加氢反应器筒体制造

加氢反应器的筒体制造（一）筒体制造工艺简明流程图选择材料---复检材料---净化处理---矫形---划线（包括展开计算、留余量、排料）---切割加工---筒节的卷制---筒节的组对转配---焊接---热处理---无损检测（二）筒体制造工艺过程卡片1.筒节材检1）筒体用15CrMoR钢板除应满足GB6654-1996规定外，还应符合Ⅱ1572-00-JT中的有关要求；2）材料质证齐全，标记清楚。2.喷砂喷砂清理钢板表面氧化皮3.探伤钢板逐张按JB/T4730.3-2005进行100%UT检测，Ⅰ级合格4.号料1）号筒体下料线，刨边线、检查线，L=12898㎜2)号筒体纵缝试板一对，规格600×120×101㎜5.下料按线气割下料，清除熔渣6.刨坡口按图刨筒体纵环向接头坡口，削边段坡口暂不加工7.探伤坡口进行100%MT检测,按JB/T4730.4-2005中Ⅰ级合格8.筒体成形筒体在美三辊卷板机上冷卷成形，符合图样要求9.装焊纵缝1）组装筒体纵向接头，控制对口错边量≤3㎜2）焊接详见焊接工艺说明书3）带筒体纵缝试板一对4）打磨.清理焊缝表面10.校圆1）退火执行热处理工艺说明书2）筒体在美三辊卷板机上进行校圆，检查几何尺寸，符合GB150的有关规定3）带筒体纵缝试板一对11.喷砂喷砂清理表面氧化皮12.打磨打磨、清理焊缝表面13.探伤1）焊接接头进行100%RT,按JB/T4760.2-2005中Ⅱ级合格2）焊接接头进行100%UT,按JB/T4760.3-2005中Ⅰ级合格3)焊接接头进行100%MT,按JB/T4760.2-2005中Ⅰ级合格14.加工环缝立车加工筒体与封头相焊一端削边坡口，削边尺寸应按封头实际尺寸相配加工。15.探伤环缝坡口进行100%MT检测,按JB/T4760.2-2005中Ⅰ级合格16.组焊环缝1）组装环缝，控制对口错边量≤3㎜2）焊接详见焊接工艺说明书3）打磨、清理焊缝表面4）按热处理工艺进行炉外消氢处理17.打磨打磨、清理焊缝表面18.探伤1）焊接接头进行100%RT,按JB/T4760.2-2005中Ⅱ级合格2）焊接接头进行100%UT,按JB/T4760.3-2005中Ⅰ级合格3)焊接接头进行100%MT,按JB/T4760.2-2005中Ⅰ级合格19.堆焊过渡层1）堆焊过渡层，详见焊接工艺说明书2）按热处理工艺进行炉外消氢处理3）打磨、清理过渡层20.探伤过渡层进行100%PT检测，按JB/T4730.5-2005中Ⅰ级合格21.堆焊筒体表层1）堆焊表层，详见焊接工艺说明书2）测铁素体数3）打磨、清理表层22.筒体探伤1）表层进行100%PT检测，按JB/T4730.5-2005中Ⅰ级合格2）堆焊层及熔合面进行100%UT，符合Ⅱ1572-00-JT中的有关要求3）堆焊层进行厚度检测，符合图纸要求（三）、筒体制造工艺流程具体内容1、选择材料此加氢反应器筒体材料选择15CrMoR。15CrMoR是低合金热强钢，属中温容器板；读法-拾伍铬钼容；对应美标SA387Gr12，“15”是碳含量成分0.15%、“Cr”是成分含有一定化学元素-铬、“Mo”是成分含有一定化学元素-钼、“R”是容器板容的第一个字。15CrMoR特点:钢质纯净：P0.010%、S0.005%、[N]70ppm、[O]15ppm、[H]2ppm、钢中夹杂物总量20ppm的高纯净度钢水。良好的韧性和焊接性。领先的热处理技术：正火、淬火、回火、调质等热处理加工。显著提高钢的塑性和冲击韧性，改善钢材的各向异性。15CrMoR，热处理常采用：正火加回；探伤：II级以上。在550℃以下是，具有较高的持久强度。2、材料的净化原材料在轧制以后以及运输和库存期间，表面常产生铁锈和氧化皮，粘上油污和泥土。经过划线、切割成型、焊接等工序后，工件表面会粘上铁渣，产生伤痕，焊缝及近缝区会产生氧化膜。这些污物的存在，讲影响设备制造质量，所以必须净化。