（机械工程专业论文）制苯反应器制造工艺的研究.pdf

制苯反应器的制造工艺研究 中文摘要 目前我国化工设备的制造和检验已迈向国际市场，其中必然涉及 按国外标准进行设计和制造，制苯反应器的制造就是其中一例。它是 年产十万吨制苯装置中的关键设备，是一台直径大、壁厚大、材料特 殊的大型管壳式反应器，其设计、制造和检验均按a s m e 第八卷进行。 本论文描述了压力容器的制造方法和原理，分析了按国家标准和 按a s m e 标准制造压力容器的不同之处，根据制苯反应器的结构特点 和材料特性，结合我公司的制造技术，克服了大型反应设备制造中存 在的各种技术难题，制定了制苯反应器的制造工艺，保证了制苯反应 器制造质量。 关键词：反应器组对厚板焊接a s m e 规范，u 2 产品 a bs t r a c t t h em a n u f a c t u r ei n d u s t r yo fc h e m i c a le q u i p m e n ti nc h i n ai ss t r i d i n g f o r w a r dt ot h ei n t e m a t i o n a lm a r k e t s ，w h i c hi n e v i t a b l yi n v o l v e si nd e s i g n a n df a b r i c a t i o no fp r e s s u r ev e s s e l sa c c o r d i n gt o c o d e so ff o r e i g n c o u n t r i e s f a b r i c a t i o no ft h ec e l l o s o l v es o l v e n te t h a n e d i o lr e a c t o ri s a t y p i c a le x a m p l e a sak e ya p p a r a t u si nt h ec e l l o s o l v es o l v e n te t h a n e d i o l p r o d u c i n gp l a n tw h i c hy i e l d sc e l l o s o l v es o l v e n te t h a n e d i o lo f10 0 ，0 0 0 t o na n n u a l l y ，i ti sah e a v ys h e l l a n d t u b er e a c t o rw i t hal a r g ed i a m e t e la t h i c kw a l la n ds p e c i a lm a t e r i a l s d e s i g n ，f a b r i c a t i o na n de x a m i n a t i o no f t h ec e ll o s o l v es o l v e n te t h a n e d i o lr e a c t o ra r ea1 1 c o n f o r m e dt ot h e s t a n d a r d so fa s m e v i i i f a b r i c a t i o nm e t h o d sa n dp r i n c i p l e so fp r e s s u r ev e s s e l sa r ed e s c r i b e d a n dt h ed i f f e r e n c e sb e t w e e no u rn a t i o n a ls t a n d a r e d sa n da s m es t a n d a r d s f o rt h em a n u f a c t u r eo fp r e s s u r ev e s s e l sa r ea n a l y z e di nt h i st h e s i s b a s e d o nt h es t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c sa n dm a t e r i a lp r o p e r t i e so fc e l l os o l v e s o l v e n te t h a n e d i o lt e a c t o la sw e l la st h em a n u f a c t u r ea b i l i t yo fo u r c o m p a n y ，a l lt e c h n i c a lp r o b l e m sf o rt h em a n u f a c t u r eo fl a r g ep r e s s u r e v e s s e lsh a v eb e e ns o l v e da n dt h em a n u f a c t u r e p r o c e d