上海石化机械制造有限公司 上海 200540
摘要：洗涤塔作为煤（焦）制氢项目中的重要设备，其主体材料是14Cr1MoR+S31603复合板，且壁厚较厚；根据铬钼钢的特性从设备的工艺准备、装配、焊接以及预后热的方面介绍设备的制造工艺技术；对同类设备的制造希望能起到互相借鉴的作用和效果。
关键词：洗涤塔；Cr-Mo钢；装配、焊接；预热；热处理
1 设备的主要设计参数和结构特点
该设备是立式结构，主体材料是14Cr1MoR+S31603，设备的主要设计参数见表1，结构简图如图1所示：
2 设备制造的工艺准备
设备制造的工艺准备包括下料、卷制、坡口加工等主要环节，其工艺的可行性和合理性直接影响到后续装配、焊接的制造过程。
（1）下料
14Cr1MoR是低合金耐热钢具有一定淬硬倾向，而且焊接过程中冷裂纹敏感性较大。在下料切割时基准线的两侧200mm范围内要预热至150℃~200℃，来降低热切割带来的淬硬程度。实际制造过程中板材下料主要有火焰切割和等离子切割两种方法。火焰切割主要适用于中厚板的切割，但其切割后断面没有等离子切割断面的规整。本例中涉及的板材厚度较大，所以实际中切割采用的是火焰切割；由于火焰切割的原理是通过氧化切割，因此在切割前，将切割线两侧各20mm范围内的复层S31603通过碳弧加修磨的方法去除。
（2）卷制成型
在常温下钢经过塑性变形后，内部组织将发生变化，晶粒沿变形最大的方向被拉长，晶格被扭曲，从而提高材料的抗变形能力。常温下把钢预拉到塑性变形然后卸载，当再加载时，材料的比例极限将提高而塑性降低，这种现象称为加工硬化。由于冷变形时有加工硬化现象，塑性降低，所以每次冷变形程度不宜过大，否则变形金属将产生断裂破坏。
热切割表面的往往是卷制裂纹的来源，淬硬层的表面应当加以修磨处理；另板材的两端及切割的断面处也应修磨成圆滑过渡，防止局部应力集中；厚壁容器卷板采用两端各预留300mm的压头余量，两端先预弯后，然后再卷制成型，保证洗涤塔筒节成型后的周向尺寸；筒节预压弯头后不立即割除压头余量，继续卷制筒体，卷制过程中应缓慢加压，每次的变形量不宜过大；当筒体基本成型后（成“葫芦”形状），复测筒节的周长然后再切除压头余量。因为筒体板材是复合板错边量要求小于等于1.5mm，这样最大程度上消除了因周长方向上的尺寸偏差太大从而导致的各个筒节之间环缝的“硬错边”。各个筒节的复圆要求较高，最终复圆成型后的筒节的椭圆度要求控制在5mm范围内。
（3）坡口
往往热切割边缘的低塑性淬硬层也成为钢板焊接裂纹的来源。所以如下图所示的纵缝坡口和筒体接管的破哭在火焰切割时，坡口的断面应留有一定的加工余量（一般情况下5mm左右），适宜通过机械加工或深度打磨的方法去除掉淬硬层。
环缝坡口和锻管对接坡口（如图2所示）需机加工，表面质量好没有因火焰切割产生的淬硬层的问题，有利于焊接质量。坡口加工时应先刨复层后刨基层，注意保护复层的表面不被碳钢污染。进刀量应较小，避免产生撕裂状的表面。
3 装配与焊接
（1）装配
GB150-2011《钢制压力容器》规定复合板的组对的错边量不大于复层厚度的50%，且不大于2mm。厚壁复合板环缝的装配准确的根源在于原始的下料环节要控制严格，下料时长度方向偏差±1mm，对角线偏差±1.5mm；再通过合理的卷制复圆工艺才能保证装配符合标准的要求。锻管在装配的时候要保证与筒体坡口间的间隙均匀。
（2）焊接
①球形封头
球形封头采用拼板后外协热压成型的制造工艺，拼缝在平板状态下焊接完成，再经过超过上临界转变温度冲压成型，焊缝的组织发生变化强度会显著的降低，无法满足设计强度的要求，外协回厂后采用焊缝置换的方法进行重新焊接。
RT的检测率为100%，合格级别为II级，射线等级为AB级；UT的检测率为100%，合格级别为I级，技术等级为B级；PT、MT检测率为100%，合格级别为I级。其中RT检测可以用TOFD进行替换检测。其中在设备最终热处理后和水压试验后对A,B类焊接接头分别进行UT检测的复查；设备最终热处理后和水压试验后对所有接头表面分别进行MT检测的复查；最终热处理后对每类焊缝抽选一组进行硬度检测HB小于等于225。
结语
洗涤塔的制造的难点主要在于具有淬硬倾向的14Cr1MoR的下料切割、卷制、焊接等过程中对于冷裂纹产生的有效预防和控制，同时因为洗涤塔筒体的壁厚较大且是复合板，对卷板、装配的要求较高。在实际过程要控制好板材的淬硬性倾向，挑选经验丰富的施工人员和技术过硬的特种设备焊接人员。对设备的制造过程尤其是预后热、及焊接工艺参数的执行和监控必须严格到位。
参考文献
[1]GB150-2011《压力容器》.
[2]邹广华 刘强.过程装备制造与检测.化学工业出版社.
[3]郑津羊 董其伍 桑芝富.过程设备设计.化学工业出版社.
[4]NB/T47015-2011《压力容器焊接规程》.
论文作者:魏永
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/11
标签：设备论文; 塑性论文; 余量论文; 火焰论文; 断面论文; 裂纹论文; 压头论文; 《基层建设》2017年第12期论文;