煤化工装置用洗涤塔的的制造.pdf

煤化工装置用洗涤塔的制造 洗涤塔是煤化工项目净化工段的关键设备 （洗涤塔主体结构图见图1）, 该设 备的主要介质为高温煤气和激冷水。从气化装置中分离出来的高温煤气通过洗涤塔 时，与洗涤塔中的洗涤水逆向接触直接进行热交换，使煤气中的灰尘、焦油、有害 气体等遇水溶解，将气体中的H2S、CO2 及一些物理杂质洗涤干净，并使高温煤气温 度降低，使煤气得到净化、冷却，以便进行后期工艺气的合成。洗涤塔的技术特性 如表1 所示。本文就该设备制造的重要工艺环节的关键技术进行介绍。 图1 洗涤塔主体结构图 1 产品制造难点分析 1.1 材料焊接性差：13MnNiMoNbR 材料强度高，CE 值约为0.57，有一定淬硬倾向。 焊接过程中，如果预热温度不足或焊后冷却速度过快都会产生淬硬组织。 1.2 封头成形：因封头尺寸较大，板材宽度受限，无法整板成形，需拼接焊缝。封 头整体热冲压成形后需要重新正火和回火热处理来恢复母材的机械性能。因焊接接 头组织的不均一性, 在经过以上热处理后强度下降较多，需要制定合理的焊接工艺、 热处理工艺来保证封头整体力学性能要求。 1.3 筒体成形和筒体椭圆度控制：在卷制成形、割压头、合拢拼接及筒体校圆的过 程中，需要采取合适的温度进行温压成形，以保证成形过程中无开裂、减少复层材 料耐蚀性能的下降。 1.4 锥体成形与尺寸控制：锥体压瓣的形状尺寸、坡口型式、装配质量、焊接过程 控制都会影响锥体的形状尺寸、锥体整形的难易程度和整形温度的选择及锥体的力 学性能和复层的耐腐蚀性能。 1.5 壳体环缝组对与焊接：复合板环焊缝组对时，筒节直径公差和椭圆度公差、纵 缝的棱角度超差容易造成环缝错边、影响壳体的环缝组对质量。 1.6 接管与壳体焊缝的开孔焊接：接管与壳体焊缝的结构为嵌入式对接接头，这种 结构局部应力大，焊后易产生应力集中。 1.7 小直径管件管内壁的堆焊：由于孔径小，无法按照正常焊接方法在小空间的孔 内壁进行堆焊，需要采用专用小孔堆焊机进行堆焊。 1.8 设备热处理：在热处理消除焊接应力的过程中对复层材料的耐蚀性能有一定的 影响，所以热处理温度和保温时间的选择既要能够保证消除焊接应力、稳定设备结 构，又要保证复层耐腐蚀性能。 2 产品主要制造工艺技术 经过对产品制造过程中存在问题充分考虑和论证，从筒体、封头和锥体成形以及复 合板的焊接、管件内壁堆焊做了大量的工艺试验，制订了合理的制造工艺规程，优 化了重点环节的工艺方案。 2.1 封头拼接焊缝 封头拼接焊缝成形后强度下降的主要原因是在经过多次高温过程（封头热压、 正火+回火处理）后，焊缝及其热影响区中的碳化物大量析出并聚集在晶界，造成焊 接接头强度下降，由于焊缝及其热影响区组织比母材组织粗大，而且不均匀，焊接 接头这些区域强度下降更明显。封头的成形过程也容易影响到复层金属尤其是复层 焊缝金属的耐腐蚀性能。 主要控制措施：选用焊条电弧焊这种热输入量相对较小的焊接方法，使焊缝组 织均匀，焊接热影响区过热组织减小；在封头焊缝的焊接过程中严格按照焊接工艺 要求，选择合适的预热温度，实施多层多道焊接，保证焊缝晶粒较细、均匀。 根据板厚、板宽、筒体直径、材料的淬硬倾向及复合板的耐蚀性选择筒体的成形卷 制校圆温度在550~600℃, 保温时间要保证钢板热透。保证下料尺寸准确。筒体校 圆后两端做好工装支撑控制变形，在组对环缝时有利于控制筒体的椭圆度和环缝的 错边量。 为了保证壳体的组对质量，减小错边量，减小筒节成形应力。在筒节校圆后内 部用工装支撑，消除成形应力热处理的过程中可控制筒节椭圆度, 保证组对坡口质 量和筒体直线度。采用的支撑工装见图2。保证了组对质量, 基层焊缝产生的组装 应力较小，环焊缝过渡层的焊缝也就比较均匀，过渡层焊缝的受力情况比较良好， 没有产生基层焊缝根部裂纹和过渡层裂纹。 锥体分瓣下料，温压成形，保证压瓣尺寸，整体组装，控制装配尺寸, 焊缝的坡口 采用X 型坡口，内外对称焊接，预热均匀稳定，控制焊接热输入量，从制作的各个 环节控制结构尺寸和焊接变形，组焊后锥体形状符合图纸公差要求，减少了热整形 工序，也避免了锥体复层金属耐蚀性能因此造成的降低以及多次热处理对基层母材 性能的影响。 2.2 壳体复合焊缝焊接过程控制 2.2.1 焊接坡口设计和焊接方法选择 壳体纵缝根据成形需要和坡口加工工艺限制采用X 型坡口，环焊缝采用便于加 热和变形量较小的U 型坡口, 坡口见图3。焊接方法基层采用埋弧自动焊，过渡层 和复层采用