还原反应器的制造

信中野

（中航黎明锦西化工机械(集团)有限责任公司)

还原反应器的制造

信中野*

（中航黎明锦西化工机械(集团)有限责任公司)

介绍了还原反应器的典型结构，分析了制造上的难点，有针对性地提出了解决难点的特殊工艺方案,对类似设备的制造具有重要的参考价值。

还原反应器 临氢设备 制造工艺 封头 筒体

0 前言

还原反应器是煤制油项目中的关键设备，通常在高温、高压、临氢条件下工作，使用条件十分恶劣。2013年7月，中航黎明锦西化工机械有限公司为陕西未来能源化工有限公司制造了一台还原反应器。该设备结构复杂，制造及检测要求较高。为了确保产品质量，制造中规定了严格的工艺措施。

1 设备结构特点和主要设计参数

该还原反应器的结构如图1所示。反应器下部直径为3600 mm，壁厚为46 mm，上部直径为5000 mm，壁厚为55 mm，设备总长为43 370 mm；下封头为球封头，规格为SR1805，壁厚为44 mm，封头最小厚度为40 mm；上封头为椭圆封头，规格为EHA5000，壁厚为62 mm，封头最小厚度为54.7 mm。该设备内件结构复杂，制造比较困难；裙座和封头间的焊接采用垫板连接，且焊后去掉垫板，在裙座内部磨出R15圆角，这在以往的设备中是不多见的。

还原反应器的主要设计参数见表1。

表1 还原反应器主要设计参数

2 设备的制造难点分析

该设备为大直径塔器，壁厚较厚，筒体、封头材料为铬钼钢。设备制造难点主要有如下几点。

图1 还原反应器结构

（1）该设备主体材料为Cr-Mo钢，有一定的淬硬倾向，易产生冷裂纹、延迟裂纹、组织脆化和回火脆性等问题。

（2）筒体尺寸、形状偏差的控制。

（3）塔体总体直线度的控制。

3 主要的制造工艺及检验

3.1 封头的制造

上部封头直径为5000 mm，属于超限设备，无法整体运输。因此封头整体热压成形后，切割成两瓣运至现场，然后进行组焊(包括锥封头)。下料时应带两块母材试件和一组产品焊接试件，并随封头同时加热和冷却。拼接焊缝坡口表面须100%MT检测，按JB/T 4730.4—2005中I级合格。焊前须预热，焊后须立即进行消氢处理，并在整个焊接过程中注意控制层间温度。对口错边量不得大于1.5 mm，焊缝不得有咬边，焊后对接接头两侧均磨至与母材平齐。下部封头直径为3600 mm，可以整体进行压制。

3.1.1 封头成形后检测各尺寸偏差。

（1）外观质量应符合封头标准及GB 150的要求。

（2）端口最大最小直径差≤10 mm[1]。

（3）用间隙样板检查封头内表面的形状公差。样板与封头内表面间的最大形状公差：外凸不得大于20 mm，内凹不得大于10 mm。

（5）封头成形后的最小厚度应符合施工图的规定。

（6）直边处不允许有纵向皱折。

3.1.2 对接接头应进行100%RT检测，按JB/T

4730.2 —2005Ⅱ级合格，技术等级为AB级，并进行20%UT检测，按JB/T 4730.3—2005 I级合格，技术等级为B级合格。焊缝表面应进行100%MT检测，按JB/T 4730.4—2005 I级合格[2]。

3.1.3 封头热压后齐边，端口焊工装支撑圈，然后封头带试件进行正火+回火处理。取一块母材试件进行性能检测，性能值应满足材料标准的要求。

3.2 筒体的制造[1]

上部筒体直径为5000 mm，属于超限设备，无法整体运输。筒体分两瓣成形，分两瓣运至现场然后组焊。下部筒体直径为3600 mm，可以整体进行制造。筒体的主要制造工艺如下所述。

3.2.1 号料时号出50 mm基准线。板料的对角线差值之绝对值应＜2 mm，应清晰地标记四心位置，筒节长度按正差1 mm/节确定。为保证塔体直线度，下料时应保证相邻母线垂直。号料时带一组产品焊接试件（可利用预弯余量）。为保证塔体直线度，下料时四条边线中相邻的边线应垂直。

3.2.3 滚制前先进行预弯，预弯后切去预弯余量。切割坡口并修磨去除淬硬层，然后进行硬度检查。滚圆时应避免产生端口错边及纵缝对口错边现象，并严格控制端口错边量小于1 mm，对口错边量小于3 mm，同时应测量内圆周长，控制偏差范围为+3～+10 mm。

3.2.4 焊接第一节纵向焊接接头时，应同时焊接产品焊接试件。每个筒节焊接时严格按照本工程的焊接工艺执行，不得有咬边，并检查对口错边量小于3 mm，端口不平度小于1 mm。

