高田　郭志鹏

摘 要：这篇文章主要介绍了焊后消除应力热处理设备筒体内部支撑管组的应用范围、材料选择、制作原理、节约成本以及应用前景等内容。工装的广泛推广，特别是针对大型厚壁设备的热处理有很重要的作用。

关键词：无缝钢管；S30408；整体性；比例；推广

1 应用背景

随着石油化工工艺的不断成熟，其装置向大型化、集成化方向发展。压力容器作为其中必不可少的组成部分，也在朝着直径和高度超限化的方向发展。这给设计、制造及其相关的各个方面带来技术和工艺等方面的挑战。大直径厚壁设备的热处理是个典型的例子。

大多数设备需要做焊后消除应力热处理，一般在炉内进行此过程。热处理分为卧式和立式，对热处理炉的尺寸有一定的要求，卧式热处理时长度长，立式热处理时高度高。一般采用卧式焊后消除应力热处理。

热处理时，设备筒体外部有鞍座支撑，内部应该有工装支撑，防止设备因热处理发生变形。

现厂内多用普通20#、16Mn碳钢钢管支撑，每进行一次热处理，所用材料较多，不够经济，现做以下可拆式热处理支撑工装，阐述如下。

2 材料选择

焊后消除应力热处理时，对于碳钢和低合金钢的焊接件，焊后消除应力热处理温度为600℃～650℃，且不应高于材料最终回火温度；对于奥氏体钢焊接件焊后不进行消除应力热处理，当有特殊要求时热处理温度应不低于850℃。

在高温下，碳钢和低合金钢的材料强度和刚度已经很小或者近乎为0，普通的材料已不能满足要求，应选择高合金钢钢管和弧型板作为内支撑件，如：S30408、S32168、S31608、S31708、S31008、S30409等材料可以作为选择项。在700℃时，其许用应力在10MPa以上，能够满足支撑的要求。考虑经济性、成熟的焊接工艺、抗压性等，一般选择S30408钢管和钢板作为碳钢和低合金钢设备的热处理支撑件用料。

3 原理介绍

在与筒体贴合的面上，点焊与筒体相同材质的垫板。每根支撑管的端部开槽缺口，与弧板焊接，其中弧板与筒体贴合的面应完全贴合。垫板、弧板、支撑管依次连接，支撑于筒体内部。各个支撑管之间用钢板条焊接牢固，使得支撑浑然一体。

每根钢管可以根据筒体的相应尺寸，将最小内径的筒体均分两节作为基本支撑件，其余短节根据筒体内径制作。每根支撑短节端部焊接板式平焊法兰，在支撑时用普通碳钢螺栓连接，组成整根支撑件。

弧板支撑长度须达到一定比例，以避免局部支撑力过大，在热处理过程中，在支撑部位出现鼓包，影响筒体圆度。局部鼓包会成为压力容器的薄弱区，对其安全性和稳定性有严重影响。

支撑管的布置，中间竖直一根，防止顶部金属在热处理时坍塌，设置在前方。其余两根立管设置在筒体内接正方形处，斜管在内接正方形对角线处，设置于立管后方。如此布管，筒体支撑均匀，受力均匀。在热处理过程中及完成后，支撑管组可以保证筒体的圆度，为后续的内件安装保证了先决条件。内部支撑的横截面图见示意图1。

对于端部无封头的筒节，在敞口处各设置一组支撑管，往筒节内部按每3500mm均匀设置支撑管组，避开筒体焊缝。如筒节长度约为23000mm，端部的支撑管组距离敞口500mm设置，避免敞口处支撑应力将口径撑大。示意如图2。

对于一端有封头的筒节，封头对筒体有加固作用。封头端可以减少一组支撑管组，见示意图3。

支撑管的规格，可以参照利用碳钢管做支撑时的规格进行选择，如φ114.3×6，φ114.3×8，φ114.3×10，φ168.3×6φ273×12等。

4 应用前景

厂内一直在倡导降低成本，此工装可以大量降低手段无缝钢管、垫板和弧板的用量。反复使用于不同直径的设备，对于单台设备的成本降低也大有益处。若推广使用，每年可以为厂内节省大量手段用料费用。

5 综述

综上所述，本文主要介绍了压力容器内部支撑管组的材料选择，原理介绍等内容。此工装已用于洛阳院Ⅰ、Ⅱ号丙烯精馏塔等大直径厚壁压力容器的焊后消除应力热处理，热处理后的设备完全满足制造工艺的要求。这套热处理用内部支撑管组，将配合活动式热处理组合鞍座完成设备厂内大量热处理设备的焊后消除应力热处理。