反应釜封头上多接管的焊接

反应釜封头上多接管的焊接 材料与焊接 石油化工设备技术，,,,,，,,(,)?,,? ,,,,,,,,,,,;,,,？,,,,,,,,,;,,,,,,, 汤秋关 (北京燕华建筑安装有限责任公司，北京,,,,,,) 摘要:介绍了反应釜的制造工艺。该反应釜封头上有中心凸缘和用于安装,组内件的接管，其相对位 置集中，焊缝密集且焊接工作量大，焊接变形很难控制;而且,组接管法兰密封面的平面度、垂直度和相对位置的精度要求较高。在制造过程中，采取严格控制焊接热输入量、刚性固定及锤击法消除残余应力等措施， 达到了减小焊接变形、稳定各构件几何尺寸的目的，满足了设计要求。 关键词:反应釜;封头接管;焊接工艺;刚性固定;应力消除 反应釜釜内安装有搅拌系统和取热系统，结构复杂、紧凑。在生产过程中釜内搅拌系统高速运转，所以对搅拌系统和取热系统安装用的凸缘 和,组大接管管口的平面度、垂直度及相对位置的加工精度要求极高。在焊接量高度集中和焊接变形控制难度极大的条件下，如何控——————————————————————————————————————————————— 制焊接变形 距离。 成为本设备制造成败的关键。 ，焊接是设备制造的难点 该反应釜规格为西, ,,,, ,,,,,×,,,,× ,,，主体材料为,,,,,,,,，釜体结构如图 ,,,,, ,所示。在,,,,,,,,的封头上，除了中心各 有一个凸缘用于安装搅拌系统外，在击, 圆周上均匀分布着,组壬,,,,,,乒,,,,,接管用于安装内件。反应釜组件安装要求精度高，而且封头凸缘及,组接管位置集中，焊接工程量非常大，焊接应力集中，焊接容易造成变形及残留应 力，需要采取特殊措施满足制造要求。 ,封头凸缘及接管的焊接 图,釜体结构示意 焊接是设备制造的关键点和难点，本文主要 论述了在保证焊缝质量的前提下，利用减小热量 这台反应釜上下凸缘及接管在焊接时，防变形的措施是一样的。下面主要以上封头为对象，从减少焊接能量、刚性固定、消除残余应——————————————————————————————————————————————— 力等方面 进行论述。 ,(,减少焊接热量输入 输入、刚性固定、锤击法消除残余应力等方法控制封头的焊接变形，使其满足制造工艺要求。,焊接过程控制点 为了保证上下两个凸缘之间的距离、上下,组接管法兰密封面之间的距离以及,组接管中 心到设备中心的距离，当中主要控制下列组 膨胀率与温度成正比，温度越高膨胀率越大。 ?盆盘手吕乇盎盒乒;,??客盘手苫,??名会灸 收藕日期:,,,,—,,—,,;修改稿收到日期:,,,,—,,—,,。作者简介:汤秋美(,,,,一)，女。,,,,年毕业于太原重型机械学院，现在在北京燕华建筑安装丁程有限责任公司(原中国石化燕山石化公司机械厂)从事设备制造技术及质量控制工作。工程师。 ,,,,,:;,,,,,,,,,,,,,,,(;,, 件各尺寸符合设计要求: (,)凸缘到封头端面之间的距离;(,),组接管中心到设备中心线的距离;(,),组接管法兰密封面到封头端面之间的 万方数据 ?,,? 石油化工设备技术 ——————————————————————————————————————————————— 在膨胀应力作用下经历的峰值温度越高，产生的变形越大。所以，为了降低温度，减小变形量，主要从以下几个方面考虑: (,)组对时单边预留,,,间隙，采用 ,,,,,焊丝氩弧打底手工盖面的焊接工艺，避免背面清根，减少热量输入; (,)采用西,(,,,、,,,,的焊条，严格控制焊接线能量，使线能量控制在,,(,,,,(,,,,;,; (,)采用多层多道焊，严格控制层间温度在 ,,?以下; (,)在保证焊透的情况下，采用小电流、快速焊的方法，减少热量集中。 ,(,刚性固定防变形 刚性固定法对减小变形很有效，而且焊接时不必过于考虑焊接顺序。 焊接过程中，由于焊接热量集中，焊缝填充金属不均匀等因素使尺寸,、尺寸,及尺寸,都会变小。为防止焊接过程中接管相对位置发生变化，在可能变形的方向进行刚性固定，如图,所示。 内部支撑板上封头接管 封头支撑圈 ? 