板焊式加氢反应器筒体制作质量控制

李美

摘要：加氢反应器是各种加氢工艺过程或加氢装置的核心关键设备。加氢反应器由于长期处于高温、高压、临氢、高温硫和硫化氢环境，其操作条件相当苛刻。技术难度大，制造技术要求高，造价昂贵。所以人们无论在设计上还是使用上都对它给予极大的重视。反应器的设计和制造成功，在某种意义上说是体现一个国家总体技术水平的重要标志之一。与锻焊反应器相比，板焊式反应器具有板材的致密度及轧制质量稳定性、均一性的优势。筒体又是加氢反应器的重要组成部分。筒体成型后实际尺寸的大小，直接影响产品的质量，内件的装配，環缝组对的错边量，筒节与封头之间组对的错边量，同时也影响产品容积的变化，所以在生产制造过程中严格控制筒节制造过程中的质量至关重要。

关键词：加氢反应器；制造；质量控制

引言：

加氢反应器中不同厚度的筒节制造工艺流程不同。筒体厚度小于80mm，筒体工艺流程如下：材检—喷丸—探伤（UT）—号料—开制坡口—打磨—探伤—卷板?—合口—焊接—打磨—校圆—探伤—立车—探伤；当筒体厚度大于80mm，筒体制作工艺流程如下：材检—喷丸—探伤（UT）—一次号料—卷板—二次号料—开制坡口—打磨—探伤?—合口—焊接—打磨—校圆—探伤—立车—探伤。筒体制作的质量控制是加氢反应器的质量保证的关键。筒节质量控制的关键节点具体如下：

1、材料检查

板材是保证质量的基础，材料检查时要求板材质证齐全，标记清楚。板表面不得有气泡、裂纹、结疤、拉裂和夹杂，钢板不得有分层。钢板表面上的局部缺陷应用修磨方法清除，但不得使钢板厚度小于最小允许厚度。筒体钢板除应符合国家标准中的有关规定外，尚应符合该产品技术要求中的有关要求。加氢反应器主体材料在技术条件中一般都要求复验，必须要求钢板复验的力学性能及硬度等符合技术条件的要求方可进行制造。钢板表面应喷丸处理并按技术条件进行UT检测。严格把关，不合格钢板一定不能通过。

2、筒节的号料

按筒体展开尺寸号出筒节下料线、检查线，并作明显标记；用样冲眼作划线标记，并引至中心层作样冲标记并作尺寸检查。注意复合钢板划线，避免打样冲，可用红铅笔划线及做标记，划好的线用透明胶布贴好，防止被擦除。一般板子厚度小于80mm只需一次号料；板子厚度大于80mm需要二次号料，这主要是考虑卷板碾长量的情况。碾长量是筒节在加热或冷卷状态时，经过卷板机卷制初步成型后，中性层所发生的伸长变化，在实际生产中，往往以外周长与中性层长的差值来衡量，表示为L=（L外-L中）÷厚度，一般经验值为0.1倍的钢板厚度。当钢板厚度δ小于等于40mm，一般不计算碾长量，当钢板厚度δ大于40mm：需要计算碾长量，下料尺寸为L=пd中径 -20（坡口宽度）-δ碾长量（一般为0.1δ）。板厚大于80mm的钢板一次号料时将碾长量考虑进去，二次号料时验证碾长量选择是否合适。

3、筒体的卷制

筒体卷制一般分为冷卷、温卷以及热卷。预热温度具体执行热处理工艺。设备能力限制不能温卷、温校时或板材拼接以及新钢种及工艺上有特殊要求的材料按专门工艺卷制时才采用热卷。卷制筒体时，要注意保证筒体的中心线与筒体横截面垂直。卷板时注意毛坯放正定位，防止错边及大小口，卷有色金属和复合板料时，须垫软金属及保护板，防止划伤及压坑。卷板和校圆前必须清除毛坯上的铁屑杂物，将滚板机上下辊清洗干净，卷制过程中必须及时扫去剥落下来的氧化皮，，热卷筒体必须经过喷砂或喷丸处理清除氧化皮，以防止压坑及损坏设备。复合板的滚制不能与其他碳钢板的滚制交替进行。

