甲醇合成塔的研制

制造与安装甲醇合成塔的研制锦西化工机械集团)限责任公司聂杰杨炜史庆和刘树槐郭志英摘要介绍了某公司年产3万吨甲醇裝置的关键设备2400甲醇合成塔的制造过程以及其主要零部件的成形、焊接、热处理、组装及试验等典型制造工艺。关键词双相钢成形焊接热处理組装中图分类号Q03.5文献标识码∶文章编号:001-4837200303-032-04Development of Methyl Alcohol Synthesis TowernIe Jie YANG Wei SHI Qing -heJinxi Chemical Machinery( group )o. LtdLIU Shu- huai GUO Zhi-yingAbstract Fabrication of methyl alcoholto expand product space was much important for large fertilizer plantThe 30 000t/y methyl alcohol installation manufactured by Jinxi Chemical Machinery( Group )Co., Ltd forJinxi Natural Gas Co. Ltd had been in good condition since it was put into operation in October 2002 , the production capacity and product quality meet the design requirements. The 02400 methyl alcohol synthesis towerwas the critical equipment to be used for production of methyl alcohol from synthesis gas. The constructionquality of the methyl alcohol synthesis tower affects the quality of the methy l alcohol produced. Practice demonstrates that the manufacturing processes of the methyl alcohol tower were practicable. This article introduced thetypical manufacturing processes of the forming of the shell sections and head surfacing of tubesheet assemblyand welding of tubesheet to channel welding of dual phase steel reaction tube to tubesheet and non-destructive test ,heat treatment assembly and test for the main partKey words dual phas steel 'forming elding ,heat treatment assembly1结构特点表1主要设计条件及参数甲醇合成塔是甲醇装置中的大型关键设备是技术参数项目个固定床列管式反应器其结构见图1。设备直管程设计压力MPa)4.3径DV2400反应管为038×2其长度为6000m共设计温度℃)2311根内裝13.96m3甲醇催化剂催化剂床层高度操作介质合成气易燃易爆)水饱和蒸汽为6000mmo腐蚀裕度3.0(1要设计条件及参数见表1。接头系1.0(2庄体材料及规格见表2。中国煤化工1610(3)遵循的规范及技术要求:按GB150-1998CNMHG三;Bl51--1999、HC20584—1998的要求制造、检验、验催化剂裝填量m3)氧化铝球装填量(m3)4.85收并接受《压力容器安全技术监察规程》的监督同设计使用寿命年)15时应满足设计图样提出的技术要求。