吸附塔制造與安裝

張俊

摘 要：吸附塔是變壓吸附工藝過程中的大型關鍵設備，由于壓力頻繁交替使用，介質特性為易燃、易爆，毒性危害中度，屬于易疲勞破壞設備，所以對制造和檢測提出較高的要求。本文就吸附塔的制造與安裝方面的問題進行了分析和闡述。

關鍵詞：吸附塔 圓度 制造 安裝

1 、吸附塔簡介

1.1 規(guī)格參數(shù)

吸附塔殼體尺寸?5800mm×42mm，主體材質16MnR，設計壓力1.65 MPa，設計溫度2050C，工作介質：混合芳烴，水壓試驗壓力（立試）2.18Mpa； A、B類焊縫（焊接接頭）應當按照JB/T4730.1～4730.6-2005 《承壓設備無損檢測》進行100%射線（RT）檢測，II級合格，并附加20%超聲（UT）檢測，I級合格。單臺設備總重量為175904Kg。

1.2 制造難點分析

（1）塔體直徑大，筒體自身柔性較大，為保證橢圓度數(shù)據(jù)測量的準確性，必須采取措施克服其自身柔性和彈性變形。本方案利用專用鐵扁擔吊住筒體滾圓以克服筒體鋼板柔性變形；采用直立筒體后測量橢圓度以克服重力引起的彈性變形，然后找出超標處標記出來后放倒重點校圓。最終成型后橢圓度最大處為6mm，符合設計要求。

（2）控制塔體安裝垂直度。①由于下封頭為瓦片拼焊而成，其端面不平度必定不如標準壓制封頭，所以，第一段安裝到位后需用軟管水平儀測量下封頭上口水平度，在保證垂直度在允差范圍內(nèi)的同時將端面水平度調整到最小，必要時可采用氣焊修割。②由于各分段在廠房內(nèi)預制時，直線度都能夠控制在2～3mm以內(nèi)，并且能夠保證塔內(nèi)壁支撐圈與塔壁垂直。因此，塔體安裝時只要保證塔內(nèi)壁支撐圈的水平度，塔體垂直度就能夠符合要求。所以安裝時可在每段筒體上口用軟管水平儀找平。③軟管水平儀擺在筒體內(nèi)支撐圈上測水平，測量12個點，測得水平度最大誤差為3mm，最后整體垂直度測量為8mm（塔式壓力容器標準要求垂直度小于24mm）。

1.3總體制造方案

綜合考慮廠房行車載重能力、運輸及吊裝等，制定如下施工方案：

（1）將設備分4段預制，第1段為下封頭加裙座，長度為7.58m，凈重量為46t；第2段為四節(jié)筒體，長度為10.34m，凈重量為64t；第3段為兩節(jié)筒體，長度為5.2m，凈重量為32t；第4段為上橢圓封頭，長度為1.7米，凈重量為16t。

（2）分段運至現(xiàn)場，采用德國利勃海爾500t汽車吊吊裝四段塔體并組對，焊接環(huán)焊縫（第四段即上封頭與第三段組對的環(huán)焊縫僅點焊牢固，不焊接）。

（3）無損檢測合格后現(xiàn)場進行整體熱處理。

（4）用砂輪機磨掉點焊的焊縫，從吸附塔頂部取走上封頭，安裝中心管。

（5）中心管安裝結束后將上封頭吊回吸附塔頂安裝位置重新組對安裝，焊接環(huán)縫并無損檢測合格?，F(xiàn)場局部熱處理該環(huán)縫。

（6）現(xiàn)場進行水壓試驗。

2、主要零部件制造

2.1殼體段預制

2.1.1封頭預制

（1）來料檢驗 上封頭厚42mm，下封頭厚62mm。每只封頭分8片毛料供貨，在廠房內(nèi)組對。封頭分片到貨后要進行檢查，檢查項目主要有：①原材料質量證明書等出廠資料。②按照壓力容器封頭標準JB/T4746-2002 《鋼制壓力容器用封頭》要求進行外觀檢查[6]。③用超聲波測量封頭鋼板厚度，要求上封頭最薄處不小于41.95mm，下封頭最薄處不小于61.95mm

（2）組對（裝）組對在專用組裝平臺上進行，規(guī)格為（長×寬×高）8000mm×8000mm×300mm。支撐主梁材質20工字鋼，支撐支梁材質10工字鋼，并鋪設d=20鋼板制成，并用水平儀找平后作為每次封頭或筒體組對時的專用平臺。組裝前要放樣，制作樣板，組裝時先畫出基準圓并在圓內(nèi)外焊設擋塊起到限位作用。

