加氢反应器整体制造工艺设计整理.doc

加氢反应器制造工艺设计一：加氢反应器的设计背景工程科学是关于工程实践的科学基础，现代过程装备与控制工程是工程科学的一个分支，因此，生产实习是工科学习的重要环节。在兰州兰石集团实习期间，对化工设备的发展前景和各种化工容器如反应釜、换热器、储罐、分液器和塔器等的有所了解和学习。生产实习的主要任务是学习化工设备的制造工艺和生产流程，将理论知识与生产实践相结合，理论应用于实际。因此，过程装备与检测的课程设计的设置是十分必要的。由于我们实习的加工车间正在进行加氢反应器的生产，而加氢反应器是石油化工行业的关键设备，其生产工艺和设计制造在化工设备中具有显著的代表性，为此，选择加氢反应器这一典型的化工设备作为课程设计的设计题目。二：加氢反应器的主要设计参数 1：引用的主要标准及规范 国家质量技术监督局颁发的压力容器安全技术监察规程（99）版 GB150-1998 钢制压力容器 GB6654-1996 压力容器用钢板（含1、2号修改单） JB4708-2000 钢制压力容器焊接工艺评定 JB/T4709-2000 钢制压力容器焊接规程 JB4744-2000 钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验 JB/T4730-2005 承压设备无损检测 JB4726-2000 压力容器用碳素钢和低合金钢锻件 JB4728-2000 压力容器用不锈钢锻件 GB/4237-2007 不锈钢热轧钢板和钢带 GB/T3280-2007 不锈钢冷轧钢板和钢带 GB/T3077-1999 合金结构钢 GB/T14976-2002 流体输送用不锈钢无缝钢管 JB/T4711-2003 压力容器涂敷与运输包装2 主要技术参数表一设计压力5.750.1MPa设计温度375177最高工作压力4.88MPa最高工作温度343容器类别三类容器容积78.2立方米腐蚀裕量0水压试验立式7.47卧式7.55MPa盛装介质石脑油、油气、氢气、硫化氢主体材质15CrMoR3 结构特点该加氢精制反应器为板焊结构，其内径4000，壁厚98，由2节组成；封头内半径2022，壁厚78，总重量94550Kg。整个容器位于裙座圈上，总高度约14011，容器内壁（包括封头、筒体、法兰以及接管和弯管）全部堆焊309L+347 不锈钢，反应器设有油气进出口、催化剂卸料口、冷氢进口、热电偶口、人孔等接管孔，所有接管均采用整体补强结构，裙座采用对接结构，各接管密封采用八角垫结构，设备上下各有一个弯管。容器内部焊有凸台（一周），安装有冷氢盘、分配盘等内件。4 使用特点及需解决的问题由于热壁加氢反应器是在高温、高压、临氢及硫和硫化氢介质条件下使用的，因此决定了该设备在使用过程中将会出现：氢腐蚀、氢脆、高温高压硫化氢腐蚀、硫化物应力腐蚀开裂、堆焊层的剥离、CrMo五钢的回火脆性破坏等问题。5 材料要求5.1 锻件和钢板用15CrMo钢硬是采用电炉冶炼加炉外精炼炉精炼，和真空脱气等工艺方法生产的本质细晶粒镇静钢5.2 钢板和锻件均应进行正火（允许加速冷却）加回火热处理，热处理工艺应根据材料化学成分和截面尺寸大小由钢材生产厂确定，冷却速度的大小以保证达到力学性能的要求为原则5.3 材料力学性能试板应进行模拟焊后热处理，即模拟制造过程中壳体材料可能经历的最大程度的焊后热处理（Max.PWHT）和最小程度的焊后热处理（Min.PWHT），包括所有482以上的中间和最终焊后热处理过程，其热处理工艺为：封头 热成形 （900-950） 90分钟正火 910120分钟 回火 690150分钟，空冷 热成形 （900-950） 30分钟正火 9104050分钟回火 6906070分钟 5.4 筒体 封头用15CrMo钢板除应满足GB6654-1996（含1、2号修改单）的规定外，尚应满足技术条件的要求5.5 