，外表面焊接完成后以相同的焊接順序內(nèi)側(cè)再焊接錐體的內(nèi)表面，組對(duì)錐體時(shí)控制對(duì)口錯(cuò)邊量、端面不平度、直線度;焊接后棱角度。

2.4DN12600橢圓形封頭制作

2.4 1因運(yùn)輸和資質(zhì)等原因，DN12600橢圓形封頭為整體外購，封頭廠分片壓制成形，頂圓板分為若干片、圓周板分為若干片，運(yùn)輸至我公司大門外指定場地。

2.4 2在訂貨時(shí)對(duì)封頭廠提出橢圓形封頭板的材質(zhì)、曲率、幾何尺寸、坡口表面質(zhì)量均提出高于標(biāo)準(zhǔn)的要求，并要求在封頭廠進(jìn)行橢圓形封頭板的預(yù)組裝，要求符合GB/T25198-2010標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 3封頭組焊前，對(duì)封頭板進(jìn)行了一系列的檢查、驗(yàn)收和復(fù)驗(yàn)，并用樣板檢查了曲率。

2.4 4在鋼平臺(tái)上畫出封頭的內(nèi)外圓及頂圓板的投影圓，并在封頭內(nèi)圓內(nèi)側(cè)及外圓外側(cè)點(diǎn)焊上組裝胎具，每塊橢圓形封頭的拼板均用弧形工裝與鋼平臺(tái)點(diǎn)焊牢固，組對(duì)頂圓板、周板不得采用機(jī)械方法強(qiáng)力組裝;組裝成一橢圓形封頭并點(diǎn)焊牢固后，從外側(cè)三等分每120°安排一名焊工對(duì)稱焊接，并嚴(yán)格控制工藝參數(shù)以防焊接變形過大，外表面焊接完成后以相同的焊接順序內(nèi)側(cè)清根再焊接封頭內(nèi)表面。

2.5焊接

針對(duì)再生器幾何尺寸大、焊接作業(yè)量大、質(zhì)量要求高、工期要求緊的特點(diǎn)，采用CO2氣電立焊和手工電弧焊相結(jié)合的焊接方法，在保證焊接質(zhì)量、降低成本、縮短工期方面獲得了成功經(jīng)驗(yàn)。

2.5 1再生器殼體的筒體、錐體等的縱焊縫采用了氣電立焊新工藝新技術(shù)。

2.5 2施焊前按NB/T47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》，分別用Q345R試板，厚度為32mm和60mm，進(jìn)行了氣電立焊（EGW）焊接方法的工藝評(píng)定，焊絲采用安泰科技的氣電立焊專用焊絲AT-YJEG50A，規(guī)格1.6mm。

2.5 3評(píng)定的試板經(jīng)RT，結(jié)果為Ⅰ級(jí)。從力學(xué)性能看，完全符合Q345R的性能要求。

2.5 4從焊接工藝評(píng)定來看，EGW焊接低碳鋼和低合金鋼，性能完全能滿足要求。

2.6無損檢測

原設(shè)計(jì)圖紙筒體的縱、環(huán)焊縫無損檢測要求為100%RT+20%UT。如采用RT檢測則防護(hù)難度大，施工監(jiān)護(hù)難度大;嚴(yán)重影響施工進(jìn)度;拍片難度大，不同厚度（δ=30，38，60），且不同位置，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，為保證施工安全和施工進(jìn)度，聯(lián)系設(shè)計(jì)單位經(jīng)設(shè)計(jì)人員同意筒體AB類焊縫采用了衍射時(shí)差法超聲檢測（TOFD），TOFD超聲檢測不受作業(yè)時(shí)間和場地的限制，大大節(jié)約了工期。從技術(shù)方面考慮為保證TOFD檢測效果，確保質(zhì)量，在檢測前期對(duì)幾條焊縫同時(shí)進(jìn)行了RT檢測和TOFD檢測，對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)，比對(duì)結(jié)果表明能確保無損檢測結(jié)果的可靠性。

2.7焊后熱處理

再生器殼體與主裝卸孔相連接部位筒體加厚至60mm，筒體加厚板與主裝卸孔筒節(jié)、平臺(tái)支架連接板及～1000個(gè)錨固釘組焊完畢后，需要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理;變徑段與4個(gè)大的工藝管口（57-1/57-2外取熱器催化劑抽出口、58再生催化劑抽出口、59外循環(huán)管催化劑入口）相連接部位錐體加厚至60mm，錐體加厚板與管口筒節(jié)、錨固釘組焊完畢后，需要進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。

2.7.1最初熱處理的方案是每個(gè)分段分別作為一個(gè)獨(dú)立部件，進(jìn)入熱處理爐內(nèi)進(jìn)行局部爐內(nèi)熱處理。此方案的優(yōu)點(diǎn)是加熱效果較好，但是工期較長;經(jīng)過詳細(xì)的考慮，最終確定用履帶式電加熱片包裹的方式進(jìn)行局部電加熱熱處理。

2.7.2根據(jù)現(xiàn)有加熱溫控設(shè)備以及電源的情況，熱處理相關(guān)人員幾次觀察現(xiàn)場，反復(fù)研討新的電加熱方案，從電源的重新配置，加熱履帶如何固定以及分布等均做了詳細(xì)的安排。為了最大程度上保證電加熱效果，根據(jù)實(shí)際的電源情況，在一塊加厚部件上一次性布滿20片履帶式加熱片（每片10KW），一次性保溫，由于一次性通電用電負(fù)荷太大，采用分兩次通電的加熱辦法。

2.8運(yùn)輸

2.8.1確定制造方案前期，對(duì)揚(yáng)子區(qū)域及周邊可能涉及設(shè)備運(yùn)輸途徑路線進(jìn)行全程勘察，研究道路通行情況，確保安全、順利將設(shè)備運(yùn)輸至目的地。

2.8.2因再生器直徑大、分段運(yùn)輸高度較高，對(duì)再生器五段的運(yùn)輸方案進(jìn)行了細(xì)化，確定運(yùn)輸路線，形成安全、可靠的運(yùn)輸方案。選擇的平板車為全液壓、全升降前后抬運(yùn)方式運(yùn)輸，這樣轉(zhuǎn)彎半徑可減小30%，可操控性極高;確保了設(shè)備安全順利運(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場。

2.8.3裝車前對(duì)每一段的外形尺寸檢驗(yàn)合格后裝車，裝車方位按現(xiàn)場安裝單位提供的圖紙要求。

2.8.4分段處坡口做好防護(hù)，撐圓工裝保留至現(xiàn)場組對(duì)焊接完成后拆除。

結(jié)語

在整個(gè)再生器殼體制造過程中采用多種先進(jìn)技術(shù)、優(yōu)化施工工藝，保證了制造質(zhì)量和施工進(jìn)度，為現(xiàn)場安裝提供了很大的便利，節(jié)省了很大一筆安裝措施費(fèi)。再生器已成功投用多年，至今未發(fā)現(xiàn)有任何問題，表明再生器殼體分段制造的關(guān)鍵制造工藝措施、焊接方法、檢測手段、熱處理及運(yùn)輸方式是切實(shí)有效的，改寫了大直徑再生器殼體只能分片制造、現(xiàn)場組焊的歷史，為今后大直徑再生器殼體分段制造工藝的改進(jìn)和質(zhì)量控制以及分段運(yùn)輸提供借鑒和參考。

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