大型壓力容器（BYD 反應器）制造技術

張 凱，王蓉娟

（1.山西豐喜化工設備有限公司，山西 永濟 044500；2.中車永濟電機有限公司，山西 永濟 044500）

引言

隨著化工工藝的規(guī)模發(fā)展，許多大型化工設備應運而生。其裝置的大型化對制造企業(yè)的裝備制造能力、現(xiàn)場組對能力以及地方道路運輸能力提出了嚴峻考驗。如何保證超大型設備的制造質量，制造企業(yè)需明確設備的制造難點，宏觀掌握企業(yè)的制造能力和現(xiàn)場加工制造能力，結合地方道路運輸能力限制，合理劃分工作界面，制定合理的制造技術方案，最終達到理想的產品質量[1-3]。

1 設備主要結構簡介

我公司為陜西某BDO 項目制造BYD 反應器，其結構主要由筒體、封頭、內盤管、下環(huán)管和燭式過濾器等組成。結構如圖1 所示。

圖1 設備結構圖（mm）

2 產品主要技術參數(shù)和特性要求

2.1 主要技術參數(shù)如表1 所示

表1 產品主要技術參數(shù)

2.2 主要技術要求

1）上部過濾器吊裝口與下部安裝口同軸度偏差＜5 mm；

2）下部安裝口端面與管口軸線的垂直度≤0.5 mm；

3）攪拌器接口與殼體軸線的同心度公差＜1.0 mm；密封面平面度±0.5 mm；

4）設備整體進行消除應力熱處理。

3 影響本設備制造質量的關鍵因素

設備規(guī)格為DN6100 mm×（46+3）×13 350 mm，殼體材質S31603+Q345R（正火），凈重約207 t。立置安裝，內裝盤管、環(huán)管、攪拌器、燭式過濾器等裝置。殼體直徑大，壁薄。上封頭33 個管口，下封頭29 個管口。制造精度要求高，受道路運輸限制，無法進行整體運輸，結合廠內和現(xiàn)場制造能力，本設備分3 段運輸，現(xiàn)場分段組裝。分段情況見圖2 所示。

圖2 設備分段結構圖

分析設備結構特性和制造要求，本設備的關鍵點為最終燭式過濾器的安裝要求。影響燭式過濾器安裝的質量因素主要為：

1）上部過濾器吊裝口與下部安裝口同軸度，以及上下過濾器口密封面間距尺寸。

2）下部過濾器安裝口密封面與管口軸線的垂直度。

4 關鍵部件制造技術

4.1 封頭

本設備封頭為標準橢圓封頭，預先根據(jù)設備管口方位排版下料，拼接焊縫避開開孔位置，壓制采用熱成型。成型后進行恢復材料性能熱處理，同時對拼接焊縫進行100%RT-II+100%MT-I/100%PT-I 檢測，按標準檢測成型后尺寸偏差。上下兩封頭端面內徑偏差控制在±1.5 mm。

4.2 筒節(jié)

設備筒體分四節(jié)筒節(jié)成型，每節(jié)分兩瓣，共兩道A 類縫。結合封頭成型后端面直徑尺寸，按筒節(jié)展開尺寸公式：L=π（Di+2YH）方板下料。L 為復合板鋼板筒體展開長度mm；Di為復合板筒體內徑mm；YH為中性層至復合板內徑的距離，mm（參考文件附錄B）。

