吸附塔环形室组焊试验小结

岳金锁 陈君佐 张博利 张坤良

中国石油天然气第七建设有限公司 山东青岛 266300

吸附塔是PX 项目吸附分离装置的核心设备，主要包括塔体、中心管、塔盘支撑和环形室等主要部件，其制造加工和安装精度要求极高。中国石油天然气第七建设有限公司首次承接了大直径吸附塔设备（规格为φ9700mm×39705mm×84mm）的施工，以下重点对吸附塔环形室的组焊进行介绍。

1 吸附塔环形室组焊试验概况

吸附塔的环形室制作质量严格，工艺复杂，其焊接变形控制是制作吸附塔的难点之一。环形室的所有焊缝均为全焊透结构，焊后进行100%UT 检测，并对腔体进行气密性试验，且要求焊后横板平面度不大于2mm。基于吸附塔环形室的制作难点，对环形室的安装、焊接做全过程模拟，以便积累经验，掌握相关数据，用于指导吸附塔产品施工时的产品质量。图1 为吸附塔环形室结构示意图。

2 模拟组焊试验具体施工步骤

2.1 下料

按照吸附塔环形室图纸（模拟）进行横板、盖板、防溅板下料。下料共分3 组：一组用于模拟手工焊焊接；

图1 吸附塔环形室结构示意图

一组用于氩电联焊焊接；一组用于氩弧焊焊接。

2.2 横板与壳体组对、焊接

2.2.1 手工焊焊接

（1）先组焊下横板，再组对中间横板，中间横板焊接时上表面可正常施焊。由于两层横板之间间距为135mm，背面清根后无法进行打磨，此方案不可行。

（2）先组焊上横板，再组对中间横板，背面可进行清根打磨处理。但上表面要进行打底焊接及填充，焊条药皮无法清理，此方案亦不可行。

综上，手工焊焊接方法不适用于吸附塔环形室的焊接。

2.2.2 氩弧焊焊接

（1）上中下三层横板可一次组对完成，横板与筒体组对间隙约3mm，保证横板与筒体垂直，组对间隙均匀。

（2）对焊接后的尺寸进行测量，焊后有角变形现象。下横板由于支撑固定，无角变形，中间横板上倾约3mm，上层横板上倾约4mm。

但纯氩弧焊焊接效率较低，在实际施工中满足不了工期要求。同时，三层横板同时组对焊接时，中下层横板打底填充若出现缺陷，清除难度很大。

2.2.3 氩电联焊

因此，此次重点模拟氩电联焊焊接，模拟施工步骤如下：

（1）下横板组对，与筒体组对间隙均匀，间隙约3mm，横板坡口为单面45°，横板与筒体间采用筋板支撑加固。

（2）下横板与筒体组对后加固焊时，应均匀间断加固，加固完成后方可进行焊接。组对后若直接采用氩弧焊连续焊接，则由于焊接收缩，间隙变小，后续焊缝无法满足氩弧焊焊接要求。

（3）横板与筒体焊接采用氩弧焊打底，φ3.2 焊条填充，φ4.0 焊条盖面。

（4）组对中间及上层横板，要求同下横板。根据氩弧焊组焊的试验结果，中上层横板组对时，进行了反变行处理，反变形约5～6mm。

（5）对中上层进行焊接（无支撑加固，图2）：中层横板采用氩弧焊打底和填充，焊条盖面，上层横板采用氩弧焊打底，焊条填充和盖面。组焊过程中需要注意的是，横板组对顺序可以调整为先安装下层；氩电联焊焊接完成后，再组焊中间横板；焊接完成后，再组焊上层横板。

（6）焊后对上、中、下三层角变形进行测量，每层角变形最大不超过2mm。

（7）对横板与筒体的角焊缝进行UT 检测。由于探头不合适，此次采用其他规格的探头进行了检测，未发现缺陷，后期需要采用6×6 或9×9，K3 探头，双面单侧检测。

图2 焊接中上层

（8）组对下盖板，加固。盖板坡口角度为30°单面外坡口，盖板下料时板宽按照约- 5mm 进行下料。盖板与横板组对间隙约3～4mm，施工时，为了保证组对间隙，将中间横板进行了调型，使其整体上翘2mm。若组对间隙小于3mm，则无法焊透（可使用φ3.2mm 焊条检验组对间隙和焊后内部质量）；若组对间隙小于3.2mm，则内部焊缝成型较差；组对间隙大于3.2mm时，内部焊缝成型饱满，焊缝成型较好。

（9）焊接下盖板（图3）：下盖板与横板焊接采用氩弧焊打底，焊条填充盖面的施焊方法。

图3 焊接下盖板

（10）焊后尺寸测量：组对时中间横板进行上反变形2mm，焊后经过测量，腔体尺寸偏差不超过1mm。与组对前尺寸相比，焊缝收缩约3mm，且下横板无明显变形现象（先焊接的下部焊缝）。

（11）组焊下环形室两侧端板。

（12）对下部环形室进行气密性试验（图4）。

（13）组焊防溅板，注意提前进行上横板的反变形处理。

（14）组焊上盖板及两侧端板，方法同组焊下盖板。

图4 下部环形室进行气密性试验

（15）对组焊后的尺寸进行测量：由于在组对防溅板时，此处反变形尺寸偏小，焊后上横板此处变形量较大，使上横板上表面偏差达到了3mm。所以在后期施工中，需注意反变形尺寸的控制。

（16）对上部环形室进行气密性试验。

（17）筒体焊接位置的尺寸测量：焊前筒体环形室焊接位置尺寸φ3510，焊后尺寸φ3524，筒体椭圆变形14mm。后期施工时，根据环形室布置，需提前考虑对称施焊。

3 总结

（1）在中上层横板组对过程中，按向下反变形5～6mm 进行的组对，焊后回弹4～5mm，但在后期盖板组对时，又向上反变形2mm（反变形偏小，焊后均向下存有偏差）。在后期施工时，对中上层横板组对，向下反变形1～2mm 进行控制比较合适。

（2）因焊工个人施工存有差异，氩弧焊坡口角度及组对间隙可能要求不一，正式施工前要参照上述方案建议进行综合讨论。

（3）首件组焊过程要全过程监控，若出现偏差要及时纠偏。

此次吸附塔环形室模拟焊接试验，成功积累了相关施工组焊经验，为后续4 台吸附塔环形室的施工提供了宝贵的数据和技术支持。