u r e s o ft h e c e l l o s o l v es o l v e n te t h a n e d i o lr e a c t o rh a v e b e e nf o r m u l a t e d ，w h i c h e n s u r e st h es u c c e s s f u lf a b r i c a t i o no ft h er e a c t o r k e yw o r d s ：r e a c t o ra s s e m b l yw o l d i n go ft h i c kp l a t e a s m ec o d e ，u 2 p r d u c t o r 目录 目录1 第一章概述2 1 1制苯反应器在工业生产中的作用2 1 1 1 乙醇装置工程概述及主要特点2 1 1 2装置生产能力及主要产品3 1 1 3 装置的组成3 1 1 4 生产基本原理3 1 2制苯反应器的结构4 1 2 1 制苯反应器的结构特点4 1 2 2 制苯反应器的技术参数表及结构图4 1 3本论文的研究目的6 第二章制苯反应器的组装9 2 1 设备组装过程及要求：9 2 1 1 化工容器的组对技术要求9 2 1 2 换热器的制造技术要求13 2 1 3 设备简体组对缺陷与预防措施1 5 2 1 4 设备中常见的典型工艺组对方法1 8 2 2制苯反应器的组装难度2 6 2 3制苯反应器的组装过程及效果2 7 2 3 1 制苯反应器组对工艺流程+ ：2 7 2 3 2 制苯反应器零部件的制造及组装工艺：。：2 7 2 3 3 制苯反应器组对过程中关键工序的质量控制及效果3 3 第三章制苯反应器的焊接3 6 3 1 设备的焊接3 6 3 1 1 设备熔化焊接的冶金过程3 6 3 2设备常见焊接方法与坡口型式4 9 3 2 1 手工电弧焊和埋弧自动焊的基本原理4 9 3 2 2 焊接接头的坡口型式5 1 3 3 制苯反应器焊接的技术难点5 2 3 4 制苯反应器焊接工艺的制定与实施5 2 3 4 1s a 3 0 2 g r c 厚板焊接性能分析及焊接规范的选择5 2 3 4 2 管子s a 3 3 4 g r 1 与管板s a 2 6 6 c l 4 的焊接5 6 第四章结论5 9 参考文献6 0 致 射6 1 第一章概述 1 1制苯反应器在工业生产中的作用 1 1 1 制苯装置工程概述及主要特点 燕化年产十万吨制苯装置建于燕化化工一厂内，属于燕化三十万吨乙烯工 程的配套装置之一。 该装置采取由韩国三星工程公司( s a m s u n ge n g i n e e r i n g 、c o l t d ) 的专利技 术，利用韩国输出银行的出口信贷进行建设。由中国环球化学工程公司负责详细 设计，由北京燕化建筑安装公司进行建设。 根据协议，我公司( 燕化机械厂) 承担了该工程中主反应器即制苯反应器的 制造任务，此反应器的设计制造和检验均按a s m e 规范第八卷进行，并由美国哈 佛蒸汽锅炉检验和保险公司授权检验师执行停留点的检验。 制苯装置采用美国s d 公司的专利技术，乙烯在银催化剂的作用下与氧气反 应生成环氧乙烷，通过吸收、解吸和再吸收的工艺过程回收工艺循环气中反应生 成的环氧乙烷；然后经过非催化绝热水合反应生成制苯，再经过多效蒸发脱水、 精制分离出制苯最终产品。副产品有二甲苯、l 醇、多l 一醇等产品。 该装置采用s d 公司最新推出的高性能催化剂，牌号为s y nd o x1 1 0 5 。该 催化剂选择性高，初期选择性可达到8 2 以上，稳定性好，开车后第四年末选择 性仍可维持7 7 4 ( 保证值) 。该催化剂的性能优于s y nd o x8 0 0 系列的催化剂性 能，在目前世界商业环氧乙烷催化剂市场上也属上乘。 在该装置中，工艺水系统采用离子交换脱除氧化反应生成的微量阴离子， 绝大部分循环回系统做为多效蒸发系统的回流，大大降低了工艺废水的排放。 为降低能耗，本装置多效蒸发系统取消了真空系统，最终一效( 第五效) 蒸发 器的压力为0 11 6 m p a ，二次蒸气做为加入系统的新鲜蒸汽使用，从而减少了蒸 汽的消耗。 制苯反应器足制苯装置中的核心设备( e 0 r e a c t o r ，r l1 0 ) ，主要用来 生产环氧乙烷。它的制造成功是我国第一台打a s m e 规范u 2 钢印产品。 2 1 1 2 装置生产能力及主要产品 一、装置生产能力： 制苯装置生产能力为年产1 0 万吨苯，氧化反应器的能力为8 万吨当量环氧 乙烷。 二、产l 品种： 产品：苯 1 0 0 ，0 0 0 吨年 副产品：二乙二醇( d e g ) 9 ，5 7 0 吨年 三乙二醇( t e g ) 4 4 0 吨年 多乙二醇( d e g ) 1 2 6 2 5 吨年 1 1 3 装置的组成 装置的组成： l 0 0 4 单元环氧乙烷反应和吸收系统 2 0 0 4 单元二氧化碳脱除系统 3 0 0 。单元环氧乙烷解i 吸和再吸收系统 5 0 0 4 单元制苯反应和多效蒸发系统 6 0 0 4 单元制苯脱水精制系统 7 0 0 。