32第20卷第3期压力容器总第124期2.1封头和筒节的成型封头成型前拼接焊缝应打磨与母材齐平封头采用整体热压成型,冲压封头终压温度不低于880℃封头母材试板随封头坯料同时加热、冷却封催化剂头成型后将工装支撑圈撑在封头里口处点焊好封头成型后应对其中一块试板进行回火处理如试板检验合格再对封头及第二块试板进行回火处理否h则应对封头及试板进行正火加回火处理产品试板及母材试板随设备同炉进行封头成型后最小厚度为39.3mm封头压制工艺曲线见图2。出h保温1050压制80氧化铝球时间(mio图2封头压制工艺曲线δ42厚的筒节下料长度按标准展开长度加长图1甲醇合成塔简图200mm的预弯打头量(每端100m)用水压机打头表2主体材料打头长度不小于500m用弦长不小于800mm的内零部件名称材料名称规格(mm)样板检查打头弧度打头检査合格后用火焰切割掉椭圆形封头1 Mn NiMONbR IE/火+国火包神压減薄量)多余的直边并开好坡口修磨坡囗至图样要求披壳程筒体13 MnNiMoNbR(正火+回火口表面应进行100%M检测,Ⅰ级合格板料气割管程筒体13 MnNiMoNbRO正火+回火应预热至220℃以上简节经滚圆、焊接、校圆、无损反应管双相不锈钢瑞典 Sandvik检测合格后用支撑圈支撑并调圆至椭圆度不大于公司的SAF2205038×22mm上下管板13 MnNiMoNbR堆焊不锈钢6=70+72.2管板的制造补强管锻件20MnMoⅢl(1蒼板应进行100%M检测;法兰锻件20MnMo Ill(2將将上、下管板背面点焊在一起管板外圆周4淛造技术难点呷甲醇合成塔筒体、封头板料用♂20×140×100的拉筋板50块把两块管板焊接属中厚板材料13 MnNiMnbR属低合金高强钢反应在一起以防止堆焊管板时焊接变形管材料为SAF2205双相不锈钢管管板安装在长为(3)管板用电加热炉和履带将管板预热至156mm和1260m的管箱筒节内部设备结构较特220℃以上,进行带极堆焊,第一层堆焊焊带殊制造公差要求严如筒体椭圆度不大于2mm管24.13.L堆焊层厚度≥3m第二至第三层堆焊焊带板平面度不大于1m主体焊缝硬度邗B≤25等,24.13.3.L每层厚度≥3mm。堆焊过程中用保温毯这些给制造过程中的成型、焊接、组装、热处理等带保温层间温度控制在220~300℃之间局部用手工来了较大的难度电弧焊补焻管板堆焊焊接规范见表3管板堆焊第2制造工艺方案层中国煤化工要求I级合格CNMH⑦热处理热处理规范因为13 MnNiMonbr材料属于低合金高强度钢,见图3。当≥400℃时,W升≤75℃/h,降≤100℃/h气割和焊接时容易产生裂纹故气割前应预热焊前(5)板校平平面度≤2mm预热至220℃以上焊后立即消氢处理6加工管板表面及外圆坡口后对管板耐蚀层33CPVT甲醇合成塔的研制Vo20.No32003表面及外圆坡囗进行100%P+100%U检测,Ⅰ级(7珈加工管板孔至图样尺寸。合格;2.3管板与管箱筒节的组对及焊接表3管板堆焊焊接规范参数层焊接方法焊材牌号焊材规格电流A)电压(V)焊接速度备注SAW24.13.L0.5×60680~7207~7.5m/h焊剂34S24.13.3.L0.5×60700~750焊剂34sSMAW23.12.2.LR22-24140-180mm/根2~3MAW3.12.2,LH0440~170格600±20℃≤400℃(2墀接另一侧5~8层焊缝表面作100%F≤400℃空冷检测,Ⅰ级合格;(3牌焊接其它层每侧焊接4层后作100%MT检测,Ⅰ级合格再焊接另一侧4层最后焊接31~入炉36层)时间(b)4墀焊接时采用对称焊接,两侧焊缝逐层锤击,图3管板垫处理规范曲线以释放焊接应力按图纸尺寸将管板安裝在管箱筒节的指定位置(5焊后立即消氢处理300~350℃x2h上点焊好用履带加热器加热管板到220℃以上(6耐蚀层堆焊24小时后表面应作100%PT+由于管孔散热撤掉坡口处的履带后准备施焊时经100%UT检测,Ⅰ级合格。测定温度已下降至200℃以下,为了保持层间温度2.4组装及热处理220~300℃C用2340×810的钢板盖住管板上的管(1)管箱部件与壳程筒体部件(小封头不焊)孔预热温度很快达到要求。焊接接头见图4焊接组对焊接焊后立即消氢处理纵环焊缝内表面磨规范见表4。平焊后24小时后100%RTⅡ级+100%UTI级检测合格20焊后修磨圆滑2蛆组装拉杆、定距管、折流板(3)与下管箱部件组对焊接焊后立即消氢处理纵环焊缝内表面磨平焊后24小时后100%RTⅡ级+100%UTI级(4)管箱、壳程筒体、下管箱组焊件进行整体生10爆后修磨圆滑消除应力热处理热处理规范见图5。