4、筒体开制坡口

清理筒体表面氧化皮，测量筒节壁厚至少8点，根据筒节实测壁厚计算筒体外周长尺寸；与已划下料线核对后从筒节两端按划线均匀割除余量，进行标记移植；开制坡口，尺寸符合图样要求；同时打磨、清理坡口表面符合探伤要求。其中开制坡口主要有两种方法：气割和机加工开制坡口。U型坡口一般采用机加工设备开制坡口，V型坡口直接气割即可，气割开坡口前应预热，不同材料预热温度不同。钢板的下料可用机械法切割，切割后应打磨出金属光泽。若钢板为复合钢板，需采用等离子去除坡口处复层部分。由于加氢反应器的筒体直径较大，按技术要求规定，一般纵环缝组焊时的对口错边量应不大于2.4mm。如果筒体成形质量不好，极易造成错边量和棱角度的超标，对焊缝质量产生很大的影响，降低焊缝的耐蚀性，减弱焊接接头的强度。因此必须严格控制单节筒体的下料精度和成型尺寸。筒节下料时，控制对角线误差不大于2mm；筒节卷制前，采用压头的工艺措施，以保证筒节的圆度，并避免校圆时因局部应力过大而产生裂纹等缺陷。

5、筒体的合口及校圆

筒体合口，筒体板料轴向对接处在卷板机上要准确对接，防止错边、大小口及过卷，控制对口错边量符合技术要求的规定。板料热卷合口后取下筒体时，应立即将合口处接缝焊牢，防止筒体冷却收缩使合口张开。在卷板机上装焊龙门铁，按焊接工艺焊接牢固。筒体纵缝焊接完成后，一般在筒体热处理后对筒体进行校圆，校圆前必须清除毛坯上的铁屑杂物。若筒体进行中温校圆，则筒体校圆前不需做额外的热处理，其加热规范按热处理工艺说明书。高温校圆要在650℃以上完成，随后继续让筒体在卷板机上慢速转动，直到筒体冷却到一定温度，方可取下筒体，以防止筒体变形，严格控制椭圆度符合技术要求。筒体校圆完成后由检查员检查圆度及直线度等公差符合技术要求。

6、焊接工艺及无损检测

焊接纵缝前先组装筒体纵向焊接接头用垫板，注意垫板在坡口内侧点焊，不得在筒体外壁施焊；焊接纵缝应严格执行焊接工艺；严格控制预热温度、层间温度及后热温度及时间；为减少焊接热输入对焊接接头性能的影响，必须正确控制工艺规范。并且焊缝处金属要取样进行化学分析；要求各成分符合要求。由于加氢设备用钢有特定的使用条件，应慎重进行焊接材料的选择；焊接材料的选择符合技术协议的要求。为了保证设备在高温下抗氢腐蚀的要求，焊缝金属的Cr、Mo等元素的含量，必须达到与母材相当的水平。不同类型的Cr-Mo钢，有不同的机械性能，即使化学成分相同，由于不同的热处理制度其强度性能也有较大差异。因此焊缝成分的设计，还必须适应母材的热处理制度保证焊缝和母材有相等的强度。纵缝焊接完成后需打磨焊接接头表面与母材表面齐平，不允许保留焊缝余高。并且进行焊后热处理。热处理执行热处理工艺。严格控制焊后消除应力热处理规范，对获得综合性能好的焊接接头也是十分重要的。筒体校圆完成后，纵向对接焊接接头应进行100%探伤检查。同时要求对筒节进行100% UT检测，以防止在筒体卷板等制造过程中产生裂纹等缺陷。探伤要求符合技术条件的要求。

结束语：

只有保证产品制作过程的每个细节的质量控制我们才能真正高品质、高质量的产品。严格保证好筒体的制作工艺的每个关键节点的质量控制，既能缩短生产周期，又能避免返修等不利因素，使进度、质量和成本得到有效的控制。

参考文献

[1]《钢制化工容器制造技术要求》中华人民共和国工业和信息化部2011.06.01.

[2]《压力容器》第4部分：制造、检验和验收中华人民共和国国家监督检验检疫总局2011.03.01.

（作者单位：山西北极熊环境科技有限公司）