在设备制造中净化主要有以下目的：（1）清除焊缝两边缘的油污和铁锈物，以保证焊接质量。（2）为下道工序做准备，即是下道工序的工艺要求。（3）保持设备的耐腐蚀性。常用的净化方法有：手工净化、机械净化、化学净化和火焰净化四种。封头原坯料采用高速喷出的压缩空气流带出来的高速运动的砂粒冲击工件表面而打落铁锈和氧化膜的方法。这种方法主要用于碳素钢和低合金钢的表面除锈。表二化学成分（重量分数）/%牌号化学成分(质量分数)Wt%CSiMnCrNiMoNbVPSAlt15CrMoR0.12～0.180.15～0.400.40～0.700.80～1.200.45～0.60≤0.25≤0.0103、矫形设备制造所用的钢板、型钢、钢管等，在运输和存放过程中，会产生弯曲、波浪变形或者扭曲变形。这些变形直接影响了划线、切割、弯卷和装配等工序的尺寸精度，从而影响了设备的制造质量，有可能造成误差超差而成为废品，所以当材料的变形超过允许范围时必须进行矫正处理。矫正处理的实质是调整弯曲件“中性层”两侧的纤维长度。最后使全部纤维等长。调整过程中，可以中性层为准，使长者缩短，短者伸长，最后达到与中性层等长。如对弯曲的钢板和型钢施以适当的反向弯曲使之矫形。另外一种方法是以长者为主，把其余的纤维都拉长而达到矫形目的的拉伸法矫形。主要用于断面较小的管材和线材，如有色金属管拉直，但要注意其延伸率。常用的矫正方法有手工矫形、机械矫形和火焰加热矫形三种。3、划线（1）、展开计算（a）展开前的形状及尺寸（b）展开后的形状及尺寸图一筒节展开已知：H=3854mm、Dg=3600mm、δ=95mm则有：Dm=Dg+δ=3600+90=3690mm(1-1)L=π×Dm=3.14×3690=11602.3mm(1-2)h=H=3854mm（2）、留余量（a）、筒体卷制的伸长量：与被卷材质、板厚、卷制直径的大小、卷制次数等条件有关，而本次采用冷卷，钢板冷卷的伸长量较小，约为7～8mm。（b）、主要考虑内容为机加工余量和热切割加工余量，见下表：（3）、焊缝变形量对于尺寸要求严格的焊接结构件，划线时要考虑焊缝变形量（焊缝收缩量），可以查相关的标准。对于简单结构在自由状态下进行电弧焊接时，也可以对焊缝收缩量等变形进行大致的估算。实际用料线尺寸=展开尺寸-卷制伸长量+焊缝收缩量-焊缝剖开间隙+边缘加工余量切割下料线尺寸=实际用料线尺寸+切割余量+划线公差（4）、划线公差长度L和宽度h如图二所示，对角线之差不大于1mm，两平行线的不平行度不大于1mm，若考虑相对长度、宽度的关系则更为完善。一般情况下划线公差也可以考虑为制造公差的一般。（5）、排料筒体排料的要求：（a）、每节筒节，其纵向焊缝数量，公称直径Dg不大于1800mm时，拼接焊缝不多于2条；公称直径Dg大于1800mm时，拼接焊缝不多于3条；（b）、每一节筒体的纵向焊缝中心线间的弧长不应小于300mm，见图三（a）；（c）、相邻筒体的纵向焊缝与筒体纵向焊缝应互相错开，并且两焊缝中心间的弧长不得小于100mm，见图三（b）；（d）、最短筒节长度不应小于300mm;（6）、筒节弯卷的设计和计算（a）、直边预弯1X$预弯是筒节成型的一个关键工序，制造完成预弯模具后将下料钢板放在油压机上进行预弯工序。为了保证预弯曲率的一致性，在钢板两端进行每隔50mm划线工作，每次压机的下压点均落在线上，而且保证每次的压力大小均等。预弯成型后预制样板进行检查，间隙保证小于0.5m（b）、直边预留留一部分直边，此方法浪费直边部分钢材，而且工艺麻烦，适用于单台装备制造或筒节制造精度要求较高的情况。所以通常采用第一种的方案，直直边预弯。（c）、筒节弯卷的回弹估算弯卷钢板在辊子压力下既有塑性弯曲，又有弹性弯曲，故钢板卸载后，会有一定的弹性回复，即回弹。筒节在热弯卷时，回弹量很小，不予考虑。只要掌握好筒节的下料尺寸，使弯卷钢板两端面刚好闭合即可，直至钢板温度下降到500℃以下为止。但是，在冷弯卷时，钢材的强度越大，回弹量越大。为了尽量控制回弹量，冷弯卷时要过卷。