张文国

（大庆石化公司工程项目管理中心，黑龙江大庆163714）

机械与设备

全密度反应器C-4001的制造工艺技术分析

张文国

（大庆石化公司工程项目管理中心，黑龙江大庆163714）

全密度反应器由球体、锥体、筒体、裙座及其它附件组成，球体、锥体、筒体需要进行多种厚度过渡，筒体与裙座连接为异种材料焊接，制造安装质量要求高，机加工精度要求高，制造安装难度大。若制造厂内整体制造，运输将严重超限。因此，该设备制造按厂内分片（段）制造、下净料，现场组焊、热处理、检验合格的方式进行。

反应器；分段制造；现场组装

全密度聚乙烯装置反应器为立式结构，属三类中压设备，按JB4732-1995《钢制压力容器分析设计》进行设计和制造，同时参照GB12337-1998《钢制球形储罐》等相关标准的规定。反应器主体材料为低温钢16MnDR，筒体设计壁厚60/80 mm；过渡段厚度80/86/92 mm；上、下球形封头壁厚48/ 34 mm；设备内径为Φ5 200/Φ8 230 mm，设备总长度为38 407 mm（含裙座），设备净质量426 t。设备上下为球形封头，上球形封头与筒体之间采用锥形过渡段连接，内部靠近下球形封头处安装1块分配板，设计参数见表1。

针对该台反应器重量规格、结构特点及制造安装技术要求，采取厂房预制和现场预制二部分进行的方案，见图1。

1 厂房内预制

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段在厂房内成型，分别运输至现场。

I段：1节筒体（长度L=2 000 mm）、下球形封头组合件、裙座过渡段（长度L=140 mm，1节）、裙座（长度L=2 900 mm，3节；长度L=2 710 mm，1节），重量为81.2 t，总长度为14 100 mm。

II段：3节筒体（长度L=2 800 mm）、1节筒体（长度L=2 638 mm），重量为89.9 t，总体的长度为11 038 mm。

III段：1节筒体（长度L=2 000 mm，δ=80 mm）、1节锥体（长度L=2 200 mm，Φ5 200/φ6 180 mm，δ=80 mm），重量为47.3 t，总长度为4 200 mm。锥体外委分6瓣压制，在厂房内组焊成型；δ=80 mm筒体外委卷制、找圆。

下球形封头由1个球台（分6瓣压制）和1个球缺组成，根据球台大小对外委进行分瓣冷压制，压制后分块运至厂房内，在平台上进行封头组焊成型。

表1 反应器设计参数

图1 反应器

2 现场预制

Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ段在现场分别分片组焊成型。

IV段：1节锥体（6 180/Φ7 160，δ=86 mm），重量为32.8 t，总长度为2 200 mm。锥体外委分6瓣压制，压制后分块运送现场，在现场施工平台上进行组焊成型。

V段：1节锥体（Φ7 160/Φ8 175，δ=92 mm），重量为41.8 t，总长度为2 279 mm。锥体外委分6瓣压制，压制后分块运送现场，在现场施工平台上进行组焊成型。

上球形封头由1个球台（分8瓣压制）和1个球缺（分3瓣压制）组成，根据球台大小外委进行分瓣压制，压制后分块运送现场，在现场施工平台上进行封头成型，重量46.3 t。现场将III段、IV段、V段组焊成一体。

3 现场总体组装

第1吊装部件：I段；第2吊装部件：II段；第3吊装部件：由III段、IV段、V段组焊而成，重量为121.9 t；第4吊装部件：VI段；第5吊装部件：分配板，重量为20.8 t。

4 制造控制方案

4.1 厂房内预制部分

筒体板材下料采用数控切割机，纵向坡口加工采用刨边机或铣边机，保证各段筒体组装的直线度。每一节筒体下料后检查钢板宽度、长度及对角线方向的尺寸偏差，合格后做好标识。单个筒节卷制采用滚板机常温冷卷方式来完成，目前液压式滚板机最大卷板厚度为δ=70 mm。为保证单个筒节的圆度满足设计图样要求，校圆前制作筒节板卷圆检验的1.5 m弧形内样板，采用内样板检验曲率，其间隙不大于2 mm。另外，筒节板卷圆前纵焊缝两端必须进行预弯，防止筒节纵焊缝棱角度及圆度超标。筒节纵焊缝组对检查其两端错口量，保证其筒节两端的平行度。各段组装时为保证其直线度，每个筒节组对时严格控制其组对间隙，保证环焊缝组对间隙均匀，从而保证焊接收缩量一致。下球形封头组装采用专用工装严格控制组对间隙，并采取对称跳焊。分配板拼焊一道焊缝，消除应力热处理，然后机械加工厚度方向上余量，并按图样进行钻孔。纵、环焊缝采用埋弧自动焊进行，并配合预热工装，焊后并做消氢处理。

