浅谈大开孔嵌入式补强在催化裂化中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈大开孔嵌入式补强在催化裂化 中的应用 摘 要：开孔补强是压力容器制 造中的常见结构，本文对压力容器制造 中常见的补强方法进行总结，并通过实 例介绍了嵌入式补强的应用及组焊工艺。 中国论文网 /4/view-12707633.htm 关键词：压力容器；开孔补强； 嵌入式补强 在压力容器的设计中，由于结构 的要求，常常要在容器上开孔和连接接 管。开孔的结果，不但会削弱容器的强 度，而且在开孔的附近会造成很高的局 部应力。加上制造材料的材质和制造方 面的缺陷等综合因素的影响，失效往往 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 开始于开孔的边缘处，往往成为容器破 坏的一个重要原因，必须引起十分重视。 因此，针对大开孔且开孔接管上常作用 有较大的集中载荷时，需要进行合理的 补强，才能保证其在生产中正常安全的 使用。 1 补强的结构形式 1.1 补强圈补强。补强材料一般 和壳体相同，补强圈与壳体很好的贴和， 所有焊缝必须紧密焊接，为便于焊后检 验压缩空气试漏，在补强圈上应开小孔 并攻丝（M10） 。 1.2 整体锻件补强。此种结构补 强金属集中于开孔应力最大的部位，应 力集中系数最小。焊缝均为对接焊，并 使焊缝及其热影响区离开最大应力区的 位置。故抗疲劳性能好，若采用密集补 强形式，又加大了过度圆角半径，应力 集中系数更小，但锻件补强需机械加工 量大、成本高、制作难度大。 1.3 厚壁接管补强。厚壁接管补 强是一种非常好的补强方法，它以工程 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 造价低、便于施工及适用范围广等优点， 得到了广泛应用。然而厚壁管补强也有 一定的局限性，即当厚壁管的厚度达到 壳体厚度的 1.75 倍且仍然不能满足补强 要求时，如果还是采用增加厚壁管厚度 的方法，则对开孔补强的作用不大，此 时需要采用增加壳体厚度和厚壁管厚度 的补强方法。 2 厚壁接管补强应用及组焊工艺 选用 2.1 某石化公司总承包的 150 万 吨/年催化裂解制乙烯装置中的再生器便 使用了此种补强型式，如图 2.1 所示。 采用此种补强形式在保证补强要 求的同时大大节约了成本，也避免了锻 件采购周期长的缺点。由于此台再生器 采用的是密集式嵌入补强，因此，选取 补强板的组焊工艺就成了新的问题。 2.2 方案论证 2.2.1 常规施工方案。设备筒 体基板分片卷制成筒节，采用正装法组 对、焊接；嵌入补强板单独下料，卷 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 制成型后与大接管进行组焊；将组焊 成整体的补强板与接管进行热处理，消 除角焊缝处焊接应力；设备筒体整体 成型后，在壳体补强板处划线、开孔， 将补强板与接管整体嵌入壳体。经论证， 此种施工方法不够合理，首先，材料利 用率低。由于此装置中再生器多达 13 块嵌入补强板，且最大补强板尺寸为 58004400mm，最小补强板尺寸为 14401277mm，若采用常规方法，其材 料利用率最多为 80%，浪费过大。其次， 现场安装施工难度大。再生器中 N5 管 口处补强板与接管整体重近 40t，其开 孔标高位于 EL.28973 处，待设备筒体 整体组焊完成后开孔组对补强板与接管 难度过大，必须有大型吊车配合，施工 人员也必须在高空作业。壳体上开孔若 不合适，必须利用气割逐步调整。最后， 焊接应力集中区过多。如图 2.2 所示， 图中云线处均为焊接应力的集中点。 2.2.2 论证后施工方案。设备壳 体排版时将嵌入补强板与基板整体考虑， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 在避免出现十字焊缝的前提下保证基板 与补强板的环向焊缝齐平，以减少应力 集中区，如图 2.3 所示。 2.2.2.1 壳体分片卷制。按照以往 设备制造的工序，每带筒节须整体进行 卷制，最后将每带筒体进行组焊，以保 证整个设备的圆度及直线度要求。但由 于目前国内制作水平的限制，无法完成 薄厚板的同时卷制，对此我们进行分片 卷制、分片组对的工序，分别成型后采 用正装法进行组对焊接。 2.2.2.2 改进后施工方案存在的技 术难点。排版需精准。论证改进后方 案对整个设备的排版要求极高，首先， 排版需考虑大开孔补强板在整个设备壳 体中所处的位置不能改变，由于补强板 所处位置基板不进行预制，因此其尺寸 必须精确。若是同一厚度的弧板进行对 接，其下料尺寸可以控制，但此装置中 的“两器”嵌入补强板与基板不等厚，所 以在排版计算下料尺寸时就必须进行板 厚处理，将其换算为同一厚度进行下料。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 各处薄厚板坡口、削边的唯一性。由 于此装置中再生器壳体处有大量开孔嵌 入式补强，各处根据板厚的不同，其削 边处理也不相同，再生器 12000mm段 排版后就出现在大量不等厚弧板的对焊。 此段各弧板的削边型式及坡口型式便具 有唯一性。 坡口的唯一性体现在不同板厚之 间坡口型式选取的不同，壳体基板与嵌 入式补强板坡口型式选取。 削边