同时，在最终成行前进行一次退火处理。冷卷回弹量的计算筒节回弹前的内径Dn1可按下式估算：Dn1=（1-2Koσs/E）Dn/1+K1σSDn1/Eδ（2-1）过卷量△l可按下式计算：△l=π（Dn-Dn1）/2(2-2）式中Dn——筒节内径，3600mmσs——钢材屈服极限，MPaE——钢材弹性模量，MPaK1——钢板界面形状系数，矩形K1=1.5δ——钢板厚度，90mmKo——钢材相对强化模数，16MnR钢材的Ko=5.8查阅标准，得σs=345MPa，E=200GPa.根据设计数据，筒节回弹前的内径Dn1={（1-2×5.8×345）×0.000005/（1+1.5×345×Dn1）}÷（200000×90）×3600得Dn1=3879.6mm过卷量△l=π（Dn-Dn1）/2=3.14×(4000-3879.6)/2=189.1mm3）筒节弯卷成形预弯工序结束后即采用对称式三辊卷板机进行筒节的成型工序。为保证卷圆的质量及椭圆度指标，按照工艺要求规定卷板机下压成型的次数在6次以上，保证椭圆度在5mm以内。6、装焊纵缝焊接基本金属为15CrMoR，筒体规格φ4000×164mm，所要求的焊工资格代号SAW-1G(K)-07/09,焊接方法为埋弧自动焊，焊接姿势为平焊，焊接材料为R307C(点焊)，焊丝H08CrMoC，焊剂SJ110.工艺要求：预热温度≥120℃，层间温度控制在（120--250）℃，后热温度及时间（300--350）℃×2hr，坡口加工方法为机加工坡口，清除油锈，清根方法为碳弧气刨并打磨，焊缝外形要求为焊缝与母材圆滑过渡，e≤2，并打磨平齐。焊后采用SR热处理,并进行100%UT、RT、MT检测,分别按JB/T4760.3-2005中Ⅰ级合格、JB/T4760.2-2005中Ⅱ级合格、JB/T4760.2-2005中Ⅰ级合格。7、筒体内壁堆焊1、工艺参数的控制影响带极电渣堆焊质量的工艺参数最主要的有焊接电压、电流和焊接速度，其次还有干伸长，焊剂层厚度，焊道间搭接量、焊接位置等。①控制焊接电压，当电压太低，有带极粘连母材的倾向。电压太高，电弧现象明显增加，熔池不稳定，飞溅也增大，推荐的焊接电压可在20～30V之间优选。②焊接电流增加，焊道的熔深、熔宽、堆高均增加，而稀释率略有下降，但电流过大，飞溅会增加。不同宽度的带极应选择不同的焊接电流，对φ75mm×0.4mm的带极，电流可在1000～1300A之间优选。③随着焊接速度的增加，焊道的熔宽和堆高减小，熔深和稀释率增加，焊速过高，会使电弧发生率增加，为控制一定的稀释率，保证堆焊层性能，焊接速度一般控制在15～17cm／min。④带极电渣堆焊时，母材倾角会影响稀释率和焊道成形，采用水平位置或稍带坡度（1º～2º）的上坡焊为宜。⑤带极电渣堆焊热输入较高，故一般用于堆焊50～200mm的厚壁工件。2、堆焊原理石油化工行业的加氢反应器、原流合成塔、煤液化反应器及核电站的厚壁压力容器等内表面均需大面积堆焊耐高温，抗氧及硫化氢等腐蚀的不锈钢衬里。带极电渣堆焊是利用导电熔渣的电阻热熔化堆焊材料和母材的，除引线阶段外，整个堆焊过程应设有电弧产生。堆焊技术可以改变零件表面的化学成分和组织结构,强化机械零件表面或修复磨损和崩裂部分，为材料表面改性，完善其性能,延长零件的使用寿命,具有重要的经济价值.常用的工艺方法有:手工电弧堆焊、振动电弧堆焊、氧-乙炔焰堆焊、等离子堆焊等。几种堆焊方法特点比较石油化工行业的加氢反应器、原流合成塔、煤液化反应器及核电站的厚壁压力容器等内表面均需大面积堆焊耐高温，抗氧及硫化氢等腐蚀的不锈钢衬里。带极电渣堆焊是利用导电熔渣的电阻热熔化堆焊材料和母材的，除引线阶段外，整个堆焊过程应设有电弧产生。堆焊技术可以改变零件表面的化学成分和组织结构,强化机械零件表面或修复磨损和崩裂部分，为材料表面改性，完善其性能,延长零件的使用寿命,具有重要的经济价值.常用的工艺方法有:手工电弧堆焊、振动电弧堆焊、氧-乙炔焰堆焊、等离