所有材料必须具有生产厂提供的质量证明书，证明书的项目应符合《反应器板材订货技术条件》的要求［1］。在采购材料前要制定相应的材料订货技术要求，并按此要求对材料进行复验以确保材料符合设计要求［2］。16MnDR钢板应符合GB3531-1996及GB6654-1996的规定，钢板供货状态为正火状态。钢板应逐张进行低温冲击试验和逐张超声波检测［3］。16MnDⅢ锻件化学成分及力学性能应符合JB4727-2000的有关规定。所有受压元件材料按《压力容器安全技术监察规程》第25条进行复验，钢板按炉号复验化学成分、按批复验力学性能和冷弯、复验超声检测；锻件按炉号复验化学成分和硬度［4］。所有焊材检验及复验按相应标准规定进行，焊材的化学成分、力学性能按图纸要求进行复验。焊接前将坡口及其2侧各50 mm内的铁锈、油污、水和其它影响焊接的杂物清理干净。纵缝焊接时必须加与纵缝坡口型式相同的引弧板和熄弧板。焊缝的焊接顺序按产品工艺过程卡的要求进行，对称位置的焊缝要采用对称法焊接，多层多道焊接时，相邻2层（道）的焊接接头应错开。在容器上焊接临时吊耳和拉筋时，应采用与塔器壳体相同和焊接性能相似的材料，并应选择与容器焊接相同的焊材及焊接工艺。去除吊耳和拉筋时，必须用切割、气刨方法并须打磨光滑。打磨后的厚度不应小于设计厚度减去钢板负偏差。坡口形式执行JB4708-2000焊接工艺评定的要求，坡口的加工应采用机械方法［5］。

焊前必须严格进行预热，预热温度要大于150℃；预热方式采用瓦斯火焰加热，用手提式测温笔进行检测，达到预热温度后方可施焊。焊接完毕立即进行消氢处理，温度要350℃，恒温1 h，采用瓦斯火焰加热，并用测温仪和手提式测温笔进行监测，保温缓冷至室温。焊接接头（包括热影响区）表面不允许存在咬边、裂纹、气孔、弧坑、夹渣等缺陷，焊接接头上的熔渣和两侧的飞溅物必须打磨清除干净。所有对接接头的焊缝余高打磨至与母材平齐。焊接接头错边要圆滑过渡至母材，焊接接头在其宽度范围内修磨成斜度3：1。角接接头要圆滑过渡至母材，不能有棱角，圆角半径按设计图样要求。参与检测人员必须由具有相应资质。无损检测设备必须处于完好状态。焊缝必须先经外观检查合格后才能进行无损检测。焊缝无损检测的方法、标准、比例和合格级别以产品设计技术要求为准。

4.2 现场组装部分

现场纵、环焊缝采用手工电弧焊，焊前采用专用工装进行预热，焊后并做消氢处理。现场露天组对平台需搭设防风、防雨棚。防风、防雨棚内组焊环焊缝时，筒体内外侧需要搭设脚手架。焊前预热采用瓦斯火焰加热，需制作加热直管和环管，加热管用Φ50 mm钢管200 m，配线用Φ25钢管200 m。现场预制部件的组对安装采用170 t汽车吊进行，并用80 t汽车吊配合来完成。各段总体组装时采用4个方位铅锤检查组装直线度，合格后方可组焊。采用400 t吊车进行总体组对安装。反应器总体组装后焊缝内壁打磨至与母材平齐。分配板安装前采用火焰法进行整体消除应力热处理，上球形封头采取断焊与锥体连接，待热处理后将其切割掉，然后安装分配板。焊接上球形封头与锥体环焊缝，并采用电加热带进行局部消除应力热处理。反应器联合检查合格后做立置水压试验，试验压力4.08 MPa。反应器内壁喷砂除锈，然后用钢丝刷砂轮将其内表面打磨至图样要求，并进行内壁涂层施工。

5 结束语

由于该反应器具有材料特殊、规格大、重量大，反应器整体制造及现场安装难度大。尤其是在焊接、球形封头及锥体组焊、筒体成型、吊装、总体组装、无损检测、热处理、内壁防腐、分配板制造安装等方面进行了科学统筹，精心组织，合理施工，确保了反应器制造安装质量。

［1］聂颍新.加氢反应器等大型石化容器制造的发展现状［J］.压力容器，2010（8）：22-24.

［2］殷喜丰，李春梅，范娟娟，等.全密度聚乙烯生产工艺现状［J］.化工生产与技术，2009（2）：33-35.

［3］李建国.聚乙烯反应器内燃法整体热处理施工方法探讨［J］.石油和化工设备，2016（5）：16-17.

［4］周钦凯，胡积胜，王志毅.对全密度聚乙烯反应器现场组装的质量控制［J］.压力容器，2011（8）：12-13.

［5］朱登旺，苗壮，吕玉卓，等.全密度聚乙烯反应器焊后整体热处理［J］.石油化工设备，2007（5）：22-23.

Discussion on manufacture process technology of FDPE reactor C-4001

Zhang Wenguo
（Engineering Project Management Center of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China）

The FDPE reactor is composed of sphere,cone,barrel,skirt and other accessories,the sphere,cone,barrel have several kinds of thickness transition,the connection of barrel and skirt is the dissimilar materials welding,the manufacturing and installation quality requirement is high,needs several standards in the meanwhile,machining precision is high,manufacturing and installation difficulty is high.Transportation would be severely beyond the limits if it’s manufactured inside of the factory in the way of integrated manufacturing.Therefore,the equipment was made in the way of in-factory segmentation manufacture by cutting net materials,in-site welding,heat treatment and testing till qualified.

reactor;segmented manufacturing;in-site assembly

TQ320.5

B

1671-4962（2017）04-0031-03

2017-06-15

张文国，男，工程师，2002年毕业于大庆石油学院机械制造及自动化专业，现从事施工管理工作。