3.2.5 焊接后进行校圆。校圆后，检查各部分尺寸偏差：（1）同一断面最大最小直径差≤10 mm；（2）对口错边量≤3 mm，棱角度≤5 mm；（3）内圆周长及公差为。

3.2.6 焊接完成24 h以后，对接接头应进行100% RT检测，按JB/T 4730.2—2005Ⅱ级合格，技术等级为AB级，并进行20%UT检测，按JB/T 4730.3—2005Ⅰ级合格，技术等级为B级合格。焊缝表面应进行100%MT检测，按JB/T 4730.4—2005 I级合格。

3.2.7 每节筒节两端坡口均由机加工完成，并进行100%MT检测，按JB/T 4730.4—2005 I级合格。

3.2.8 成形并经校圆合格后每节筒节进行划线。将筒节置于地平台上，使筒壁与平台表面垂直，划50 mm基准线。保证两端50 mm基准线与平台平面的平行度允差小于0.5 mm。

3.2.9 对上数和下数第一节筒节，二次划线时在内侧也同时划出50 mm基准线，作为内件安装基准。

式中，QBCF为评价区域农产品的重金属生物可利用风险商；A为研究区农产品中重金属的实测质量分数均值，mg·kg-1；C为研究区土壤中重金属的实测质量分数均值，mg·kg-1；CS为土壤重金属的限量值，采用GB 15618中规定的土壤污染风险筛选值，mg·kg-1；S为农产品重金属的限量标准值，采用 GB 2762中规定的食物中污染物限量标准，mg·kg-1；SE为研究农产品中重金属i的实测值的标准误差。

3.3 设备的总体组装[3-4]

设备的总体组装分两段在现场进行。

3.3.1 组对前先盘圆周，严格按心线组对。控制50 mm基准线间距偏差小于0.5 mm。对口错边均匀分布，不得出现向一个方向偏斜的现象。

3.3.2 在四心位置测量直线度，相邻筒节直线度误差小于2 mm，每3 m长筒体最大直线度误差小于3 mm。

3.3.3 组对焊接后检查环向对接接头对口错边量≤5 mm，棱角度≤5 mm，同一端面最大最小直径差≤10 mm，外圆周长公差为+3～+10 mm，直线度应符合图纸要求。

3.3.4 焊接完成24 h以后，环焊缝对接接头按施工图的要求进行无损检测。

3.3.5 基础环底面至容器下封头与塔壳连接焊缝距离偏差不大于6 mm。

3.3.6 接管法兰密封面至容器外壁距离偏差为±5 mm；接管法兰偏斜不大于0.5°。

3.3.7 接管标高偏差±6mm；人孔标高偏差±10mm。

3.3.8 焊接完成24 h以后，所有C、D类焊接接头按施工图要求进行无损检测。

3.3.9 配对液面计口间距偏差±1.5 mm；周向偏差1 mm；法兰面倾斜度0.3 mm。

3.4 热处理

（1）按热处理工艺要求对设备进行消除应力热处理。热处理分两段进行，产品焊接试件同炉热处理。热处理后不得施焊。

（2）热处理后按施工图要求进行无损检测。

3.5 现场合拢

（1）先将下段放置在基础上，安装调试合格后装入内件。

（2）将上段吊装，与下段合拢，按四心标记进行组对，检查对口错边量及直线度应符合图纸及标准要求，合格后焊接。对接焊缝须进行PMI检查。

（3）焊接完成24 h后合拢口按施工图要求进行无损检测。

（4）按热处理工艺要求对合拢口进行局部消除应力热处理。

3.6 水压试验

按施工图要求的压力在设备基础上进行立置水压试验，试验用水温度不得低于15℃。水压试验后将水排净，并用压缩空气吹干。水压试验合格后，按施工图要求进行无损检测。

4 结论

在还原反应器的制造过程中，由于采取了有效的工艺措施，较好地控制了筒体和封头的圆度、错边量及棱角度，组装时也较好地控制了设备的直线度，制造出的产品各项技术指标均符合图纸的要求，令用户非常满意，设备至今运行良好。

[1]GB 150.1～150.4—2011压力容器[S].2011.

[2]国家质量监督检验检疫总局.固定式压力容器安全技术监察规程[S].2009.

[3]JB 4710—2005钢制塔式容器[S].北京：新华出版社，2005.

[4]HG/T 20584—2011钢制化工容器制造技术规定[S].北京：中国计划出版社，2011.

Manufacture of Reduction Reactors

Xin Zhongye

This paper introduces the typical structure of the reduction reactor and analyzes the manufacturing difficulties,puts forward a special process plan to solve the problems,which has important reference value for the manufacture of similar equipments.

Reduction reactor;Equipment contacting hydrogen;Manufacturing process;Shell cover;Barrel

TQ 050.6

2014-12-12）

*信中野，男，1972年生，工程师。葫芦岛市，125001。