多层整体包扎尿素合成塔的制造与检验

第8 期 7 多层整体包扎尿素合成塔的制造与检验 陈林 黄玉梅 孙国梁 安徽六方深冷股份有限公司 安徽 合肥 2 3 0 0 8 8 摘要 本文重点介绍了采用多层整体包扎技术制造尿素合成塔的工艺过程和质量控制点 该技术制造工艺先进 机械化程 度高 可显著提高生产效率 降低制造成本 适合向产品大型化发展 关键词 多层整体包扎 尿素合成塔 制造工艺 质量控制 检验 多层整 体包 扎高压容器属于多层包扎压力容 器 制造时采用液压机械手将预先卷好 的层板筒 节逐 层夹紧在 内筒上 并使每层层板 的纵 环焊 缝按 一定的要求相 互错开 与传统多层筒节包扎 高压 容器 相 比具有 以下特 点 1 材料利用 率 高 制造 成本低 2 无 深环焊缝 焊接质 量 容易得到保证 3 制造工艺先进 机械化程度 高 4 层 板夹紧装 置操 作灵活 改径 向包 扎 为切 向夹紧 使层板 间隙更小等 并能向大 型化 发 展 多层整体包扎是适合我 国国情 的一种新型 多 层包扎高压容器结构 现今 多层 整体包扎技术广泛应用于 高压设 备 制造 本文 以我公司承制 的D N1 4 0 0 尿素合成塔 为 例 重点阐述采用多层整体包扎制造不锈钢衬里 尿 素合成塔与传统多层筒节包扎 的不 同和技术上 严于HG 3 1 2 9 1 9 9 8 整体多层夹紧式高压容器 条款的内容 1 尿素合成塔简介 1 1尿素合成塔设计参数见表 1 尿素合成塔外 形结构见图1 表1 尿素合成塔设计参数 图1 D N 1 4 0 0 尿素合成塔外形结构图 设计压力 M P a 2 1 6 设计温度 1 9 O 工作压力 M P a 1 9 6 工作温度 1 9 0 容器类别 I I I 全容积 m 3 7 5 物料名称 尿素 N H 3 液 C O 2 甲胺液 主要受压元件材料 Q 3 4 5 R 2 0 M n M o I V X 2 C r N i M o 1 8 1 4 3 M o d 1 2相关标准和规 范 GB1 5 0 1 4 2 0 1 1 压力容器 GB T 9 8 4 2 2 0 0 4 尿素合成塔技术条件 GB T 3 1 7 2 3 1 7 6 2 0 0 2 尿素高压设备制造检 验方法 GB T 3 1 7 8 3 1 8 0 2 0 0 2 尿素高压设备焊接工 艺评定和焊工技能评定 HG 31 2 9 1 9 9 8 整 体 多 层 夹 紧式 高 压 容 器 J B T 4 7 3 0 2 0 0 5 承压设备用无损检测 HG T 4 0 8 0 2 0 0 9 尿素合成塔氦渗漏试验方 法 T S G R 0 0 0 4 2 0 0 9 固定式压力容器安全技术 监察规程 2制造 工艺 尿 素合成塔在 高温 高压及强腐蚀介质工况下 作者简介 陈林 1 9 7 5 一 女 安徽人 1 9 9 5 年毕业于合 肥 联合 大 学 工程 师 具 有A1 A2类审 批员 资格 现在 安徽 六方深冷股份有限公司从事压力容器设计工作 论文广场 石 油 和 化 工 设 备 2 0 1 2 年 第1 5 卷 使用 控制制造环节的质量是尿塔 安全运行 的重 要保证之一 采用 多层整体包扎制造 不锈钢衬里 尿素合成塔应注意 以下几个方面 2 1 材料 2 1 1受压元件材料和与腐蚀介质接触的材料应 符合相应标准及 图纸要求 具有材料质量证 明 书 2 1 2此 尿 塔 不 锈 钢 衬 里 材 料 选 用 X2 C r Ni Mo l 8 1 4 3 Mo d 焊接材料采用 带极 堆 焊 过渡 层和 面 层 均 为 2 5 2 2 2 L Mn B 手 工 电弧焊采用 E 2 5 2 2 2 L Mn B 氩弧焊采用 W 25 2 2 2 LM n 2 1 3不锈钢材料复验 a 按炉号复验化学 成分 按批号复验力学性能 b 逐件测定铁 素体含量 C 抽样进行晶间腐蚀倾 向试验 d 按规定进行选择性腐蚀检查及金相检查 e 逐张检查衬里板 的尺寸 外形及表面质 量 f 外径大于2 0 mm的不锈钢高压无缝钢 管应逐根进行超声波检测 2 2内简体 D N1 4 0 0 尿 素合成塔 内筒体 由不锈钢 衬里板 6 8 X2 C r Ni Mo 1 8 1 4 3 Mo d 带沟槽的盲层 板 6 6 Q3 4 5 R 及加强板 6 1 2 Q3 4 5 R 组焊 而成 见 图2 总长 2 4 0 0 0 m m 图2 内筒体B 类焊接接头 2 2 1 制造工艺 1 先卷焊不锈钢衬里层 2 焊好 的不锈钢衬里层 内部采用撑胎撑紧 后再包扎 盲层板和加强板 加强板与盲层板的纵 焊缝错开2 