单元苯分离系统 9 0 0 4 单元公用工程蒸汽和冷凝水系统 成品罐区及包装 1 1 4 生产基本原理 乙烯和氧气以一定浓度混合后，在甲烷致稳下，以二氯乙烷为抑制剂，气 棚通过银催化剂固定床反应器。通过控制一定的反应温度和压力使其中的乙烯部 分氧化生成环氧乙烷并副产二氧化碳和水。反应气体经水洗将坏氧乙烷与其它气 体分离得剑浓度为2 9 5 w t 的稀环氧乙烷水深液。再经解吸，再吸收使浓度提 3 高到1 0 3 8 w t 。提浓后的环氧乙烷经预热控制一定温度进入绝热管式反应器， 坏氧乙烷与水以1 ：2 2 的摩尔比例在高温、尚压下、非催化水合反应转化得到 1 2 6 3 w t 的一制苯及8 6 2 w t 禹l j 产物，1 2 2 w t 二乙二醇，0 0 7 w t = 乙二醇， 0 0 1 w t 多乙二醇，经过五效蒸发脱水，精制得到9 9 9 0 w t 产品一乙二醇及副产 品二乙二醇，与9 7 w t 的三乙二醇。 1 2制苯反应器的结构 1 2 1 制苯反应器的结构特点 该反应器的结构特点是：直径较大( 内径巾5 3 8 0 m m ) 壁厚较厚( t ：1 0 2 m m ) 设 备总重5 3 5 吨，换热管根数达到了9 5 7 1 根，采用了多种a s m e 材料。是管壳式反 应器之中的典型设备。 反应器内部有八个格栅，用于支撑换热管，简体长8 9 3 4 m m ，厚1 0 2m m ，两 端为标准椭圆封头，内径为5 3 8 0 m m ，厚度是7 1i l l i i i 。壳体上设有5 个人孔及其 他物料进出接管和吊耳等附件。 1 2 2 制苯反应器的技术参数表及结构图 一、制苯反应器的设计参数见表1 - 1 制苯反应器的零部件材料见表1 - 2 表1 1 设计参数表 设计数据壳程管程 设计压力m p a 6 5 42 3 4 操作压力m p a 5 8 52 0 7 设计温度 2 8 83 2 5 操作温度 2 7 52 8 0 介质锅炉给水生产气体 腐蚀裕度咖3 0 ( 管子0 5 )1 5 ( 管子除外) 表1 1 ( 续) 4 射线探伤 1 0 0 10 0 超卢波探伤 1 0 0 l o o 磁粉探伤焊接坡口、焊缝内外表面 渗透探伤管子一管板焊缝 氦检漏实验管子一管板焊缝 水压实验压力m p a 8 1 83 6 4 水压实验温度 l51 5 保温层厚度咖 1 5 01 0 0 程数 11 冲击试验要要 最低许用金属温度 一1 0 换热面积m 21 0 2 4 0 管子与管板连接强度焊加贴胀 换热管排列方式正三角形排列 管子规格m m e3 8 1 3 4 设备总重a s m e 第八卷第二分册9 2 版 规范钢印u 2 表1 2 主要零部件材料表 名称材料 管板 s f i 2 6 6 c l 4 壳体 s a 3 0 2 g r c 管箱及封头 s a 5 1 6 g r 7 0 接管、人孔 s a10 5 s a 5 0 8 c l 3 换热管 s a 3 3 4 g r 1 螺栓( 柱) 螺母 s al9 3 g r b 7 s a19 4 g r 2 h 耳式支座 s a 3 0 2 g r c 安装裙瘫 s a 2 8 5 g r c 制苯反应器结构简图见图1 1 制苯反应器的焊缝结构见图1 2 。 1 3 本论文的研究目的 制苯反应器是我国制造此类反应器c i ，比较罕见的设备。凶此，它的制造与 检验技术的研究在国内压力容器制造中具有一定的深度和代表性。本文旨在通过 对该反应器在制造和检验过程中相关技术的研究，探索一条在原有的压力容器制 造基础上制造a s m e 规范产品的新路子。为国内其他厂家制造此类设备提供参考。 6 图l - 1制苯反应器结构筋图 7 x _ i 侉杉勰心 3 _ 】夕 霪 图1 - 2乙二醇反应器的焊接结构 8 第二章制苯反应器的组装 2 1设备组装过程及要求 2 1 1 化工容器的组对技术要求 一、总的要求： ( 一) 不应采用十字焊缝。相邻的两筒节问的纵缝和封头拼接焊缝与相邻筒 节的纵缝应错开，其焊缝中心线之问的外圆弧长一般应大于筒体厚度的3 倍，且 不小于1 0 0 m m 。 ( 二) 在压力容器上焊接的临时吊耳和拉筋的垫板等，应采用与压力容器壳 体相同或在力学性能和焊接性能方面相似的材料，并用相适应的焊材及焊接工艺 进行焊接。临时吊耳和拉筋的垫板割除后留下的焊疤必须打磨平滑，并应按图样 规定进行渗透检测或磁粉检测，确保表面无裂纹等缺陷。打磨后的厚度不应小于 该部位的设计厚度。 ( 三) 不允许强力组装。 ( 四) 受压元件之问或受压元件与非受压元件组装时的定位焊，若保留成为 焊缝金属的一部分，则应按受压元件的焊缝要求施焊。 二、焊接接头分类 容器主要受压部分的焊接接头分为a 、b 、c 、d 四类，如图2 1 所示。 9 图2 1 ( 一) 圆筒部分的纵向接头( 多层包扎容器层板层纵向接头除外) 、球形封头 与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体 对接连接的接头，均属a 类焊接接头。 ( 二) 壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与 接管连接的接头，均属b 类焊接接头，但已规定为a 、c 、d 类的焊接接头除外。 ( 三) 平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头， 内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属c 类焊 接接头。 ( 四) 接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，均属d 类焊接接头 但已规定为a 、b 类的焊接接头除外。 三、壳体组对要求 ( 一) a 、b 类焊接接头对l i 错边量b ( 见图2 。2 ) 应符合表2 1 的规定。锻 焊容器b 类焊接接头对口错连量b 应不大于对口处钢材厚度6s 的1 8 ，且不 大于5 m m 。 复合钢板的对口错边量b ( 见图2 - 3 ) 不大于钢板复层厚度的5 0 ，且不大 于2 姗。 i o 小i 溺 嘲 图2 - 2 图2 3 表2 1a 、b 类焊接接头对口错边量的要求 按焊接接头类别划分对口错边量b ( m m ) 对口处钢材厚度6s ( 1 1 1 1 1 1 ) ab 1 2 1 46s1 46s 1 2 2 03 1 46s 2 0 4 035 4 0 , - - - 5 031 86s 5 01 1 66s 且1 01 86s 且2 0 注：球形封头与圆筒连接的环向接头以及嵌入式接管与圆筒或封头对接连接的 a 类接头，按b 类焊接接头的对口错边量要求。 ( 二) 在焊接接头环向形成的棱角e ，用弦长等于1 6 内径d i ，且不小于 3 0 0i i l i i i 的内样板或外样板检查，其e 值不得大于( 6s1 0 + 2 ) m i l l ，且不大于5 咖。 在焊接接头轴向形成的棱角e ，用长度不小于3 0 0 栅的直尺检查，其e 值不 得大于( 6s1 0 + 2 ) 咖，且不大于5 姗。 ( 三) b 类焊接接头以及圆筒与球形封头相连的a 类焊接接头，当两侧钢 材厚度不等时，若薄板厚度不大于1 0i i f f l l ，两板厚度差超过3 姗；若薄板厚度大 于1 0 咖，两板厚度差大于薄板厚度的3 0 ，或超过5m m 时，均应按图2 - 4 的要 求单面或双而削薄厚板边缘，或按同样要求采用堆焊方法将薄板边缘焊成斜面。 当两板厚度差小于上列数值时，则对口错边量b 按表2 一l 的要求，且对口 错边量b 以较薄板厚度为基准确定。在测量对口错边量b 时，不应计入两板厚度 的差值 叼啐叼啐昭碎 国碎嗜啐略辛 l l ，k 3 ( 6s 1 6s 2 ) 图2 _ 4 ( 四) 除图样另有规定外，壳体直线度允差应不大于壳体长度的l 。当直 立容器的壳体长度超过3 0 m 时，其壳体直线度允差应符合j b 4 7 1 0 的规定。 注：壳体直线度检查是通过中心线的水平和垂直面，即沿圆周0 。、9 0 。、 1 8 0 。、2 7 0 。四个部位拉中o 5 栅的细钢丝测量。测量位置离a 类接头焊缝中心 线( 不含球形封头与圆筒连接以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头) 的距离不 小于l o o m m 。当壳体厚度不同时，计算直线度时应减去厚度差。 ( 五) 筒节长度应小于3 0 0 m m 。组装时，相邻筒节a 类接头焊缝中心线间外 圆弧长以及封头h 类接头焊缝中心线与相邻筒节h 类接头焊缝中心线间外圆弧长 应大于钢材厚度6 s 的3 倍，且不小于l o o m m 。 ( 六) 直立容器的底座圈、底板上地脚螺栓通孔应跨中均布，中心圆直径允 差、相邻两孑l 弦长允差和任意两孔长允差均不大于2 m m 。 ( 七) 容器内件和壳体焊接的焊缝应尽量避开筒节间相焊及圆筒与封头相 焊的焊缝。 ( 八) 容器上凡被补强圈、支座、挚板等覆盖的焊缝，均应打磨至与母材齐 平。 ( 九) 承受内压的容器组装完成后，按要求检查壳体的圆度。 1 壳体同一断面上最大内径与最小内径小差e ，应不大于该断嘶内径d i 1 2 的l ( 对锻焊容器为1 ) ，且不大于2 5 m m ( 见图2 5 ) ； 2 当被检断l 斫位于丌孔中心一倍丌孔内径范围内时，则该断面最大内径与 最小内径之差e ，应不大于该断旺l i 内径d i 的1 ( 对锻焊容器为1 ) 与丌孔内径 的2 之和，且不大于2 5 r a m 。 2 1 2 换热器的制造技术要求 在化工生产过程中换热器的应用十分广泛，其类型与结构也很多，列管式 换热器的特点是结构坚固，适应性大，因此在当前的化工生产中仍是主要的类型。 图2 - 6 为一个固定管板式换热器结构简图。这种换热器的结构简单，造价 低，因此获得了广泛应用。但是它的管外清洗很困难，因此壳程内应走清洁和不 结垢的流体。