為提高筒節(jié)成型質量和減少對后續(xù)工序的質量影響，制作筒節(jié)時采取以下措施：

1）筒體在下料及卷制時，嚴格按照參考文獻1要求進行制作；

2）筒節(jié)圓度測量合格后，兩端面分別采取支撐裝置予以固定；

3）筒節(jié)兩端面采用立車加工端面焊接坡口，保證后續(xù)焊縫成型質量。

4.3 部件制作

部件制作前需根據(jù)設備管口方位及筒節(jié)排版要求，確定筒節(jié)和封頭上焊縫方位并進行標記，保證所有接管后期開孔組對時可避開殼體A、B 類焊縫。

4.3.1 上封頭組件

1）將上封頭和相鄰筒體組焊后組件封頭朝上豎直放置，沿封頭外表面拉線至少12 條，找出封頭正頂上中心，作好標記。并按管口方位圖對管口進行劃線。

2）采用馬鞍割開孔，保證開孔質量。

3）筒體臥式放置，將帶孔環(huán)板置于筒體內側，通過原先標記的管口方位線，使環(huán)板上管口與封頭上管孔一一對應。在外圈孔中找4 個管孔（均布于外圈），利用管外徑與管孔內徑相同的鋼管貫穿封頭和環(huán)板孔，以保證封頭孔和環(huán)板孔同軸。通過測量環(huán)板邊緣至筒體端部之間的距離，調整環(huán)板水平度，四周采用不銹鋼筋固定。

帶孔環(huán)板兩面應機加工成型保證平面度，按管口方位圖上過濾器口位置加工對應管孔，并標記方位線和管口符號，如圖3 所示。

圖3 帶孔環(huán)板和封頭組件示意

4）接管組對。將筒體封頭組件封頭朝上豎直放置。接管法蘭組件插入對應的管孔后，通過調整接管法蘭兩端管孔中心及對應的環(huán)板管孔中線在一條直線上，來調整接管與管孔的組對間隙。通過測量接管法蘭密封面至封頭表面四周的距離調整接管伸出長度，及法蘭面的水平度。四周點焊。

5）插入法蘭蓋定位管工裝，貫穿接管和環(huán)板孔，把緊法蘭蓋，4 個螺栓均布。采用筋板固定接管。

6）為保證焊接質量，同時最大限度減小焊接應力對制造質量的影響。接管采用對稱組對，采用多名焊工同時對稱焊接，每4 個接管焊接完成后，通過水平儀測試法蘭密封面的水平度。先組對焊接內圈接管、再組對焊接外圈接管。

7）上封頭組件組焊完檢測合格后，對部件進行整體消除應力熱處理。

4.3.2 下封頭組件

按上封頭接管組焊方式，對上封頭接管劃線、開孔、焊接。焊接并檢測合格后，進行整體消除應力熱處理。熱處理后應對攪拌口內壁和密封面進行二次加工，保證同軸度和平面度要求。

4.3.3 殼體組焊

殼體組件按要求組對完，檢測合格后，進行整體消除應力熱處理。

5 設備現(xiàn)場組裝

1）將下封頭組件、筒體組件、上封頭組件等組焊面清理干凈，無油污、銹蝕等影響焊接質量的雜質?，F(xiàn)場組焊前，應將地面硬化整平，鋪設鋼板（7 000 mm×10 000 mm），并用經緯儀測量水平度偏差不得大于1 mm。

2）下封頭下方焊接工裝使下封頭部件立式放置，起吊筒體組件，將兩部件的0°、90°、180°、270°方位線對正后（4 條線間距離允差不大于2 mm）緩緩下落，利用組對工裝調節(jié)組對合攏縫，對口錯邊量b≤1.5 mm，棱角度E≤5 mm，檢驗合格后，按焊接工藝焊接并進行相應檢測。

3）檢測合格后去除合攏縫兩側支撐圈，按圖紙要求組裝下部環(huán)管和內部盤管結構，按要求組焊并進行相應檢測。

4）起吊上封頭組件，將兩部件的0°、90°、180°、270°方位線對正后（4 條線間距離允差不大于2 mm）緩緩下落，利用組對工裝調節(jié)組對合攏縫B1，對口錯邊量b≤1.5 mm，棱角度E≤5 mm，檢驗合格后，按焊接工藝焊接并進行相應檢測。

5）組焊及檢測合格后對設備整體進行尺寸檢測，尺寸精度、公差符合設計要求。結果見表2。檢測合格厚對合攏縫進行局部消除應力熱處理。

表2 反應器檢測結果

6）按設計文件要求對設備殼體和盤管進行耐壓試驗。

6 結語

通過深入分析設備結構和制造難點，結合多方因素，合理劃分工作界面，制定合理的制造工藝方案，采取合理的工藝措施，制作專用工裝，整個制造過程有過程檢驗人員的嚴格檢測把控，保證了關鍵工序的生產質量，從而控制整臺設備的制造質量。使本設備能按時、保質的交付使用，為以后制造此類大型設備積累了寶貴經驗。