超大型復合板橢圓封頭的制造

郭太平

(二重集團(德陽)重型裝備股份有限公司，四川618013)

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超大型復合板橢圓封頭的制造

郭太平

(二重集團(德陽)重型裝備股份有限公司，四川618013)

摘要：超大型復合板橢圓封頭的制造過程比較復雜，工藝要求嚴格，本文介紹了橢圓封頭的制造工藝過程。

焦炭塔是焦化工藝中的核心設備，也是煉油廠所有壓力容器中使用環(huán)境最惡劣的設備之一。在焦化工藝中焦炭塔的工況是：周期性操作，反復加熱和冷卻，載荷交變，高壓水沖刷，是低周低疲勞工況。同時，還處于S和H2S環(huán)境，介質腐蝕嚴重。焦炭塔的主要失效模式就是鼓包、開裂和耐蝕層脫落或破壞。

公司2012年承接的兩臺焦炭塔采用15CrMoR復合鋼板制造，其筒體直徑為?9 800 mm，頂部的橢圓封頭為標準橢圓封頭，長軸9 800 mm，封頭的制造、檢驗要求高。下面詳細介紹該橢圓封頭的制造。

1　橢圓封頭分瓣

按照焦炭塔訂貨圖上的接管方位，結合目前國內復合鋼板尺寸，該橢圓封頭為12+12+1的結構形式，分瓣溫壓成型后再進行組裝。橢圓封頭分瓣見圖1。

2　橢圓封頭下料

按照分瓣情況，每件橢圓封頭共有頂蓋1件，封頭瓣片Ⅰ12件，封頭瓣片Ⅱ30°7件，封頭瓣片Ⅱ27°3件，封頭瓣片Ⅱ34.5°2件。下料尺寸見圖2～圖4。

3　橢圓封頭成型

成型前編制“封頭采購技術規(guī)范”及橢圓封頭訂貨圖，成型過程中按以下要求進行控制：

圖1　橢圓封頭分瓣情況

圖2　頂蓋

圖3　封頭瓣片Ⅰ

(1)檢查來料料片的厚度、尺寸大小是否與下料工藝相符，檢查表面質量，對坯料進行100%UT檢測，如有問題及時通知解決。

(2)去除料片四周的毛刺、飛濺和熔渣，并且修磨料片邊緣棱角，以免后續(xù)加工時損傷工裝模具和料片。頂圓板冷壓前對復層進行貼紙保護。

(3)按橢圓封頭的分帶數(shù)量以及位置制作1/12瓣專用瓜瓣壓制模具，以及頂圓球片模具。上、下模打磨光滑，去除棱角和毛刺。

(4)壓制設備：3 000 t壓片機和12 500 t油壓機。

(5)制作第一帶瓜瓣1/12瓣立體樣板和頂

(a)30°(b)27°(c)34.5°

圓單樣板。

(6)第一帶加熱工藝：料片入爐≤400℃，升速≤150℃/h,保溫溫度620～640℃，保溫時間(90～100)min，出爐壓制。

(7)用立體樣板檢測，四周間隙≤3 mm，如有不合格瓜瓣需要進行二次冷校形。頂圓板用單樣板檢測。

(8)按要求劃坡口加工線，劃檢查線。

(9)沿坡口線先采用碳弧氣刨去掉復合面后，采用半自動火焰切割機制作坡口(切割前需預熱≥150℃)，并清理修磨坡口表面，對坡口尺寸進行檢查，坡口表面進行100%PT或MT檢測。

(10)預組裝：在組裝平臺上按預組圖進行組對，最后合攏的一塊瓜瓣應根據(jù)其他幾塊組裝后的尺寸再作調整，頂圓應三塊板在下面預組成整圓后，再與瓜瓣進行組裝。拼裝時，需要點焊的部位須對點焊部位50 mm范圍內預熱≥150℃，且點焊應在基層進行，焊條牌號R307，焊疤去除后應對該處做MT檢測。

(11)根據(jù)預組裝情況進行編號，后期按預組裝編號進行裝焊。

(12)參照GB/T 25198—2010和圖紙技術要求進行驗收。

4　橢圓封頭裝焊

分瓣運至裝焊位置后，分別在地平臺上按預組裝時的順序及編號進行組裝，組裝完成后測量大端(與筒體相焊端)的外周長，測算出內直徑大小，預估焊接收縮后與筒體組裝時是否滿足錯邊量要求。