而且温差应力大时也不能使用。 * ；罗。 幽2 - 6 固定管板武换热器简图 1 接管2 封头3 管板4 定距管5 筒体6 拉杆7 折流板 在列管式换热器制造中，简体、封头等零件的制造工艺与一般容器制造无 异，只是要求不同。制造中突出的问题是管板的制造及管子与管板的连接。 由于列管式换热器简体内部要装入较长的管束，管束上还有折流板，为了 防止流体短路，折流板与简体内壁间的装配间隙比较小。因此，其筒体的制造精 度要求比一般容器高。例如，简体直径允许偏差为+ 3 + 4 r u n ；椭圆度不超过 0 5 d g ，且不大于5 m m ；筒体不直度不大于筒体长度的1 1 0 0 0 ，且不大于4 5 m m ； 筒体内壁焊缝要求磨平，显然这些要求都比一般容器高。 管板由机械加工完成，它的孔径和孔问距都有公差要求。其钻孔工作量很 大，钻孔可用划线钻孔、钻模钻孔、多轴机床钻孔，比较先进的是采用数控机床 钻孔。当采用划线钻孔时，由于精度较差，必须将整台换热器的管板和折流板重 叠起来配钻。钻后从管板到折流板依次编上顺序号和方位号，以便组装时按钻孔 时的顺序和方位排列。这样可以保证换热管的顺利穿入。折流板应按整劂下料， 待钻孔后拆丌再切割成弓形。 图2 7 为换热器的制造和装配和流程简图。其装配顺序如下： 1 将一块管板垂直立稳作为基准零件； 2 将拉杆拧紧在管板上； 3 按图将定距管和折流板穿在拉杆上，见图2 - 7 a ； 4 穿入全部换热管； 5 套入简体； 6 装上另一块管板，并将全部管子的右端引入此管板孔内，校正后将管板 与筒体点焊好； 7 在辊轮架上焊接管板与简体联结环缝； 8 管子与管板的胀接或焊接。若采用焊接，则先点焊再将换热器竖直，使 管板处于水平位置，以便于施焊。此工序完成后的情况如图2 7 a 所示； 9 装接管、支座。接管可根据具体操作情况在筒体套入前定位开孔，甚至 装焊在筒体上。此工序完成后的情况如图2 - 7 c 及d 所示； 1 0 壳程水压试验，目的在于检查胀管质量，管子本身的质量，简体与管板 连接的焊缝质量，筒体的纵、环焊缝质量等； 1 1 装上两端封头； 1 2 管程水压试验，主要检查管板与封头联结处的密封面，封头上的接管、 焊缝质量： 1 3 清理、油漆。 1 4 图2 7 固定管板式换热器制造流程简图 2 1 3 设备简体组对缺陷与预防措施 在筒体的组对中，由于下料尺寸不准确，或预成型粗糙，或焊接变形等原 因，组对时会产生组对缺陷，这些缺陷主要有：错 j 、错边、棱角度过大、不直 度超差、强行组对和焊缝距离太近等 一、错口、错边量过大 ( 一) 产生的原因及危害性 错口是指环向边不平齐，错边是指纵向边未对平而产生的错位。错口、错 边在规范中都有一定允差，若超过了允差就称为组对缺陷。错口、错边量过大， 虽然有熔注金属填充过渡，但成型后的外形是突变不连续的，在焊缝处产生较大 的弯曲应力和应力集中，严重的会产生裂纹和脆断事故。 ( 二) 预防措施 在组对纵缝时，j i 】板尺或凭手感保证错边量在允差范围后方可点焊固定， 在组对环缝时，应预先盛墩两端闩外弧长，计算出端口的错口量，然后根据错口 量进行点焊刨定，每点焊一疤都要严格按着这个错口量，为了防止点焊的最后阶 段错口量超差，应在较大的范围内二次确定错口量，如在允差范围时可继续点焊 至完毕。如不进行二次确定错口量，在出现错口量超差的情况，采取的处理方法 是：在较长的一段范围内磨丌点焊疤，另行确定错口量，严禁凑合和用点焊密疤 后往罩折边的方法组对。 二、棱角度过大 ( 一) 产生的原因及危害性 棱角度是指对接的板虽已对平，但两对接板的中性层不连续，因而在外形 上产生棱角，有内棱角也有外棱角。这种缺陷可产生在简体的环缝上，但更多的 是产生在简体的纵缝上。棱角度过大是组对缺陷中最严重的一种缺陷，它使壳体 的曲率在此突然发生变化，因而在承压时，会产生不同的变形而相互受到限制约 束，引起很大的附加弯曲应力，严重时会形成裂纹或造成脆断事故。对于频繁开 停的压力容器，棱角度过大还会降低其疲劳强度或缩短疲劳寿命。 产生棱角度过大的原因主要有两点，一是预弯头胎具不合适，二是封闭后 整圆超差，但关键是后者。 ( 二) 预防措施 在压力机上预弯头，要根据所使用的卷板机两下轴辊的中心距确定预弯头 的长度。在胎上压制时，严格执行两次压成工序，即第一次将板端头放于下胎中 部压一下，第二次按线压制这样可防止端头直段，因而可防止棱角度过大。胎具 的曲率过大会形成内棱角度过大，曲率过小会形成外棱角度过大，选胎时应严格 卡样板检查( 制造胎具时，曲率稍偏小为好) 。 三、不直度超差 要保证简体的不直度，从下料到组焊，都应步步把关，即使如此，焊前要 测量一次，若超差较大要作些调整以保证焊后不超差。 ( 一) 产生原因 不直度超差的原因很多，如下料时长、宽、对角线的超差，组对时坏向间 隙不均匀，简体上接管的受热收缩，筒体的搁置位置不当，焊接顺序等，都是影 1 6 响不直度的因素。 ( 二) 预防措施 1 下料时应严格控制允差，长、宽0 lm m ，对角线o 1 5 舢，最火不 超过2 m m 。