0 mm 盲层板纵焊缝为点焊 3 将各节内筒体 内筒体与球封头组焊 形成一个整体 内筒 筒节组对时 加强板 与衬里 板 的纵焊缝应按顺 时针方 向错 开7 8 衬里板 的 纵焊缝依次错开1 8 0 相邻加强板 的纵焊缝依次 错 开 1 8 0 4 内筒B 类焊接接头的对 口错边量不大 于 1 mm 内简与球封头 的连接对 口错边量不大于 l m m 内筒B 类焊接接头形成的棱角不大于l m m 组装内筒的直线度允差不大于简体总长 的0 0 5 且不大于4 mm 2 2 2检测要求 1 不 锈钢 衬 里层 的A B类 焊 缝应 进 行 1 0 0 射线 1 0 0 渗透检测 射线检测 I级合格 其透照质量不应低于A B级 渗透 I 级合格 2 加强板的纵向焊接接头进行1 0 0 超声波 l 0 0 磁粉检测 超声波检测 I I 级合格 其透 照 质量不应低于B级 磁粉 I 级合格 3 组对时 环焊缝应进行1 0 0 射线检测 I I 级合格 其透照质量不应低于AB 级 衬里层焊 缝表面1 0 0 渗透检测 渗透 I级合格 且不允许 有针孔和蛀孔 2 2 3 注意事项 1 不锈钢衬里材料打磨 坡 口的制备及制 造过程衬里表面的保护按G B T 9 8 4 2 2 0 0 4 尿素合 成塔技术条件 的要求进行 2 加强 板允 许拼 接 拼接 块 数不 多 于2 块 且最小拼接 宽度不小于1 0 0 0 mm 拼接接头表 面必须与母材齐平 拼接焊缝应进行1 0 0 超声波 1 0 0 磁粉检测 超 声波检测 I I 级合格 其透照 质量不应低于B 级 磁粉 I级合格 3 内筒体的加强板 6 l 2 Q3 4 5 R 不开 设通气孔 4 多层筒节包扎是将简体分为若干段 分 段包扎完毕后 加工环焊缝 采用整体夹紧则是 先将 内筒组焊完毕 并与球封头组对后 再包扎 其余各层层板 5 不锈 钢焊缝表 面应进 行铁素 体含量测 定 铁素体含量不得大于0 6 2 3层板 内简体与球封头组焊完毕 检 验合格 后 在 整体包扎台上包扎其余各层层板 一 柱一 瓣 第8 期 陈林等多层整体包扎尿素合成塔的制造与检验 9 2 3 1 制造 工艺 1 以内简体加强板 的纵焊缝为基准 其它 各层层板 的纵焊缝按顺 时针方 向错开7 8 相 同 层的相邻层板的纵焊缝相互错开1 8 0 2 包扎层板时应先从简体一侧依次向后向 外包扎 以不影 响上层层板焊接为前提 相邻两 层的环向焊接接头至少应错开2 0 0 mm 见图3 型 撮业 一 2 4 7 一I I I l t J I 8 O I 8 O 图3 层板环焊缝分布图 3 层板与上 下球形封 头的连接焊缝采用 阶梯型结构 其对 口错边量不得大于0 6 mm 2 3 2检测 要求 1 各 层层 板与球 形封头 连接 的环焊缝 须 经 1 0 0 超声波 1 0 0 磁粉检测 超声检测 I I 级合 格 其透照质量不应低于B 级 磁粉 I 级合格 2 各层层板的纵 环焊缝及层板与层板间 的搭接焊缝须经1 0 0 磁粉检测 I级合格 3 层 板拼 缝及最 外层层 板纵 环焊缝 须 经 1 0 0 超声波 1 0 0 磁粉检测 超声检测 I I 级合 格 其透照质量不应低于B级 磁粉 I 级合格 4 层板包扎后应进行松动面积检查 每一 松 动部位 沿环 向长度不得超过3 0 0 mm 沿轴 向 长度不得超过6 0 0 mm 2 3 3注意事项 1 内简体组焊完毕后 为保证内简体与球 封头 的组对 应 以内筒体实测尺寸加工球封头 的 对接坡 口 见图4 2 简体 各层 层板应 在包扎之 前加 工通气 孔 不同于传统层板包扎结束后钻通气孔 3 层板 的周 向尺寸应按所夹紧上层简体的 实测周长下料 周长在考虑焊接接 头间隙后 只 允许为负偏差 且不大于3 mm 图4 球封头与筒体对接坡口 2 4氦检漏 2 4 1 检漏孔 为在 设备 制造 完 成后 和 使用 中能检 测尿 素 合成塔衬里及焊缝的贯通性缺 陷 对采用不锈钢 板制作衬里的每个衬筒都应 设置一定数量 的检漏 孔 衬里筒节的检漏孔应 设置靠近两端 固定环焊 缝 的检漏 槽上 本 台产 品筒 节共 设置2 0 个检 漏 孔 2 4 2采用氦检漏的必要性 以往尿素 合成塔采用氨检漏 氨直接与碳钢 材料 盲层板 加强层 内表 面 环焊缝根部 以 及不锈钢 内筒外表面接触 盲层板虽然不计算强 度 但 因纵焊缝点焊 故应 力仍然存在 产生应 力腐蚀裂纹在所难免 加强层受拉应力最大 在 腐蚀介质作用下易产生应力腐蚀 环焊缝根部与 盲层板 加强层都是互通的 只要有残余氨介质 存在 都会在此聚集 检漏 介质氨 的存在