1)將工件平稳放于鞍座上表面距两端火嘴等距离位置2涮砌好挡火墙避免火焰直喷工件3)处理前用保温毡在图4管板与管箱筒节焊接接头管板两侧将管孔盖好;)升降温速度:≥400℃时表4管板与管箱筒节焊接规范参数层一道焊材焊材电流电压焊接速度V升为55-1065℃/h牌为55-140℃/h方法牌号规格(A)(V)(mm根)1 SMAW JO607Ni4140~17022~24140~180660±20咒2~4 SMAW Je607N5170~20022-24150~180≤400℃≤400℃5 SMAW J607Ni04140-170空冷6-30 SMW J607Ni2120031~36SMAW23.12.2.IR04130~16022~24130~170II中国煤化工CNMHG注捍至距堆焊层复合界面2mm处进行检査,合格后方可继续焊接31~36层时间h)1焊接一侧1~4层后从另一侧气刨清根砂图5上管箱、壳程筒体、下管箱组焊件轮修曆至露出金属光泽,作10%MT检测,Ⅰ级合热处理规范曲线34第20卷第3期压力容器总第124期5炟组装反应管同时将弹性挡圈安装在反应管5.7MPa的气密性试验)于该钢裂纹倾向严重,的指定位置上且不能窜动弹性挡圈起破坏沸腾液故水压试验后焊缝表面进行100%MT复检反应管膜的作用目的是提高膜传热系数以利于传热。经与管板焊接接头进行100%P复检,Ⅰ级合格。试验并征得设计部门同意将原设计材料1Cr19N9660±15℃改为1Cr13结果令人非常满意在保证其使用寿命≤400℃的前提下既保证弹性挡圈张开一定角度后套入反≤400℃应管上能恢复原状又能很好地固定在反应管上〔6接反应管与管板的角接接头同时焊接壳入炉20h程筒体上的小封头。反应管与管板的焊接施焊温时间()度不得低于16℃层间温度≤150℃,采用氩弧焊,图6上下封头与管箱筒节两环焊缝焊完一层后壳程通入0.4MPa的压缩空气进行壳程热处理规范曲线空气试漏,保压0.5h检查合格预热后错开9焊第3结语层焊接规范参数见表5表5反应管与管板焊接规范参数(1)封头经热压成型后经回火处理其材料性焊接焊材焊材电流电压焊接速度能符合正火+回火板的要求层法牌号规格(A)(V)(mm/min)2)简体经严格控制滚圆和校圆后各项质量指1GTAW22.8.3.L01670~10010~1260~80标均达到GBl5098GB151-99和设计图纸要求7反应管与管板的焊接接头作100%鬥检测人、(3)主体焊缝射线探伤一次合格率达9%以2GTAW22.8.3.L02.080~12010-1260~80Ⅰ级合格,小封头与壳体补强管的对接焊缝作(4热处理后主体焊缝经100%RTⅡ级+100%100%RTⅡ级+100%UTI级检测合格UTI级+100%MTⅠ级全部合格;8与上、下封头部件组焊焊后立即消氢处理,(5)水压试验后焊缝表面进行100%MT或经24小时后作100%RTⅡ级合格+10%UI级100%反应管与管板的焊接接头作P测,I检测合格对其环焊缝作局部热处理热处理规范见级全部合格图6。采用履带加热器进行局部热处理,V升〔6庄体焊缝硬度焊缝、热影响区、母材三个区120℃/h,W降≤150℃/ho域均满足HB≤225的要求2.5整体组装该设备于2002年10月份开车投入生产已三个整体组装后进行液压试验和气密性试验)多月没备运行情况良好。于该设备管程压力大于壳程压力所以壳程组装后应进行1.0MPa的氨渗漏试验以检查反应管与管板收稿日期203-0-10间的焊缝是否泄漏2程进行53MP1的水压试作者简介聂杰女192年生高级工程师长期从事压力容器设计、制造工作。通讯地址辽宁省葫芦岛市连山区化械验3)程进行722P水压试验合格后进行街25号邮编250上接第24页)料的焊掇M]机械工业出版社19957[3] Leslie P. Antalffy ,et al. Innovation in Delayed Coking CokeDrum Desig[ S1PVP-Vol.388, Fracture, Design analysis收稿日期2003-01-08of Pressure Vessels Heat Exchangers Piping Components作者001年些业干西安交大电厂热能动力工and Fitness for Service, ASme 1999程专中国煤化工宁波市镇海60#技术处[4]中国机械工程学会焊接学会编焊接手删第2卷)材邮编CNMHG欢迎投稿欢迎订阅欢迎刊登广告成