误差越小，带板的矩形越精确，卷制后的简体端口越接近正圆。 2 组对坏缝时，应力求组埘f h j 隙均匀，这是关键的关键，其方法可凭目测， 也可用焊条插入或垫入以测量。 3 一侧丌孔较多时，焊后收缩易成弯曲，所以焊接时应采取反变形措施， 抵消焊后变形。 4 使用转胎前，应用拉线法将其找平、找直，并多放几个，以防因悬空太 大而产生弯曲。 5 焊接环缝时要采用对称焊，尤其是细长的塔体：更应该采用多名焊工对 称施焊，以防产生弯曲。 ( 三) 矫正措施 虽然采取以上措施，有时掌握不好也会产生不同程度的弯曲，其矫正措施 是： 。 ( 1 ) 在凸侧部位的环缝上多焊一遍，收缩后会矫正一部分弯曲，这叫电焊 矫正法； ( 2 ) 在凸侧部位的环缝上用气焊加热至7 5 0 c 左右，空冷后会矫正一部分 弯曲，这叫气焊矫正法： ( 3 ) 细长简体可用两大段合茬时的环缝间隙来调整，凹侧的间隙大一些， 凸侧的间隙小一些，也可达到矫工f 弯曲的目的。 四、强行组对 ( 一) 产生的原因及危害性 强行组对是指为了尽量达到设计要求的几何尺寸，在组对时用强制的方法 硬行组对。这种组对方法是不允许的，因为硬行将不规则的部位压下或提起，该 处材料还在弹性极限内，存在着很大的应力，一旦连接部位削弱便会产生裂纹或 断裂，造成质量事故。 ( 二) 避免强行组对的措施 1 在组对过程中，不能满足设计几何尺寸时，应采取一定的处理措施，处 1 7 理合格后再组对，不要图省事而强行组对了事； 2 在预制件时，要严格按设计要求施工，在组对中若发现不合格产品，应 退f 川预制工序重新校对预制，从而杜绝强行组对。 五、焊接距离太近 简体纵缝之问应错开一定距离。焊缝是应力集中的部位，如果距离太近， 即形成应力重叠而产生高的应力，改变焊接区的金相组织和机械性能，甚至可产 生裂纹，引起爆炸造成人身事故。所以组对纵缝时应错丌一定距离。 即：相邻筒节的纵缝或封头焊缝的端点与相邻筒节的纵缝距离应大于三倍 板厚且大于1 0 0 m m 。 2 1 4 设备中常见的典型工艺组对方法 一、巧用卷板机点焊简体纵缝工艺 在卷板机上卷制简体时，可利用卷板机的结构特点完成纵缝点焊工序，如 果方法使用恰当，可不打一锤，不见一个矫正焊疤，就顺利点焊完纵缝。现将点 焊方法简介如下 ( 一) 观察板的放置位置 将板吊入卷板机后，一定要使板长方向与轴辊垂直，这样卷出来的板才不 会错口，保证垂直度的方法，是用肉眼观察极端与上轴辊平行。 ( 二) 通缝间隙大的处理方法 通缝问隙大，说明压制曲率尚欠，其处理方法是如下。 1 问隙较大时 间隙较大时，可稍压下上轴辊并转一周，使之缩小曲率，间隙即可缩小； 2 间隙稍大时 间隙稍大时，可将对口转至适当位置，微压上轴辊，即可缩小间隙。如图 2 8 所示，图( a ) 为间隙大的情况，图( b ) 为压下上轴辊便会缩小间隙的情况。 $ 一奉 图2 8 通缝i r j 隙人的处理方法( a ) 通缝间隙人( b ) 压卜上轴辊缩小间隙 ( 三) 一端问隙合适另端f u j 隙人的处理方法 出现此种缺陷的原因足上轴辊不平所致，低端压力大，高端上f i 力小，压力 大者问隙小，压力小者问隙大。此缺陷的处理方法主要有三种。 1 垫压法 如图2 9 所示，将间隙合适的左端点焊固定，右端可用加垫铁的方法使间 隙缩小，间隙小时可一侧加垫铁，问隙大时可两侧加垫铁，两侧加垫铁的方法是： 先将右侧卷入一板条，但必须使之多卷入一段，其目的是为了往回转再垫左侧垫 板时不致失头，两侧同时垫人再根据间隙情况适当压下上轴辊，或上升上轴辊， 间隙顺利得以调整。 缩小。 目 j a j 雎忤 图2 - 9 用毕肤泫处理端间隙人 卜先转入的k 扁钢2 一后转入的如扁钢 2 双f 形圆钢法 如图2 一1 0 所示，可分别在两对接板端卡以f 形圆钢，用力下压，间隙便会 图2 1 0 用双f 型圆钢矫正一端间隙大 1 9 3 过胍法 将一端加强点焊，所谓加强点焊就是说比一般点焊疤要大，以防过压时丌 裂。过压上轴辊的同时，要视另端问隙大小，间隙很小时可只压不转：若i f i j 隙较 大时，压的同时要配以左右转动，以防压力过大集中于一部位产生不圆滑变形。 此法效果明鲜，比前两法省力得多。 ( 四) 通缝过掩或问隙小的处理方法 通缝过掩或i l l j 隙小，说明曲率过大，下面分别叙述。 1 过掩的处理方法 如果2 - 11 所示，上升上轴辊，按箭头方向转动简体，再配以自重的因素， 曲率半径便会增大，过掩量缩小，如图中( a ) 、( b ) 所示；或转至j 下上方，上升上 轴辊，再配以自重的因素，过掩量也会变大，如图中( c ) 所示。 2 、间隙小的处理方法 间隙小的处理方法基本同上，比处理过掩要容易得多，此不重述。 t 一一l ln ) ( b ) 图2 j 1 上升上轴辊转动简体凋过掩和间隙小 ( a ) 、( b ) 上升轴辊后轩动简体；( c ) 转至正上方 ( c ) ( 五) 一端间隙合适另一端过掩或间隙小的处理方法 如果2 - 1 2 所示，先将合适的一端点焊，另端稍升起上轴辊，随着上轴辊的 上升，过掩量逐渐缩小，当问隙合适时点焊固定。