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    低温甲醇洗涤塔制造工艺浅谈.pdf

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    低温甲醇洗涤塔制造工艺浅谈.pdf

    第43卷第3期 2014年5月 石油化工设备 PETR_CHEMICAL EQUIPMENT Vo1.43 NO.3 May 2014 文章编号10007466201403006204 低温甲醇洗涤塔制造工艺浅谈 才福胜 中航黎明锦西化工机械集团有限责任公司设计研究院,辽宁葫芦岛 125001 摘要甲醇洗涤塔是煤化工企业甲醇项目生产过程中的关键设备之一,简单介绍了甲醇洗涤塔的 结构特点、技术参数,分析了低温材料甲醇洗涤塔的制造难点,提出了制造工艺措施。采用制造的 洗涤塔后使整个低温甲醇洗流程的效率更高,能量利用更为充分和合理。 关键词洗涤塔;低温;材料;塔体直线度;椭圆度公差;分段;制造 中图分类号TE962;TQo53.5文献标志码B doiio.3969/j.issn.10007466.2014.03.016 在两侧折流板层与层之间加设筋板,筋板与折 流板之间采用连续焊。 在管束底部加支撑,组焊中间折流板下部的滑 道,滑轨高出折流板1 mm。组装前将滑轨侧面用 砂轮机磨成圆弧状,滑轨与中间折流板两侧采用连 续焊连接。 滑道和筋板与折流板组焊完毕之后,在换热管 外侧包一整圈8O mm2 mm的扁钢,扁钢外侧用 12 钢丝扎紧。 4 结语 大型、超长型热交换器管板与换热管的连接采 用强度焊强度胀,强度胀分4次胀接完成。设计 了热交换器管束吊装的特殊工装,从现场使用效果 看,对换热管柬没有任何伤害,效果良好。通过采用 合理的设计和制造工艺,很好地完成了该批大型、超 长热交换器的制造,产品满足用户和相关文献要求, 进一步提高了我公司的制造水平。 参考文献 [1]秦叔经,叶文邦.换热器[M].北京化学工业出版社, 2003. QIN Shuj ing,YE Wen-bang.Heat Exchangers[M]. BeijingChemical Industry Press,2003. [2] 钱颂文.换热器设计手册[M].北京化学工业出版社, 2002. QIAN Song-wen.Heat Exchanger Design Manual [M].BeijingChemical Industry Press,2002. [3]GB 1511999,管壳式换热器[s]. GB 1511999,Tubular Heat Exchangers[s]. 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ZHANG Yifang,HU Habming,ZHANG Tian-gang, et a1.Design and Development of Core Installer and Puller for Large Heat Exchanger[J].Petrochemical E quipment,2013,4233740. 张编 收稿日期20131202 作者简介才福胜1971一,男,辽宁葫芦岛人,工程师,从事压力容器的设计、制造与检验工作。 第3期 才福胜低温甲醇洗涤塔制造工艺浅谈 Manufacturing Processes Discussion of Cold Methanol Scrubber CAI Fusheng Design Institute,AVIC Liming Jinxi Chemical MachineryGroupCo.Ltd., Huludao 125001,China AbstractMethanol scrubber is one of the key equipment of coal chemical enterprises methanol project of the production process,a brief introduction of the structural characteristics of methanol scrubber,technical parameters,analyzing the