摘要：近年来制氢转化炉的对流段模块化工厂制造已日趋成为主流形式，本文就对流段模块的结构进行分析，重点讨论了对流段模块化制造的技术关键点，为提高工厂的对流段模块化制造质量提供经验。
关键词：制氢转化炉；对流段模块；盘管；衬里
1.对流段模块化的发展和意义
由于制氢转化炉的对流段结构复杂，工序繁多，传统的施工方法是，将采购的换热管、管件、管板、型钢等原材料和配件交由施工单位在现场露天高空作业，这样的制造方式建设周期长，成本高，安全性差，焊接、检验等受环境因素制约，造成产品质量难以保证，而对流段采用模块化设计、工厂制造能有效解决上述问题。我公司为重庆卡贝乐化工有限责任公司承制的85万吨/年甲醇项目转化炉，采用英国DAVY公司的设计工艺包，其中最大的一个对流段模块尺寸为19070mm×4050 mm×7105 mm，单重达212吨，是我公司迄今为止制造的体积最大、单重最重的单件对流段模块。对流段模块化的工厂制造、安装，为提高项目建设质量、减少安全质量事故，缩短建设周期创造了有利条件。
2.对流段模块的主要构成
对流段主要构成一般包括钢结构墙板、盘管、衬里、中间管板、管板托架、管板导向架、端管板和弯头箱等。
3.对流段模块的分模设计
对流段模块的分模设计是工厂化制造之前的重要步骤，此步骤是后继工作的基础。分模设计合理与否，直接影响到工厂模块化的工作难度和运输成本。合理的分模设计可降低模块化难度，缩减模块化周期，也可降低运输成本。分模设计的基本原则是“四个利于”：利于工厂化制造、利于吊装、利于现场安装、利于运输。
4.对流段模块的工厂制造
制氢转化炉对流段的工厂模块制造主要分为钢结构墙板的预制、衬里砌筑、盘管的预制、焊接管板的预制和模块化总装等工序。
4.1钢结构墙板的预制
钢结构墙板制造的工序为：
4.2衬里砌筑
衬里施工程序为：
4.3盘管的预制
对流段盘管的预制包括翅片管的制作、管路预制、集合管组件预制、组盘焊接、水压试验等几个主要工序。
4.3.1翅片管的制作
翅片管主要由翅片钢带和基管构成。翅片钢带与基管的焊接采用连续、低熔深的高频电阻焊，钢带呈螺旋状焊接在基管表面上。翅片管的翅片形状可分为整体形状和锯齿形状两种。
4.3.2管路预制
管路预制是指在盘管组盘穿管前进行的弯头和换热管的组对焊接。一种方法是一根换热管焊接一个弯头，组对成拐杖管的形式，也称拐杖管预制。拐杖管预制是为了减少组盘上的焊接，因为预制焊接可以在滚轮架上焊接，转动焊接比在盘管上固定焊接方便，而且焊接的质量好，焊缝的成型美观。另一种方法是预制成U形管，即将一个180°弯头和两根换热管焊接。
4.3.3集合管组件预制
集合管组件预制是将集合管、管接头、管帽等组焊成整体。集合管按图样定尺并进行开孔定位划线、打样冲，不得在焊缝上开孔。集合管的开孔直径偏差，孔中心距偏差（纵向、环向），表面质量等应按图纸技术要求规定执行。管接头焊接、扩孔完成后要求检查孔表面质量，打磨清除扩孔后的毛刺等。
4.3.4组盘焊接
组盘焊接前需制定相应的组盘工艺，确定组盘施工方案。组盘焊接主要包括穿管焊接和集合管组对两个工序。
穿管焊接是指将预制好的拐杖管或U形管穿进管板后进行焊接。穿管前需要检查管板的管孔与管径是否匹配，并清理管内异物。穿管过程中严禁强力组对。
集合管上盘前须清理管内异物，碳钢或低合金钢集合管可表面喷砂处理。集合管组对焊接时，要求提供平衡支撑，直至对接焊缝完成后方可移除支撑。
4.4焊接管板的制作
焊接管板一般分为碳钢、合金钢、奥氏体不锈钢三种材质。工厂采用空气等离子切割机进行碳钢、合金钢材质的钢板下料、钻孔，其最大切割厚度达到150mm，切割精度为0.5～1mm,。对于奥氏体不锈钢材质的钢板的下料、开孔则采用专业的水离子切割机进行。下料及开孔工序完成后，需要注意钢板的焊接顺序及尽量控制焊接变形，并做好焊后管板的机械调平，以防止焊接管板内的浇注料施工后的反应热导致管板应力释放变形。
4.5模块化总装
将预制的盘管，带衬里的墙板，弯头箱等部件组装成整体，并完整包装、供货的过程称之为模块化总装。制氢转化炉对流段的模块化总装按模块的结构特点分立式模块化组装和卧式模块化组装两种形式。模块与模块之间按竖直方向进行组装的称之为立式模块组装，模块与模块之间按水平方向进行组装的称之为卧式模块组装。
模块化总装前，首先确定盘管的固定方案及模块布置，准备固定工装、各项临时支撑等工器具。模块化过程应重点确保以下几点细节：
a)在管板端部与管板托架的间隙应填充纤维毯密封，以防内部烟气从间隙处泄露，造成外壁板局部超温；
b)弯头箱安装后，检查内部纤维毯，对破损及有缝隙的位置进行修补；
c)集合管管帽与套筒组件的缝隙用纤维毯填充。
d)对弯头箱螺栓连接的薄板凸起或凹陷引起的缝隙处应进行校平整改。安装弯头箱，密封板及运输横梁过程中，注意螺栓规格和级别的使用，严格按图纸要求进行。
e)对流段模块出厂前，宜对外表面壳体进行整体油漆处理，确保产品的美观性。
5.结束语
制氢转化炉对流段模块化工厂制造，已成为一种发展趋势，代表制氢转化炉装置大型化、集约化的发展要求，模块化技术日益成熟。把握好模块化工厂制造的关键技术，可以大大提高对流段的产品质量，缩短工期，节约成本。制造厂需要在已有的技术基础上不断改进和创新，不断积累和总结经验，找到适合工厂发展的制造模式，减少现场工作量，以满足施工合同要求。总之，制氢转化炉对流段模块化工厂制造对工程项目的建设质量，工期控制及成本控制起到举足轻重的作用。
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论文作者:程鹏
论文发表刊物:《知识-力量》2019年8月25期
论文发表时间:2019/5/13
标签：模块论文; 弯头论文; 衬里论文; 盘管论文; 工厂论文; 制氢论文; 工序论文; 《知识-力量》2019年8月25期论文;