钢板的化学成分符合下表二的规定，熔炼分析按炉（灌）号取样，成品分析按轧制张张取样（可以从室温拉伸试验断裂后的试样上切取），按GB/T223标准规定 表二 15CrMoR钢板的化学成分 （Wt%）化学成分CSiMnPSCrMoCuNiSn熔炼分析0.050.170.150.400.400.650.0100.0100.801.150.450.600.200.200.012成品分析0.040.170.130.450.400.650.0120.0120.741.210.400.650.200.250.0155.6 15CrMo钢板经正火加回火热处理，再经模拟焊后热处理后的力学性能应符合下， 力学性能试验按轧制张逐张进行，其取样位置，试样数量及热处理状态应符合下表四的规定序号试验项目单位力学性能值1室温拉伸强度MP4505852室温屈服强度室温延伸率室温断面收缩率MP2753%224%45515720夏比冲击功J三个试样平均值41一个试样最低值316室温弯曲实验高温屈服强度d=2a，弯曲180无裂纹7MP204 表三 15CrMoR钢板的力学性能 5.7 钢板生产厂必须以试板进行正火加回火加模拟焊后热处理其各项性能均应满足本技术条件的要求5.8 钢板应按JB/T4730.3-2005的规定进行超声检测，必须进行100%扫查，验收标注为级5.9 总图三： 方案论证过程条件 加氢反应是可逆、放热和分子数减少的反应，根据吕查德里原理，低温、高压有利于化学平衡向加氢反应方向移动。加氢过程所需的温度决定于所用催化剂的活性，活性高者温度可较低。对于在反应温度条件下平衡常数较小的加氢反应（如由一氧化碳加氢合成甲醇），为了提高平衡转化率，反应过程需要在高压下进行，并且也有利于提高反应速度。采用过量的氢，不仅可加快反应速度和提高被加氢物质的转化率，而且有利于导出反应热。过量的氢可循环使用。 常用的加氢反应器有两类：一类用于高沸点液体或固体（固体需先溶于溶剂或加热熔融）原料的液相加氢过程，如油脂加氢、重质油品的加氢裂解等。液相加氢常在加压下进行，过程可以是间歇式的，也可以是连续的。间歇液相加氢常采用具有搅拌装置的压力釜或鼓泡反应器。连续液相加氢可采用涓流床反应器或气、液、固三相同向连续流动的管式反应器。另一类反应器用于气相连续加氢过程，如苯常压气相加氢制环己烷、一氧化碳高压气相加氢合成甲醇等，反应器的类型可以是列管式或塔式。工业应用 加氢过程在石油炼制工业中，除用于加氢裂化外,还广泛用于加氢精制,以脱除油品中存在的含氧、硫、氮等杂质，并使烯烃全部饱和、芳烃部分饱和，以提高油品的质量。在煤化工中用于煤加氢液化制取液体燃料。在有机化工中则用于制备各种有机产品，例如一氧化碳加氢合成甲醇、苯加氢制环己烷、苯酚加氢制环己醇、醛加氢制醇、萘加氢制四氢萘和十氢萘（用作溶剂）、硝基苯加氢还原制苯胺等。此外，加氢过程还作为化学工业的一种精制手段，用于除去有机原料或产品中所含少量有害而不易分离的杂质，例如乙烯精制时使其中杂质乙炔加氢而成乙烯；丙烯精制时使其中杂质丙炔和丙二烯加氢而成丙烯；以及利用一氧化碳加氢转化为甲烷的反应，以除去氢气中少量的一氧化碳等。 四：制造工艺设计.选材在高温、高压下，氢与钢材中的碳原子能化合生成甲烷，使钢材变脆,称为氢蚀。故高压加氢的反应器,必须采用合金钢材。氢是易燃、易爆物质，加氢过程必须考虑安全措施。 在石油加氢装置中Cr-Mo系低合金耐热抗氢钢得到广泛的使用。钢15CrMoR（相当于1Cr-0.5Mo）在500550有较高持久强度，长期运行也无石墨化倾向，在石油化工中允许使用温度为350500，有抗氢要求使用下限温度。1.11 15CrMoR属低碳珠光体耐热钢，有利于工艺性；1.12组织中的铁素体份额高，限制其强度级别为300MP；1.13 钢材中0.5%的Mo提高组织稳定性；1.14 Cr起固溶强化作用，同时组织石墨化倾向。从操作工况看，该加氢反应器的基材选15CrMoR即满足要求。