difficulties of manufacturing methanol scrubber cryogenic materials,manufacturing processes proposed measures.Higher after manufacturing scrubbers make the whole process more efficient lowtemperature methanol wash,more adequat and rational use of energy. Key wordsscrubbercold;material;tower straightness;oval tolerance;segmentation;manu facture 甲醇洗涤塔是我单位为某公司5O万t/a甲醇 项目制造的关键设备之一,物料为变换气、甲醇、 H 、C0 、N。、H S,按JB/T 471O一2O05钢制塔式 容器[1]、TSG R0004--2009固定式压力容器安 全技术监察规程[2 设计。该塔的塔体规格为 DN3 600 mm56 mm76 816 mm,封头规格 EHA3 600 mmX 62 mm,设备净质量412 270 t,主 体材料为镍合金低温钢09MnNiDR,系I1D2类 压力容器。其工作压力3.28/3.2 MPa,设计压力 3.8 MPa,工作温度一17/一53℃,设计温度120/ 一60℃。无损检测采用100 射线检测II级合 格100 超声波检测I级合格1O0 磁粉 检测I级合格。卧式水压试验压力5.47 MPa, 立式水压试验压力4.75 MPa。镍合金低温钢材料 设备的制造不同于普通碳钢及低合金钢材料设备 的制造,同时该塔的塔体直径较大、塔体较高,整 体热处理及运输均超限,制造公差要求严格,制造 难度大。 笔者根据低温钢材料的特点,考虑该洗涤塔 塔体具体情况,选择了合理的制造工艺并且编制 了工艺方案。 1 甲醇洗涤塔结构特点 该甲醇洗涤塔为裙座自支承塔设备,是由裙座、 上封头、下封头、筒体、内支承以及外部附件组成的, 塔体上设置有10个人孔和39个工艺管口及预焊 件,塔体内还设置有67层塔盘支承件、3层集油箱 支承件。 甲醇洗涤塔结构简图见图1。 2 甲醇洗涤塔制造关键 甲醇洗涤塔简体、封头材料均为09MnNiDR镍 合金低温钢板,其主要性能要求是保证在使用温度 下具有足够的韧性及抵抗脆性破坏的能力。结构低 温脆断的起始点裂纹源往往是材料缺陷处、制造 缺陷处、结构几何形状突变处或其它应力集中处,焊 缝缺陷如弧坑、未焊透、未熔合、咬边、焊缝成型不 良等处极易形成应力集中而促使低温脆性断裂发 生,焊接时过大的焊接热输入量、过高的层间温度易 造成焊缝金属及近缝区形成粗晶组织而降低低温韧 性。受环境低温或介质低温的影响,随着使用温度 的降低,低温压力容器可能会发生脆性破坏,而容器 的低温脆性破坏取决于容器材料包括焊接材料、 结构设计和制造工艺检验的综合影响。因此,选择 合理的制造工艺、焊接方法和焊后消除应力热处理 是设备制造的重点。 该设备的制造公差要求非常严格,塔体直线度 公差、椭圆度公差、长度公差、塔盘平面度公差按文 献Ell和JB 1205--2005塔盘技术条件_3 要求执 行,筒体、封头的成型、组焊工艺方法对确保设备质 量很关键。 另外,甲醇洗涤塔塔体的长度运输超限,如何分 段也是制造的难点。 3 甲醇洗涤塔制造工艺措施[4 0] 3.1原材料要求 对低温用钢,除了满足对压力容器一般材料的 基本要求以外指足够的强度、稳定的组织、良好的 石油化工设备 2014年第43卷 分段口 分段口 ,,一 I‘_\ 。 EE口 l ln 。 1 - 。 ’’一 昌 l I - l _ T I i-I l , I l I ● _。‘‘‘一 -。 一 - I 2 _ - _ 一 挺 l 簿 -|I i翻 _ - l I l1 ’ I I. _, _ 蔷 l 墓 一 l - ln 0 寸 300一 56 竺 0 ∞ 、0 图1 甲醇洗涤塔结构简图 加工性能和焊接性能以及其他必要的物理性能,还 线打几点锪眼冲样的尖端磨圆,但深度不大于 必须要求钢材具有尽量低的韧脆转变温度和足够的0.5 mm。板料切割后预制坡口,坡口表面修磨光亮 低温韧性。