支撑管花盘 图, ——————————————————————————————————————————————— 上封头焊接工装不意 (,)支撑圈的作用是控制焊接过程中封头端 口的椭圆度; (,)支撑管采用三角布置，其作用是控制封头端口到花盘之间的距离，防止花盘发生翘曲; (,)花盘的作用是组对时对,个接管进行定位，焊接时防止接管的变形并起支撑作用; (,)内部支撑板的作用是控制各接管中心到设备中心线之间的距离。,(,锤击法消除残余应力 通过刚性固定仅仅只能防止焊接变形，无法消除应力，而且这种应力不是暂时的而是残余的。反应釜焊后机械加工面较多，加工量较大，不消除残余应力，不能保证加工精度的要求。 ,(,(,消除残余应力的方法 焊后消除应力的方法按其过程的性质可以分 万方数据 为三类:一类是通过焊后热处理;一类是力学形变法，包括振动时效、锤击、爆炸处理等;还有一类是 温差形变法…。 焊后热处理对于,,,,,,,,奥氏体不锈钢来说，要加热到,,,,?以上整个设备进行固溶处理，实际上操作难度大。在,,,,,,,?范围内，由于敏化和其他脆相析出会损伤不锈钢的其他性能，故不采用固溶热处理方法; ——————————————————————————————————————————————— 温差形变法能获得较好消除纵向残余应力的效果，而消除横向残余应力或形成压应力的效果 则不理想。 在制造该反应釜时采用的是锤击法调整和消除残余应力。通过锤击在焊缝处施加应力，在金锤击不仅能有效地消除焊缝部位的应力，而(,)用锤击法消除残余应力从焊接第二遍开(,)锤击用的球形锤头直径约为,,,，材质(,)锤击要均匀，锤击密度平均,次,点，锤?? (,)锤击前 (,)锤击后 图,锤击前后焊缝效果示意 (,)控制锤击温度。锤击时的温度应控制在(,)消应时把上封头连同工装悬空进行，消,)悬空锤击焊接件，焊接件发生振动，通过属表层产生局部双向塑性延展，补偿焊缝区的不协调应变，达到释放残余应力的目的,,,。 ,(,(,消除残余应力 且能促进热影响区拉伸残余应力的释放，甚至可能获得一定的压应力，达到消除或均化残余应力。具体实施如下: 始。第一层不锤击是为了避免产生根部裂纹，焊完第一层后做着色检测，以没有气孔及裂纹为合格; 为,,,,,; 击前后的焊缝如图,所示; ——————————————————————————————————————————————— ,,,?以下，尤其要避免在,,,,,,,?之间进行。因为这时不锈钢正处于蓝脆阶段，锤击焊缝容 易造成断裂,,,。 应效果最好。原因如下: 振动在焊缝处施加应力，与焊缝处的残余应力叠 加达到材料的屈服应力，发生局部宏观和微观的塑性变形，达到释放残余应力的目的; ,)减少由于接管自重引起的焊接变形。 符合制造工艺要求，而且这台反应釜经过生产装置一年多的运行，没有出现任何质量问题，运行效果非常好。说明我们的制造工艺先进及采取的措施适宜。这种多接管反应釜的制造成功为我国类似设备的制造提供了宝贵经验。 袭, 上封头接管焊接前与焊接后尺寸对照 (,)最后一遍焊缝要焊得较薄且不用消应，这样可以消除由于锤击引起的冷作硬化。但如果焊接不注意很可能发生变形。采取的办法是接管 两边对称焊，而且每边用完两根焊条后就换到对 面进行同样的焊接，焊接时层间温度始终控制在 ,,?以下。 (,)用锤击的方法消除残余应力有可能引发小裂纹，因此在每层锤击完后，均做着色检测。 ——————————————————————————————————————————————— 封头凸缘及,个接管焊接完成后，拆走工装(包括内部支撑，,个接管与花盘问的紧固螺母)，垂直吊起花盘，非常顺利。经测量接管中心到封头中心的尺寸,没有发生变化。表,列出接管法兰密封面到封头端面之间的尺寸,以及凸缘到封头端面之间的尺寸,的变化(按顺序把,个接管分别编号为?，?，?，?，?)。表中的数据表明，尺寸,、尺寸,基本没有发生变化，说明控制焊接变形的效果非常好。 ,结语 参考文献: ,,,宋天民(焊接残余应力产生与消除,,,(北京:中 国石化出版社(,,,,,,,,—,,,( ,,,于启湛。丁成刚，史春元(不锈钢的焊接,,,(北 京:机械工业出版社，,,,,:,,,—,,,( 反应釜釜体制造完成后，经红外线测量仪测量，中心两个凸缘的同轴度、上下端面之间的距离、,组接管的同轴度、上下法兰密封面之间的距离以及,组接管中心线到设备中心线之间的距离都(上接) , 应根据工艺条件合理选择，扬长避短。