封头堆焊层的选择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。随着压力容器日趋大型化、高参数化，促使堆焊技术向更优质更高效的方向发展。带极电渣堆焊技术具有比带极埋弧难焊更高的生产效率、更低的稀释率和良好的焊缝成形等优点，得到迅速发展和较普遍的应用。.油气入口制造工艺过程.1 装焊人孔盖与塞管 1装焊人孔盖(-23-1)与第一段弯管L50 2焊接人孔盖与塞管 3炉外消氢，按热处理工艺 4打磨焊接接头.2探伤 1 焊接接头进行100%RT，按GB/T4730.2-2005中级合格 2 焊接接头进行100%UT，按GB/T4730.3-2005中I级合格 3 焊接接头进行100%MT，按JB/T4730.4-2005中级合格.3堆焊过渡层 1堆焊过渡层，详见焊接工艺说明书 2炉外消氢，按热处理工艺 3打磨过渡层.4探伤 1 过渡层进行100%PT，按JB/T4730.5-2005中级合格.5堆焊表层 1 堆焊表层，详见焊接工艺说明书 2 测铁元素体数 3 打磨表层.6探伤 1表层进行100%PT，按JB/T4730.5-2005中级合格 2堆焊层及熔合面进行100%UT，符合1573-00.JT 3堆焊层进行厚度检测，符合图纸要求.7装焊塞管 1装焊第二段塞管(40) 2焊接 3炉外消氢，按热处理工艺 4打磨焊接接头.8探伤 1 焊接接头进行100%RT，按GB/T4730.2-2005中级合格 2 焊接接头进行100%UT，按GB/T4730.3-2005中I级合格 3 焊接接头进行100%MT，按JB/T4730.4-2005中级合格.9堆焊过渡层 1堆焊过渡层，详见焊接工艺说明书 2炉外消氢，按热处理工艺 3打磨过渡层.10探伤 过渡层进行100%PT，按JB/T4730.5-2005中级合格.11堆焊表层 1 堆焊表层，详见焊接工艺说明书 2 打磨表层.12探伤 1表层进行100%PT，按JB/T4730.5-2005中级合格 2堆焊层及熔合面进行100%UT，符合1573-00.JT 3堆焊层进行厚度检测，符合图纸要求.13划线 画出弯管端口的加工线及检查线.14趟坡口 按图加工弯管坡口.15 探伤 坡口进行100%MT，按JB/T4730.4-2005中级合格.16装焊法兰 1装焊油气入口接管法兰(-23-4) 2焊接 3炉外消氢，按热处理工艺 4打磨焊接接头.17探伤 1 焊接接头进行100%RT，按GB/T4730.2-2005中级合格 2 焊接接头进行100%UT，按GB/T4730.3-2005中I级合格 3 焊接接头进行100%MT，按JB/T4730.4-2005中级合格.18堆焊过渡层 1堆焊过渡层，详见焊接工艺说明书 2炉外消氢，按热处理工艺 3打磨过渡层.19探伤 过渡层进行100%PT，按JB/T4730.5-2005中级合格.20 堆焊表层 1 堆焊表层，详见焊接工艺说明书 2 打磨表层.21探伤 1表层进行100%PT，按JB/T4730.5-2005中级合格 2堆焊层及熔合面进行100%UT，符合1573-00.JT 3堆焊层进行厚度检测，符合图纸要求.22装焊吊耳 1按图装焊吊耳 2焊接 3打磨焊接接头表面.23探伤 焊接接头进行100%MT，按JB/T4730.4-2005中级合格.24 最终热处理 油气出口管进行最终热处理.25喷砂 油气出口管进行喷砂处理，清除表面氧化皮.26 打磨 打磨气体出口弯管外表面.27 探伤测HB 按1572-00JT中的要求对油气出口管进行UT.MT.PT.HB检测。测焊接接头硬度，HB225.28堆焊表层 堆焊法兰及人孔盖密封面表层.29加工 加工法兰及人孔盖密封面.30探伤测HB 按1572-00JT中的要求对密封面表层进行UT.MT.PT.HB检测。