（3）焊接 為控制封頭焊后周長，保證成形后的封頭能滿足圖紙精度要求，需要控制封頭焊前周長，并在每道焊縫預留2 mm收縮焊縫。焊接前，必須將鋼板預熱至150℃±5℃，預熱采用氣焰加熱并用測溫儀測量。焊接時內(nèi)、外側焊縫實施交叉的多層多道焊。為減小焊接殘余應力和焊接裂紋，可以安排四名焊工同時進行同步對稱施焊。

2.1.2筒體預制

（1）拼板 筒體周長達18m多，每節(jié)筒節(jié)需由兩張鋼板拼接而成。鋼板拼接時需控制邊長和對角線長度偏差不超過2mm，并在拼縫焊接前后測量，以確保卷制成形后的筒節(jié)端面不平度不大于2mm。鋼板拼縫焊接采用多層多道雙面焊接。

（2）下料 筒體下料按封頭里口對齊下料，同時每張鋼板正、反面都敲上1米基準線，為下道工序做準備。

（3）筒體滾制 制作2m弦長弧形樣板，測量控制筒體滾制弧度。由于直徑大，滾制筒體時鋼板在重力狀態(tài)下變形較大，筒體本身剛度不足以克服其變形。為此，需做一付長3m的專用鐵扁擔，主梁采用20#工字鋼，上方兩端各安裝一付?100mm滾軸以使筒體能圓滑滾動，預制筒節(jié)時，將鐵扁擔置于筒體頂部內(nèi)表面，用行車吊住扁擔，從而減小鋼板下墜變形，并用激光測距儀測量垂直方向筒體上下兩點之間距離，調整至合適位置后開始滾制。滾制過程中，還需用激光測距儀反復測量，隨時對行車、扁擔位置進行校正。

（4）校圓

①校圓時將專用鐵扁擔置于筒體內(nèi)表面頂部，用行車吊住扁擔，并用激光測距儀測量垂直方向筒體上下兩點之間距離，使該距離等于筒體內(nèi)徑后開始找圓，用2m弦長樣板精確測量，盡量使吸附塔塔體內(nèi)壁與樣板貼合，最大間隙處不大于2mm（標準要求不大于5mm）。為保證筒體校園精度，所有縱縫內(nèi)表面焊縫余高均需磨平。②為精確測量出筒體橢圓度，必須將筒體直立起來后才能測量。筒體直立后測量數(shù)值為：橢圓度誤差最大處30㎜，棱角度為6mm。③將測出不合格的地方做好標記，放倒筒體再上滾板機校園，重點校圓標記處。④在專用組對平臺上按內(nèi)徑F5800 mm焊設一圈擋塊，間隔500mm，將筒體直立置于擋塊圈外沿，用斜鐵、龍門、頂絲、千斤頂?shù)葘擞洺鰴E圓度超標的地方精確找圓使筒體內(nèi)壁全部與擋塊。

（5）組對環(huán)縫 筒體環(huán)縫組對要在專門組對平臺上進行。由于單節(jié)筒體重達16t，而廠房行車最大起重能力為32t。為此制定合理組對方案如下：①第一、二段各需先分兩小段組對，每一小段重量不大于32噸。②放倒一小段上滾胎擺好，再把另一小段用行車吊裝放倒并配合與滾胎上的小段組對成一整段。③臥對筒節(jié)時必需在筒節(jié)兩端0°、90°、 180°、270°四個方位處拉鋼絲，量取數(shù)據(jù)尺寸，確保筒體直線度。

（6）焊接 焊接必須嚴格執(zhí)行焊接工藝，且采用多層多道焊接。焊前需將焊道兩邊各不小于50mm范圍內(nèi)清理干凈，用氣焰將鋼板預熱至150℃以上（用紅外線測溫儀測量）。焊接必須連續(xù)進行，如果中斷需重新預熱到150℃以上才能繼續(xù)焊接。

3、結語

該工程為厚壁塔器，直徑較大，其橢圓度及與中心管的同心度要求相當高，為同行業(yè)中少見。通過制定詳細可行的施工方案并嚴格執(zhí)行，最后將所有參數(shù)均嚴格控制在要求的范圍內(nèi)，經(jīng)過美國UOP公司專家組現(xiàn)場驗收，一次通過。 開工運行順利，充分達到了設計的工藝效果，并且一直平穩(wěn)運行至今。其制造經(jīng)驗可為今后同類產(chǎn)品提供寶貴的借鑒。

參考文獻

[1]GB150-1998，鋼制壓力容器[S].

[2]JB/T4730.1～4730.6-2005 承壓設備無損檢測[S].

[3] JB/T4710-2005，鋼制塔式壓力容器[S].

[4] 高志軍，王文娟.塔體直線度和塔盤水平度控制方法[J].石油化工設備，2000，29（5）：43-44.