同时,钢材在其使用温度下的低温冲击 并进行表面无损检测,下料时严格控制筒节板料的 吸收功还必须远大于设计规定值。 两条对角线长度差。 在对本设备简体、封头用09MnNtDR板料提采 在卷板机上采用多次成型的方法卷制筒节,尽 购技术条件时,要求其化学成分和力学性能除符合 量减小残余应力的产生,滚制成型后组焊。为确保 材料标准规定外,还控制Wc≤0.12 、WP≤ 塔体的直线度要求,要严格控制筒节椭圆度,同时还 0.015 、砌S≤O.010 、叫CE≤0.45 ,逐张进 须进行二次划基准线。 行的一70℃低温夏比V型缺口冲击试验的冲击 封头整体热压成型,封头坯料允许拼接,同时带 功值取设计验收值的1.5倍,使用状态为正火加回 母材和焊接性能检测试板。随后进行正火加回火处 火状态。材料进厂后进行复验,低温冲击功值的最 理以恢复材料的力学性能,热处理时严格控制封头 低值为6O J。 端口的外圆周长尺寸。 3.2筒节、封头成型要求 在筒体、封头成型过程中应避免一切刻划、打钢 印、过量冷变形、锤击、强力变形组装等能够产生残 余应力的操作方法。 对筒节、封头板料号料划线时采用记号笔,材料 标记转移和焊工标记采用绘图记录方法。只在基准 3.3塔体分段要求 甲醇洗涤塔分4段制造、热处理及运输,各段长 度分别为26 m、26.2 m、17.3 m、7.5 m,质量分别为 146 t、145 t、99 t、43 t。各段所有部件均组焊并检 测合格后分段整体热处理,同时将各分段口用工装 支撑圈固定,以防热处理时变形。应做好各分段口 第3期 才福胜低温甲醇洗涤塔制造工艺浅谈 处四心位置对应标记,以便于现场组对。 3.4塔体制造要求 为确保塔体的直线度和长度公差,在每2节或 3节筒节组焊检测直线度、椭圆度公差合格后,同时 加工两端面及坡口。然后按4段组焊,并将每段的 接管、法兰组件及内、外附件除分段口附近的内、外 附件组焊好。严格以筒节端口加工面为基准对塔 盘支承件划线并组对,确保塔盘平面度公差要求。 利用工装固定板组对降液板、受液盘连接板,确保各 连接尺寸准确性。为减小局部高应力,应避免结构 形状突变,将塔体对接接头表面磨至与母材齐平,接 管端部焊后应打磨成内凹圆角,呈圆滑过渡。 3.5 塔体焊接 低温钢的焊接关键是要避免焊缝金属及热影响 区形成粗晶组织而导致韧性降低,因此要严格控制 焊接线能量,采用较小的焊接线能量、多层多道施焊 避免焊道过热,多道焊时要控制层间温度。 塔体组对检测合格后按焊接工艺要求进行焊 接、焊前预热及焊后消氢处理,采用较小焊接规范 表1。焊条电弧焊SAW采用短弧焊,直焊道不 摆动,减小焊接线能量,保证焊接接头低温韧性。焊 接时严格控制层间温度不超过100℃,利用远红外 线测温仪控温。焊接电流种类及极性均为DCEP。 焊接低温容器时不得在母材的非焊缝区内引 表1 09MnNiDR封头、简体焊接规范 弧,应严格避免焊接接头的焊接缺陷,如弧坑或焊缝 成型不良,不得有未焊透、未熔合、裂纹、气孔、咬边 等缺陷。焊接接头应进行无损检测并符合施工图要 求,要求纵、环对接接头焊后表面磨平,角接接头表 面修磨成内凹形状,以减小局部应力。 3.6 消除应力热处理 焊后消除应力热处理可以减小接头区域内的焊 接残余应力,从而降低低温条件下的脆断倾向。 甲醇洗涤塔分4段入炉进行热处理,有3道环 焊缝需用履带式加热器进行局部热处理,热处理温 度为600土20℃,保温2.5 h,400℃以上升温速 度为不大于75℃/h,降温速度不大于100℃/h。热 处理时每段采用6个支座支承塔体,并确保各支承 点的标高在同一水平面上,以满足塔体在热处理受 热过程中不变形的要求,即直线度要求。 3.7 涂漆包装 分段运输的塔体、分段口及所有焊缝处均不得 涂漆,以便于现场水压试验时的焊接接头检测。 4 结语 介绍了甲醇洗涤塔的结构特点,分析了低温材 料甲醇洗涤塔制造难点,按文中所述措施对甲醇洗 ’ 涤塔进行制造,检验证明,所选定的工艺方案合理, 采用的工装可行。洗涤塔投用后,整个低温甲醇洗 流程效率更高,能量利用更为充分和合理。 参考文献 [1]JB/T 471O一2OO5,钢制塔式容器[s] JB/T 4710--2005,Steel Vertical Vessels Supported by Skirt[S]. 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