测法兰及人孔盖密封面硬度HB1703 上封头的制造工艺设计3.1 上封头的制造工艺过程3.1.1 备料 1封头用15CrMoR钢板除应满足GB66541996及2号修改单的规定外，还应符合1572-00-JT中的有关规定 2 材料质证齐全，标记清楚3.1.2 复验 1表面质量，材料标记 2化学成份（按炉）分析Cr含量0.80%1.15%，P0.010%，S0.010%，(Si%+Mn%)1.2%，H2ppm O35ppm N80ppm 3力学性能（按批） a.常温拉伸试验：（最大模拟焊后热处理） b.高温拉伸试验：（最大模拟焊后热处理） .夏比冲击试验： （最大模拟焊后热处理）e.冷弯试验： （最小模拟焊后热处理）R180 d=3a（无裂纹） f.金相检验，晶粒度按ASTM E112进行6级。按压力容器用钢板材料说明书，在钢板的长度头部或尾部处，在钢板1/2厚度处和离钢板表面1.6mm处取样作上述力学性能试验。3.1.3 喷砂 喷砂清理表面氧化皮3.1.4 探伤 钢板应逐张按JB/4730.3-2005进行100%UT检测，级合格，若来料UT合格，塔内可不进行次序3.1.5 号料 1 号封头的下料线及拼缝线如图所示 2 号封头母材试板一块，规格78240600 3 号拼缝试板两块，规格78120600 （注：此试板也可从端部余量上切取）3.1.6 下料 按线气割下料，清除熔渣3.1.7 刨坡口 按图刨封头拼缝坡口3.1.8 探伤 拼缝坡口进行100%MT，按JB4730.4-2005中级合格3.1.9 装焊拼缝 1 组焊封头拼缝 2 焊接详见焊接工艺说明书 3 打磨 清理焊缝表面3.1.10 探伤 拼缝坡口进行100%MT，按JB4730.4-2005中级合格3.1.11 热成形 1 封头外协热成形后，执行热处理工艺 2 检查封头端口尺寸 3 带封头母材试板及拼缝试板3.1.12 装焊支撑圈3.1.13 正火加回火 1封头进行正火加回火处理，执行热处理工艺 2 带封头母材试板及拼缝试板 3 封头母材试板取1/2模拟后送检 4 检测封头端口尺寸3.1.14 喷砂 喷砂清理表面氧化皮3.1.15 刨焊肉 将封头焊肉全部割掉，打磨拼缝坡口3.1.16 探伤 拼缝坡口进行100%MT，按JB4730.4-2005中级合格3.1.17 装焊拼缝 1 组装封头拼缝，及拼缝试板 2 焊接详见焊接工艺说明书 3 打磨，清理焊缝表面3.1.18 中间退火 1 封头进行退火处理，执行热处理工艺 2 检查封头端口尺寸 3 带封头拼缝试板并取1/2模拟后送检。3.1.19 去支撑 去支撑圈，打磨焊接处3.1.20 喷砂 封头表面进行喷砂清理表面氧化皮3.1.21 打磨 打磨，清理焊缝表面3.1.22 探伤 1 封头及拼缝进行100%UT检测，按1572-00.JT有关要求进行 2 封头进行100%RT，按GB/T4730.2-2005中级合格 3 封头及拼缝内外表面进行100%MT，按JB/4730.4-2005中级合格3.1.23 二次号料 按图号出封头端口及中心孔的气割线，加工线，检查线3.1.24 气割 按线气割，清楚熔渣3.1.25 装焊卡爪 装焊加工用卡爪3.1.26 立车 立车封头端坡口，按图加工中心坡口3.1.27 镗口 按图镗加工卸料口开孔坡口3.1.28 去卡爪 去除卡爪并打磨3.1.29 探伤 坡口及去卡爪处进行100%MT，按JB/4730.4-2005中级合格3.1.30 装焊加强短节下部过渡段 1 按图装焊下部过渡段，出口管加强短节 2 焊接详见焊接工艺说明书3.1.31 退火 封头进行退火处理，执行热处理工艺3.1.32 喷砂 封头内外表面进行喷砂处理，清楚氧化皮3.1.33 打磨 打磨，清理焊缝表面3.1.34 探伤 1焊接接头进行100%RT，按GB/T4730.2-2005中级合格 2焊缝接头进行100%UT，按GB/T4730.3-2005中I级合格 3焊缝接头进行100% MT，按JB/4730.4-2005中级合格3.1.35 堆焊过渡层 1 堆焊过渡层，详见焊接工艺说明书 