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2.25Cr一1Mo不銹復合鋼板加氫高壓換熱器的制造

點擊:1565 日期:[ 2014-04-26 22:14:29 ]
                    2.25Cr一1Mo不銹復合鋼板加氫高壓換熱器的制造                                      王勇                     (安徽盈創石化檢修安裝有限責任公司,安徽安慶246001)     摘要:混氫原料油換熱器是為安慶石化煉油廠制造的高壓換熱器,其主體材料為2.25Cr一1Mo+OCr18Nil1Ti復合鋼板,對制造過程中的封頭成型、加熱、熱處理、組對等方面進行了簡介。     關鍵詞:加氫高壓換熱器;2.25Cr一1Mo+0Crl8Ni11Ti復合鋼板;制造     中圖分類號:TE966 文獻標識碼:B 文章編號:1001—4837{2006}05—0039—03     1 設備簡介     混氫原料油換熱器是安慶石化煉油廠第二套加氫精制裝置改擴建的關鍵設備,長期在高溫、高壓臨氫及硫化氫等工況下運行,主體材料選用2.25Cr一1Mo+0Crl8Nil1Ti復合鋼板,通過分析、試驗,制定了合理的成型及組裝工藝方案,解決了厚壁復合鋼板的卷制、封頭成型、組對等難題,設備經最終檢驗。各項指標均合格,滿足了設計要求。     混氫原料油換熱器由二臺高壓u型管式換熱器重疊組裝而成,屬三類壓力容器,其結構如圖1,主要設計參數見表1。     設備殼體及管箱圓筒和橢圓封頭均采用2.25Cr一1Mo+Crl8Nil1Ti不銹鋼復合鋼板,接管法蘭、殼體及管箱法蘭為整體鍛件,內壁堆焊雙層不銹鋼,即2.25Cr一1Mo+堆焊E309+E347接管法蘭、殼體即管箱法蘭密封面為金屬橢圓墊和八角墊。                        2 封頭壓制     由于封頭母材鋼板厚度達50 nlin,且直徑僅為1O00nlin,因此封頭成型須采用熱壓,但鋼材基層為鉻鉬鋼,復層為奧氏體不銹鋼的復合鋼板,基層和復 層的熱成形溫度、熱處理溫度及控制方式要求不一致,在熱成形或熱處理過程中既要兼顧復層不銹鋼的耐蝕性能又要確保基層鉻鉬鋼的力學性能。通過分析,認為應主要保證鉻鉬鋼的力學性能。因為不銹鋼復層雖然在550~850 oC緩冷時,可能晶界有Cr23C6析出,引起晶界腐蝕,但其含碳量較低,且含穩定性元素,只要在施工中采取相應的措施以減少其影響,如加熱時,在遵守Cr—Mo鋼加熱規范的前提下,盡可能縮短不銹鋼在敏化區的停留時間,盡量減少加熱次數并通過控制熱壓時的加熱溫度、終壓溫度,盡量使基層的力學性能少受影響。為此,取二塊試板進行試驗,先按圖2模擬熱壓受熱過程(主要是嚴格控制加熱及終壓溫度)將一塊按N+T+PWHT方式熱循環,另一塊直接進行PwI-rF(690 oC±10 oC×3 h),再取樣進行力學性能、耐蝕性能、晶粒度檢驗,結果見表2。                        從表2可以看出,嚴格控制封頭熱壓時的加熱溫度、終壓溫度,熱壓后是否再進行N+T處理,對基層材料力學性能沒有明顯的影響。對復層耐蝕性能影響不大,為避免復合鋼板的復層與基層的結合性能及封頭與殼體環縫處耐蝕層的性能下降,決定對封頭采取嚴格控制加熱、終壓溫度措施,熱壓后不再進行正火加回火處理。