(,)炼油装置中换热设备台位众多、换热工况复杂多样，为强化传热技术的研发提供了有力的支持。(,)换热设备的结构更新不一定会强化传热，很多情况下是为了解决与传热相关的问题，如牺牲传热系数来解决振动或压降问题的折流杆结构。(,)换热设备的结构更新不完全是为了减少传热——————————————————————————————————————————————— 面积，如,,,,,,,,采用内插件解决结蜡问题。 可见，无论从企业经济效益还是从节能环保的国家政策方面考虑，强化传热技术在炼油装置上都有着广阔的应用前景。 结语 强化传热技术的研究和应用是市场的需求，为加快实现节能降耗的目标，国家发改委于,,,,年,月,日公布了淘汰炼油行业落后产能的规划目标。对炼油行业采取区域等量替代方式。到,,,,年，淘汰百万吨及以下的低效低质落后的炼油装置，积极引导, ,,,,,,,,,, ,,炼油装置关停 并转，并明确淘汰落后产能的有关政策措施的第三条就是:推进企业技术改造。用新技术、新材料、新工艺、新装备改造提升传统产业，提高技术装备水平，发展高附加值产品，促进节能减排，走内涵发展道路。 综上所述，可以得到下几点结论: (,)强化传热技术的发展顺应了国家节能降耗的精神。(,)强化传热技术的选择应具体事情具体，任何强化传热技术都有其使用局限。 参考文献: ,,,益小厂。等(板式换热器在重油催化裂化装置中的 应用,,,(石油化工设备技术，,,,,，,,(,),,—,(,,,刘娇洋，江楠(螺旋折流板换热器的研究进展,,,( ——————————————————————————————————————————————— 石油化工设备技术。,,,,。,,(,),,,—,,( 万方数据 作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年，卷(期):汤秋美， Tang Qiumei北京燕华建筑安装工程有限责任公司,北京,102502石油化工设备技术PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT TECHNOLOGY2010,31(5) 参考文献(2条) 1.宋天民 焊接残余应力产生与消除 2006 2.于启湛;丁成刚;史春元 不锈钢的焊接 2009 本文读者也读过(10条) 1. 孙树江 EPS反应釜内壁损伤的原因及修复[会议论文]-2009 2. 仝源.TONG Yuan 不锈钢反应釜螺旋半管修补[期刊论文]-石油化工设备2010,39(1) 3. 张忠厚.陈基勇.仇鹏 锅炉封头相贯线接缝自动焊接系统中凸轮的研制[会议论文]-2001 4. 宋万松 浅谈椭圆形封头中心嵌入式接管环焊缝透照方法[期刊论文]-无损探伤2010,34(4) 5. 薛子文.杨东辉.徐祥军.XUE Zi-wen.YANG Dong-hui.XU Xiang-jun 醋酸反应釜的基本结构和日常维护[期刊论文]-安徽化工2010,36(5) ——————————————————————————————————————————————— 6. 金明瑛.胡志勇.JIN Ming-ying.HU Zhi-yong 反应釜的故障分析与处理[期刊论文]-机械管理开发2009,24(6) 7. 李志峰.吴大转.王乐勤.LI Zhifeng.WU Dazhuan.WANG Leqin 溶液罐封头偏置接管应力有限元分析[期刊论文]-化工机械2006,33(3) 8. 韦芳芳.岳丽婕.吴京.吕志涛.WEI Fang-fang.YUE Li-jie.WU Jing.L(U) Zhi-tao 反应釜支撑梁的温度应力分析[期刊论文]-建筑科学2007,23(5) 9. 闫胜昝.李昕.高炳军.王俊宝 大开孔球壳与内伸接管连接区的实验应力分析[期刊论文]-石油化工设备技术2002,23(2) 10. 霍孟友.张忠厚 基于PMAC的椭球面封头接管自动焊接装置[期刊论文]-焊接学报2005,26(1) 本文链接: ———————————————————————————————————————————————