2 炉外消氢，按热处理工艺 3 打磨过渡层3.1.36 探伤 过渡层进行100%PT，按GB/T4730.5-2005中级合格3.1.37 堆焊表层 1 堆焊表层，详见焊接工艺说明书 2 测铁元素体数 3 打磨表层3.1.38 探伤 1 表层进行100%PT，按GB/T4730.5-2005中I级合格 2 堆焊曾及熔合面进行100%UT，符合1572-00.JT中的要求 3 堆焊层进行厚度检测，符合图纸要求3.1.39 装焊裙座筒体 1 装焊裙座筒体 2 焊接详见焊接说明书 3炉外消氢，按热处理工艺 4打磨焊接接头3.1.40 立车 1 按图加工下部过渡段端部坡口 2 按图车掉下部过渡段与裙座筒体1连接处的凸台部分3.1.41 探伤 坡口进行100%MT，按GB/T4730.4-2005中I级合格3.2 上封头加工计算3.2.1 椭圆形封头的展开计算椭圆形封头属于不可展零件，但在生产中冲压加工或旋压加工时毛坯料都为圆形，所以只需要求出展开后的半径或直径即可。 这里我们应用经验法求椭圆形封头的直径：Do=KDm+2h 式中Do为包括了加工余量的展开直径;K为经验系数，根据a/b确定。查表6-20取K=1.42 Do=2100mm3.2.2号料3.2.2.1 加工余量因为采用经验法，所以Do中包括了加工余量。3.2.2.2 焊缝变形量采用V形坡口对接接头，壁厚为3+3.5，查表6-26取收缩量为1.3-1.4mm3.2.3 焊缝 由于钢板尺寸的限制，展开零件必须焊接时，拼接焊缝应满足以下要求：封头，管板的拼接焊缝数量，公称直径Dg不大于2200mm时，拼接焊缝不多于1条。 封头各种不相交的拼接焊缝中心线间距至少应为封头钢材厚度的3倍，且不小于100mm。3.3 上封头的成形加工3.3.1 冷热冲压条件 按冲压前毛坯是否线预先加热分为冷冲压和热冲压，其选择的主要依据如下：3.3.1.1材料的性能。 对于常温下塑性好的材料，可采用冷冲压；对于热塑性较好的材料，可以采用热冲压。3.3.1.2 依据毛坯的厚度与毛坯料直径之比来选择冷，热冲压。冲压状态碳素钢，低合金钢合金钢，不锈钢冷冲压/Do1000.5/Do1000.7热冲压/Do1000.5/Do1000.7 表四 封头冷，热冲压与相对厚度的关系 78+6.5/4200 100 0.7 所以选择热冲压。3.3.1.3 毛坯热冲压的加热过程从降低冲压力和有利于钢板变形考虑，加热温度可高些。但温度过高会使钢板的晶粒显著长大，甚至形成过热组织，使钢材的塑性和韧性降低。严重时会产生过烧组织，毛坯冲压可能发生碎裂。根据所选材料为15CrMoR，查表7-7，取加热温度：1050 终压额度：850冲压后的热处理温度：870-900 冲压加工常用的润滑剂 查表7-8，润滑剂选取 石墨粉+水 冲压过程：将封头毛坯对中放在下模上，然后开动水压机使活动横梁空程向下，当压边圈与毛坯接触后，开动压边钢将毛坯的边缘压紧。接着上模空程下降，当与毛坯接触时，开动主缸使上模向下冲压，对毛坯进行拉伸，至毛坯完全通过下模后，封头便冲压成形。对后开动提升缸和回程缸，将上模和压边圈向上提起，与此同时用脱模装置将包在上模上的封头脱下，并将封头从下模支座下取出，冲压过程即告结束。 冲压的应力和变形 径向应力分析r =(s ln Do/Dm +2Q/Dm)(1+1.6)+ s/2r+式中 s 冲压温度下钢板的屈服极限，MPa Do 毛坯的瞬时外径，可以近似等于毛坯外径，mm Dm 封头中性层处直径，mm 摩擦系数，钢板在热变形时=0.30.4，冷变形时=0.180.2 Q 压边力，N 钢板厚度，mm r 下模圆角半径，mm 切向应力分析根据应力状态分析，冲压封头时将产生切向应力，其计算公式如下： t = s (1ln Do/Dx)式中 s 钢材的屈服极限，MPa Do 毛坯外径，mm Dx 计算切向应力作用点X处的毛坯外径，mm 压边条件采用压边圈使毛坯料只能在压边圈和下模之间移动，可以防止折皱的产生，而且在由压边圈产生的摩擦力作用下增加了经向拉力，也有利于防止封头鼓包的产生。