封頭成形后幾何尺寸、壁厚減薄、基層復層結合性能均滿足要求,隨爐封頭產品試板在產品整體熱處理后進行各項性能檢驗,結果均滿足要求。     3 簡體下料與卷制     由于復合鋼板筒節與封頭組對復層錯邊要求高,僅允許2 ml/i,為了保證錯邊量不超標,筒節周長展開應以封頭內徑為基準,換算成筒節中徑進行展開計算,且對筒節的長度提出了比標準更為嚴格的要求,筒節圓度允差控制為4Ⅱ蛐。管箱短節及殼體圓筒中心半徑R,=525 HⅡn,基層復層總厚度為46+4=50 ml/i,其卷制后的變形率= /2尺f(1一Rf//R0)X 100% =4.76%(其中尺0為彎曲前的中心半徑),在SA387Gr22CL2材料的塑性允許范圍內,可以進行冷卷制,冷卷后產生的冷作硬化組織可在后面的焊接整體熱處理過程中消除。卷制時為防止復層表面直接與鐵輥接觸造成鐵離子污染,在不銹鋼復層側墊一塊 =0.5 lnln的薄不銹鋼板后在卷板機上直接卷制。筒節在卷板機上先進行帶直邊預彎,經樣板檢查合格后將直邊割除,再卷制成形,卷制后簡體的圓度符合要求。     4 筒節組對     為了保證對口精度和焊縫質量,筒節采用定位塊組對,如圖3所示,定位塊焊接在基層上,其焊接要求與主體焊縫相同。      5 接管與簡體的組對                              為防止接管與簡體焊接后產生過大的焊接變形而達不到裝配要求,采取了如圖4的防變形工裝。先將接管組對點焊好,保證其尺寸、方位,然后用連接板、固定加強筋和調節墊板將接管固定。因為剛性大,焊縫中存在較大的拉應力,焊接時,采用小線量,窄焊道、多層多焊道、層與層之間用錘擊的方式來消除焊接應力。防變形工裝在整體熱處理后拆除,以防變形,實測接管法蘭尺寸滿足安裝要求。                             6 重疊組裝     為了保證上下兩臺換熱器重疊后,上、下換熱器接管一法蘭間、管箱、殼體與管板之間密封可靠,必須保證裝配精度。由于接管密封面間為金屬橢圓墊硬密封(結構見圖5),上下法蘭對準要求高,設計圖紙要求接管中心到殼體法蘭密封面距離偏差為±3iill'n,管箱接管與殼體接管中心距離偏差為±6 iill'n(見圖1)。該精度難以保證兩臺重疊后上、下法蘭間的密封要求。此外,殼體、管箱與管板間密封都是金屬八角墊密封,一旦上下殼體接管中心線對不齊,就很難調整。因此制定了二次預組裝方案,以保證裝配精度。                             第一次預組裝:先將殼體按圖紙要求重疊組裝好(下換熱器殼體的上接管和上支座不組焊),將上下兩臺管箱分別裝到殼體上,每臺管箱與殼體法蘭間的八角墊同時裝好,擰緊法蘭螺栓螺母,再將兩臺換熱器管箱的接管法蘭、橢圓墊裝入,擰緊螺栓螺母(上臺設備接管已焊好),以上臺設備為基準確定下臺設備管箱上接管的組裝,組焊下管箱接管法蘭。待下管箱接管法蘭、隔板組焊并消除應力熱處理后,再進行第二次預組裝。     第二次預組裝:先將上下兩臺管束分別裝入殼體內,并分別裝好相應的管箱,同時裝入八角墊,擰緊螺栓螺母,將兩臺換熱器按圖紙要求重疊組裝,再將兩臺換熱器接管法蘭裝入密封墊,擰緊螺栓螺母(除下臺殼體接管法蘭外,其余接管法蘭都已焊好),以管箱接管法蘭為基準組焊下殼體接管法蘭。通過兩次預組裝可以消除加工、焊接、熱處理變形造成的誤差,保證了尺寸精度,使最終總裝及水壓試驗一次成功。該設備投用至今,運行狀況良好,符合裝置生產的工藝要求。
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