间隙小的处理方法同上。 l l 帛舔 ( 六) 错口的处理方法 错口是由于板长方向与轴辊不垂直所致，微量错口可用人力矫正，较大错 口要用加挚铁的方法处理，如图2 1 3 所示，在长的一角下轴辊之上转入一扁钢， 错v l 小时可垫薄扁钢，错口大时可垫厚扁钢，但必须使端部呈钝刃状，以便顺利 转入，且应使扁钢骑于端口，以增加矫正力。 根据实践经验，通过转动简体，变换待对缝位置也可调错口。 图2 1 3 一侧垫铁法调错口图2 - 1 4 任何位置错边的处理方法 ( 七) 任何部位错边的处理方法 错边可发生的端部，也可发生在中部，其处理方法相同。 1 中部错边的处理方法 中部错边的处理，如图2 1 4 所示，可在一端使用f 形圆钢提压之，有意 识造成过大的错边，以取得中部某部位在允差的错边，合适一点点焊一点，直至 端头。 操作时根据错边的方位，可随时变换f 形圆钢的施力方向。 2 只在端头错边的处理方法 有时只在端头出现错边，处理方法同上。 二、封头与简体立、卧式组焊工艺 在化工设备制造中，常遇到各类封头与简体的连接，山于是封头的曲i 萄 2 i 与筒体端口相连接，组对质量会影响筒体的同心度，为了保- t i i j 造质量，现将各 类封头与简体的连接方法分析如下。 ( 一) 立式组焊工艺 封头与筒体的组焊，以立式为最好。封头可用吊车吊起，利用自重使其与 筒体重合，并可利刚吊车的上下左右移动调整同心度，人可方便地在地面上量取 各种尺度，并方便的进行调节和组焊。 封头与筒体的组焊，最关键的问题是保证同心度，以下列举了常见的封头 与、筒体连接的型式，如图2 1 5 所示，图( a ) 、图( d ) 、图( e ) 为凸形封头与圆 筒裙座组焊情况，图( b ) 为折边锥体与圆筒组焊情况，图( c ) 为凸形封头与锥体裙 座组焊情况。现综合分析如下。 稍皂 合 ii 卜 刊剖捌 故 d ) 【t ) 图2 一1 5 锣式细对保证n 丁心度的方法 ( a ) 、( d ) 、( e ) 凸形( 椭网) 封头0 l l ；座： ( b ) 折边锥体j 简体 ( c ) 凸彤封头j 锥裙 台戏 1 组焊前的准备 无论封头与裙座相连还是与筒体相连，组焊前应作好两项准备工作。一是 在封头上划出设计给定的结合位置线，组焊时应保证此值；二是调整裙座或简体 的椭圆度。 2 问隙不均匀的处理方法 由于裙座简体的端口不一定是正圆，又加封头也有不同程度的椭圆度，封 头与筒体接触后，其结合部位会出现问隙不均匀的情况，处理时必先凋其椭圆度。 如果y 和y 值都已保汪，还有l 日j 隙不均匀时，就不必再调了，只自通过i 乜焊补 偿之。 3 y 和y 值的辩证关系 y 值是设计给定的封头端口与结合筒体端v j 的距离，y 值是设计给定的封 头端口与基础上平面的距离，一般9 0 。为- n 量点即可，如果在保证y 值的情 况下，而y 值或大或小时，此时应以y 值为准，y 值可斟情处理。这是因为 封头的实际曲率、直径和理论曲率、直径存在有一定误差；简体的实际椭圆度、 直径和理论椭圆度、直径也存在着一定的误差所造成的。 4 保证y 值的方法 y 值是设计给定的封头端口与基础上平面的距离，这个距离保证后，即说 明封头端v i 处在整体设备的某一正断面上，其轴线处在整体设备的轴线上。怎样 保证圆周上任意点的y 值相等呢? 可利用立式组焊的特点，使吊车左右前后地移 动以使各y 值相等 ( 二) 卧式组焊工艺 封头与筒体的组焊当然以立式组焊为最好，但由于各种因素的影响，如吊 车的能力，起吊高度等，不能进行立式组对时，必须卧式组对，如图2 1 6 所示， 图2 一1 6 ( a ) 为封头( 或封头加简体) 与锥体裙座相组焊，图2 一1 6 ( b ) 为封头( 或封 头加筒体) 与圆筒裙座相组焊，组焊时只要保证图示的y 。值就可保证同心度了。 具体操作可通过转动筒体和吊车的左右移动、上升下降而调整y 。值的一致， 这只能在实践中灵活掌握而实施。 ( 三) 混合式组焊工艺。 如图2 1 7 所示，为双折边锥体与封头组焊工步和方法，其工步主要分两 步，先立式组焊，即图中的i 、i i 、i i i ，然后再卧式组焊，即图中的。立式 ，k 擘疥 c ： 一一上一蔓 1 一 ( 八 丁弋了口。日 一j - l 图2 1 6 卧式组对保证同心度的方法 ，、“n - m “，、l i tu - _ t * h + 组焊工步同前述立式组焊工艺，此从略。在此只将卧式工步叙述如下：为了便于 调节双折边锥体段与带封头正圆筒段的同心度，用吊车加倒链棚配合的方法，通 过吊车的左右前后移动和升降再配以倒链的紧松，可方便地调节二者的同心度， 即保证各点的y 。值相等。 互“ l 严 jz ，| 图2 1 7 混合- 【l ：组焊工步和保证同心度的方法 ( 四) 封头与裙简体组焊举例 如图2 一1 8 所示，为再生塔封头与裙筒体相连的施工图，y = 1 8 1 0 m m ，y 7 = 2 1 0 r a m ，由于各种因素的影响，如封头的椭圆度和封头的曲率的误差、裙筒体的 椭圆度误差等，会导致结合高度的误差和结合间隙的不均匀。