压边圈的条件主要取决于Do,Dn与的关系。对于椭圆形封头热冲压采用压边圈的条件为：Do Dn (1820) 式中 Dn 封头内径，mm4.筒体制造工艺的设计4.1筒体制造工艺简明流程图材检喷砂探伤号料下料刨坡口探伤筒体成形装焊纵缝校圆喷砂打磨探伤加工环缝组焊环缝打磨探伤堆焊过渡层探伤堆焊表层探伤组装4.2筒体制造工艺过程卡片 4.2.1.筒节材检 1）筒体用15CrMoR钢板除应满足GB6654-1996规定外，还应符合1572-00-JT中的有关要求； 2）材料质证齐全，标记清楚。 4.2.2.喷砂 喷砂清理钢板表面氧化皮 4.2.3.探伤 钢板逐张按JB/T4730.3-2005进行100%UT检测，级合格 4.2.4.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600120101 4.2.5.下料 按线气割下料，清除熔渣 4.2.6.刨坡口 按图刨筒体纵环向接头坡口，削边段坡口暂不加工4.2.7.探伤 坡口进行100%MT检测,按JB/T4730.4-2005中级合格 4.2.8.筒体成形 筒体在美三辊卷板机上冷卷成形，符合图样要求 4.2.9.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 4.2.10.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 4.2.11.喷砂 喷砂清理表面氧化皮 4.2.12.打磨 打磨、清理焊缝表面 4.2.13.探伤 1）焊接接头进行100%RT,按JB/T4760.2-2005中级合格 2）焊接接头进行100%UT,按JB/T4760.3-2005中级合格 3) 焊接接头进行100%MT,按JB/T4760.2-2005中级合格 4.2.14.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。 4.2.15. 探伤 环缝坡口进行100%MT检测,按JB/T4760.2-2005中级合格 4.2.16.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 4.2.17.打磨 打磨、清理焊缝表面 4.2.18.探伤 1）焊接接头进行100%RT,按JB/T4760.2-2005中级合格 2）焊接接头进行100%UT,按JB/T4760.3-2005中级合格 3) 焊接接头进行100%MT,按JB/T4760.2-2005中级合格 4.2.19.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 4.2.20.探伤 过渡层进行100%PT检测，按JB/T4730.5-2005中级合格4.2.21.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 4.2.22.筒体探伤 1）表层进行100%PT检测，按JB/T4730.5-2005中级合格 2）堆焊层及熔合面进行100%UT，符合1572-00-JT中的有关要求3）堆焊层进行厚度检测，符合图纸要求4.3 筒体工艺设计4.3.1选材在石油加氢装置中Cr-Mo系低合金耐热抗氢钢得到广泛的使用。应该注意Cr-Mo钢存在回火脆性受杂质元素的影响为SbPSnAs，由于Cr元素促进杂质元素晶界偏聚，所以易出现第二类回火脆性。为满足使用性能，应注意以下方面：1. 提高钢的纯净度。2. 使用热处理状态为正火+回火。3. 严格控制Sb、P、Sn、As等有害杂质含量。4. 回火脆性的评定：用V型缺口冲击试验测度两条温度-冲击值变化曲线（步冷脆化曲线）如下示意图。回火脆化转变温度曲线向高温侧移动，冲击值降低，即韧性劣化。 