選擇抗裂性較好的焊接材料進行焊接，并嚴格按照NB/T 47014及產(chǎn)品技術條件的要求進行工藝評定。焊材化學成分及力學性能要求見表1、表2。

裝配合格后采用焊條電弧焊進行焊接，焊接位置包括平焊、橫焊、立焊。為減小焊接變形，主要采取以下工藝措施：

(1)焊前確認坡口的MT、PT檢測報告合格，并清理坡口處的油污等雜質。錯邊量≤1 mm。

表1　R307BH焊條化學成分(質量分數(shù)，%)Table 1　Chemical composition of R307BH electrode (mass fraction, %)

表2　R307BH焊條力學性能Table 2　Mechanical property of R307BH electrode

(2)焊接之前，在坡口兩側200 mm范圍不銹鋼復層范圍內刷白堊粉或防飛濺涂料。

(3)焊縫兩側150 mm內預熱≥150℃。

(4)采用焊條電弧焊焊接內側坡口。當內側坡口焊接約20 mm時，翻轉封頭，從外側對焊縫根部清根，打磨清根部位并進行100%MT檢測(標準：JB/T 4730.4—2005Ⅰ級)。

(5)封頭上的焊縫要求多人同時對稱施焊。

(6)焊接過程中不斷用樣板對焊縫進行檢測，當出現(xiàn)焊縫焊接變形引起的棱角達到2 mm時，立即停止當前的焊接改在反面焊接。正、反面焊接交替進行，避免出現(xiàn)較大的焊接變形，直至將焊縫焊接完畢。

(7)要求焊縫內側焊至距離結合面1 mm左右停止，注意不允許焊肉熔合到不銹鋼復層上。焊縫外側焊接與周邊母材圓滑過渡。

(8)焊接過程應保持連續(xù)，如因特別的原因必須要中斷焊接工作，一定要保持≥150℃，直到焊接工作重新開始。

(9)焊接過程中及時清渣，觀察焊道成型，出現(xiàn)不良焊道應及時處理，保證焊接質量。

(10)焊接完成后立即進行消氫處理。

(11)打磨焊縫表面與母材圓滑過渡(注意不得減薄母材)，達到焊縫模擬件的焊縫表面要求，焊縫內側打磨時注意保護好周邊不銹鋼復層，防止鐵離子污染。

(12)焊接過程中注意保護復合層。

(13)焊工代號說明：SMAW-FeII-1G-12-Fef3J是平位使用，SMAW-FeII-2G-12-Fef3J是橫位使用，SMAW-FeII-3G-12-Fef3J是立向上使用。

焊接完成后再次測量大端(與筒體相焊端)的外周長，焊縫收縮量在控制范圍以內，滿足后期裝配時的錯邊量要求。

5　焊縫的無損檢測

焊接完成后，需按技術條件要求，對焊縫進行以下無損檢測：

100% MT，標準：JB/T4730.4-2005，Ⅰ級；

100% UT，標準：JB/T4730.3-2005，Ⅰ級；

100% RT，標準：JB/T4730.2-2005，Ⅱ級(技術等級AB級)。

工裝附件去除處進行100%MT檢測，標準：JB/T4730.4-2005，Ⅰ級，并做好位置記錄，有待PWHT后復查。

經(jīng)實測，按照以上的要求進行焊接，兩臺焦炭塔的橢圓封頭所有焊縫一次合格率達到99%。

6　結論

橢圓封頭在制造過程中采取了合理的制造工藝，并嚴格控制每道工序的施工，很好地解決了封

頭的制造難點。橢圓封頭的成功制造，保證了整臺焦炭塔產(chǎn)品的按期完成，同時也為類似超大型橢圓封頭的制造提供了可行的經(jīng)驗。

參考文獻

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[4]梁文彬.?9800mm焦炭塔的設計與制造要點.壓力容器，2010，27(3)：34-39.

編輯傅冬梅

關鍵詞：復合鋼板；橢圓封頭；焊接；變形控制

Manufacture of Ultra-heavy Composite Sheet Oval Head

Guo Taiping

Abstract：Regarding to complicated manufacturing process and strict technical requirement of ultra-heavy composite sheet oval head, the paper has described manufacturing process flow of the oval head.

Key words：composite sheet; oval head; weld; deformation control

收稿日期：2014—10—24

中圖分類號：TH49

文獻標志碼：B