根据多年的实践经 验，下面按立式叙述其组焊工艺。 1 、定位前粗调各种缺陷的方法 2 4 ( 1 ) 川吊乍吊起封头置于裙筒后，利用吊钩的升降、偏心吊和前后左右移动， 使各( 约四等分处即可) 的y7 值大致相等，但不是等于2 1 0 册。 ，一鼬留 b 图2 1 9 定位前粗调和定位后微调各种缺陷方法 图2 1 9 所示，为定位前粗调和定位后微调各种缺陷的总合图。 ( a ) 楔铁压马法缩小问隙；( b ) 倒链法缩小y 值和问隙； ( c ) 偏心吊增大y 值；( d ) 楔铁法增大y 值 l 一楔铁：2 一压马；3 一限位铁 ( 2 ) 选择直径方向y 值最大和最小部位同时进行调整，即将最大部位( 不 论有间隙或无i f i j 隙) 用倒链拉近使之缩小，同时最小部位增大，如图中的( b ) 、( c ) 方向；或者将最小部位用单绳吊起，使小处增大而大处缩小，如图中的( c ) 、( b ) 方向； ( 3 ) 在周向约四等分处，全部采用如图中( b ) 所示的倒链法，同时往下逼近， 高的部位多用力，低的部位微用力限制其上升，这样，高的部位缩小，低的部位 适当增大，由于各处都在倒链的拉紧状态下，不但高度可得到调整，间隙被迫产 生移动而均匀； ( 4 ) 再次量取四周y 值，若大于2 l o m m 超过允差而设计又不同意时，可 将封头卣边处适当割去一部分以调之；若小于2 l o m m 超过允差而 发计又不同意 时，或在封头直边长焊肉或在裙筒体上口长焊肉以调之；若接近2 1 0 m m 而在允差 范围时，应在问隙合适处点焊几疤以定位。 2 定位后微调各种缺陷的方法 定位后的缺陷主要表现在间隙和结合高度的误差，处理时要视y 值的大 小来决定。 ( 1 ) 问隙大或无问隙而该处y 值又较大时，可将此部位1 4 l l t , l 链拉近使间 隙和y 值缩小，如图中( b ) 所示。 ( 2 ) 间隙大而该处的y 值又较小时，可用如图中( a ) 所示的方法使i 日j 隙缩 小，当接触后继续击打楔铁迫使封头上升而扩大y 值。 ( 3 ) 单纯y 值小的处理方法，可采用图中( c ) 、( d ) 所示的方法使之扩大。 ( 4 ) 间隙不均匀，而y 值接近2 1 0 m m 而在允许范围时，就不要考虑间隙了， 应在问隙合适处点焊，间隙大处只能用电焊补偿了。 2 2 制苯反应器的组装难度 从制苯反应器现场制做的情况看，主要难点有以下几个方面： 一、简体错边量的控制 由于简体较厚s = 1 0 2 m m ，因此在组对环缝时，基本已形成刚性，所以在组 对时如何合理的分配错边量使之在组对合格后控制错边量在误差允许的范围之 内，则成了制造组对过程中的一个主要技术难点。 二、坡口钝边间隙的控制 在控制错边量的同时，人们往往容易忽略对钝边问隙的控制，从而造成局 部钝边间隙小或大，影响焊接质量，甚至造成返修，同时给背部清根带来相当大 的麻烦，造成焊材的浪费。因此，在控制错边量的同时，合理的控制钝边问隙， 给焊接创造条件是组对工作的又一个难点。 三、格棚的组对 制苯反应器中八块格栅的安装主要有以下几个难点： ( 一) 安装前要严格检查不平度，从而保证安装后的水平度。由于格栅较大， 2 6 直径中5 3 7 0 m m ，凶此，检查水平度婴细心、严谨。这是保证顺利安装换热管的 前提之一。 ( 二) 安装方位一定要准确，确保八块格栅在同一个基准线、同一个角度上 保证对心。否则换热管无法穿入。 ( 三) 格栅之间问距一定要一致，否则即使单个格栅水平度符合要求，也有 可能安装后倾斜，最后形响组装。 2 3 制苯反应器的组装过程及效果 2 3 1 制苯反应器组对工艺流程 日方制作的部件内表面防锈层的清除一上节与中节组对一预热一焊接一后 热处理( 消氢处理) 一r t 、u t 、m t 一焊后热处理一u t 、m t 一上部六块格栅安装一下 节中的二块格栅安装一下节与( 上节+ 中节) 组对一预热一焊接一后热处理( 消氢 处理) - r t 、u t 、m t 一焊后热处理一u t 、m t 一穿管一管子与下管板定位点焊一管 子与下管板焊接( 同时上管板侧平管头) 一管子与上管板焊接一管子与管板焊缝 p t 探伤一气密性试验( 壳程) 一第一遍氦检漏试验一管子与管板贴胀一贴胀率检 查一第二遍氦检漏试验一壳程水压试验一上、下封头组对一预热一内口手工焊接 一外侧清根一m t 一预热一外口埋弧自动焊一r t 、u t 、m t 一焊后热处理一u t 、m t 一管程水压试验一打u 2 钢印一内部清理、吹干一充氮一油漆一吊装出厂。 2 3 2 制苯反应器零部件的制造及组装工艺： 一、英文缩写词及解释： a t t ：a s s e m b l yt r i a lt u b e s ag ：a s s m b l yg r i d s a s g ： a s s e m b i y6 t hg r i a l t ： a i rl e a k i n gt e s t bc ： b a c kc h i p p n g ch ：c h e