15CrMoR（相当于1Cr-0.5Mo）在500550有较高持久强度，长期运行也无石墨化倾向，在石油化工中允许使用温度为350500，有抗氢要求使用下限温度。 1）15CrMoR属低碳珠光体耐热钢，有利于工艺性； 2）组织中的铁素体份额高，限制其强度级别为300MP；3）钢材中0.5%的Mo提高组织稳定性；4）Cr起固溶强化作用，同时组织石墨化倾向。从操作工况看，该加氢反应器的基材选15CrMoR即满足要求。4.3.2材检4.3.2.1材料要求 （1）锻件和钢板用15CrMo钢硬是采用电炉冶炼加炉外精炼炉精炼，和真空脱气等工艺方法生产的本质细晶粒镇静钢。 （2）钢板和锻件均应进行正火（允许加速冷却）加回火热处理，热处理工艺应根据材料化学成分和截面尺寸大小由钢材生产厂确定，冷却速度的大小以保证达到力学性能的要求为原则。 （3）材料力学性能试板应进行模拟焊后热处理，即模拟制造过程中壳体材料可能经历的最大程度的焊后热处理（Max.PWHT）和最小程度的焊后热处理（Min.PWHT），包括所有482以上的中间和最终焊后热处理过程。15CrMoR钢板经正火+回火热处理，再经模拟焊后热处理的力学性能应符合下表规定；力学性能试验逐张进行，其取样位置，试件数量按下表规定。 表一序号试验项目单位力学性能值1室温拉伸强度MP4505852室温屈服强度MP2753室温延伸率%224室温断面收缩率%45515720夏比冲击功J三个试样平均值41一个试样最低值316室温弯曲实验d=2a，弯曲180无裂纹7高温屈服强度MP204注：筒体和封头钢板使用状态为正火+回火热处理，钢板生产商必须以试板进行正火+回火+模拟焊后热处理其各项性能均应满足本技术条件的要求。钢板应按JB/T4730.3-2005进行超声检测，必须进行100%扫查，验收标准为级。 4.3.2.2.化学成分分析钢板的化学成分符合下表二的规定，熔炼分析按炉（灌）号取样，成品分析按轧制张张取样（可以从室温拉伸试验断裂后的试样上切取），按GB/T223标准规定 表二 15CrMoR钢板的化学成分 （Wt%）化学成分CSiMnPSCrMoCuNiSn熔炼分析0.050.170.150.400.400.650.0100.0100.801.150.450.600.200.200.012成品分析0.040.170.130.450.400.650.0120.0120.741.210.400.650.200.250.015筒体 封头用15CrMo钢板除应满足GB6654-1996（含1、2号修改单）的规定外，尚应满足技术条件的要求。4.3.3划线 4.3.3.1筒体的展开计算a.已知筒体高度H、公称直径Dg、中性层直径Dm、壁厚，计算时以中性层为基准。b.分析确定零件展开后图形的形状及所求的几何参数，圆柱形筒体展开后为矩形，所求的几何参数分别为长和宽。则 L=Dm=（Dg+）； h=Hc.筒体公称直径Dg表（JB1152-82）,Dg选取4000 L=（4000+101）=12877 H=38544.3.3.2.号料 a.加工余量筒节卷制伸长量冷卷伸长量较小，通常忽略，约78焊缝收缩量对接接头双边焊，34焊缝坡口间隙单U型坡口，23边缘机加工双边余量根据加工长度，查表10切割余量钢板切割加工，查表14划线公差保证产品符合国家制造标准，取1展开尺寸12868b.划线技术要求实际用料线尺寸=展开尺寸-卷制伸长量+焊缝收缩量-焊缝坡口间隙+边缘加工余量 =12877-7+3-2+10=12880切割下料线尺寸=实际用料尺寸+切割余量+划线公差 =12880+14+1=12895。c.合理排料排料必须符合国家标准规定，充分利用原材料。在钢板上划线下料，规格L=128951945，128951935，并号试板一对6001201014.3.4下料下料的加工方法分析及选用常用的切割方法有机械切割、氧气切割和等离子切割。机械切割操作简单，成本低，但其生产效率低，切口精度差，而且不适合用于切割太厚、形状较复杂的钢板，它只适用于切割矩形或棒料。等离子切割机的特点是切割速度快、切缝狭窄、切口平整、热影响区小、工件变形度低、操作简单，并且具有显著的节能效果。它是用于任何材料的切割，但是它的成本太高。气割是用可燃气体与氧气混合燃烧的预热火焰，将金属加热到燃烧点，并在氧气射流中剧烈燃烧而将金属分开的加工方法。可燃气体与氧气的混合及切割氧的喷射是利用割炬来完成的。气割所用的可燃气体主要是乙炔、液化石油气和氢气等。氧炔焰气割过程是：预热一燃烧一吹渣。并不是所有金属都能被气割，只有符合下列条件的金属才能被气割： (1)金属能同氧剧烈反应，并放出足够的热量。 (2)金属导热性不应太高。 (3)金属燃烧点要低于它的熔点。 (4)金属氧化物的熔点要低于金属本身的熔点。 (5)生成的氧化物应该易于流动。与机械切割相比较，气割的最大优点是设备简单操作灵活、方便，适应性强，它可以在任意位置，任何方向切割任意形状和任意厚度的工件， 生产效率高、切口质量也相当好。依据以上分析，筒体钢板切割选用氧气切割。4.3.5筒节弯卷4.3.5.1.筒节弯卷成形分析筒节的弯卷成形时用钢板在卷板机上弯卷而成形的。根据钢板的材质、厚度、弯曲半径、卷板机的形式和卷板能力，实际生产中筒节的弯卷基本上可分为冷卷和热卷。 筒体选用材料15CrMoR 属低合金珠光体耐热钢筒节的最小冷弯半径计算公式Rmin=10 （双向拉伸）筒节实际壁厚101允许最小冷弯半径的最大值Rmin=10=1010筒节内径d=4000即筒节的实际半径D/2大于允许的最小冷弯半径Rmin，可以冷弯卷制。冷卷成形通常是指在室温下的弯卷成形，不需要加热设备，不产生氧化皮，操作工艺简单且方便操作，费用低。4.3.5.2.成形设备的选择卷板机有三辊卷板机、四辊卷板机、和立式卷板机，其中对称式三辊卷板机的主要特点如下：与其他类型卷板机相比，其构造简单，价格便宜，应用很普遍。被卷钢板两端各有一段无法弯卷而产生直边，直边长度大约为两个下辊中心距的一半。直边的产生使筒节不能完成整圆，也不利于校圆、组对、焊接等工序的进行。因此在卷板之前通常将钢板两端进行预弯曲。4.3.5.3.筒节弯卷的设计和计算1）直边预弯1 X$ ?# + Q# i/ j# G$ x: h! ( U 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 2）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。但是，在热弯卷时，回弹量较大，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。a.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- 2Kos/E）Dn/1+K1SDn1/E b.过卷量l可按下式计算： l=（Dn-Dn1）/2 式中 Dn筒节内径，4000mm s 钢材屈服极限，MPa E钢材弹性模量，MPa K1钢板界面形状系数，矩形K1=1.5 钢板厚度，98mm Ko钢材相对强化模数，15CrMoR钢材的Ko=5.8查阅标准，得s=275MPa，E=200GPa.根据设计数据，筒节回弹前的内径Dn1=（1-25.8275）0.000005/（1+1.5275Dn1）200000984000 得Dn1=3664.1 mm过卷量l=（Dn-Dn1）/2=3.14(4000-3664.1)/2 =527.5 mm3）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。4.3.6装焊纵缝焊接基本金属为15CrMoR，筒体规格4000101 mm，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