厚壁347H流化床反應(yīng)器的制造難點(diǎn)

安天佑，馬小兵，朱生萍，鄭紅果，王玉強(qiáng)，王晏，陳玉戊

新疆蘭石重裝能源工程有限公司 新疆哈密 839000

1 序言

347H不銹鋼常用于大型鍋爐過熱器、再熱器、蒸汽管道及石油化工的熱交換器管件[1]。流化床反應(yīng)器是一種利用氣體或液體通過顆粒狀固體層而使固體顆粒處于懸浮運(yùn)動狀態(tài)，并進(jìn)行固氣相反應(yīng)過程或液固相反應(yīng)過程的反應(yīng)器，是化工行業(yè)多晶硅項(xiàng)目的核心設(shè)備[2]。本文針對厚壁347H流化床反應(yīng)器的制造難點(diǎn)，制定了具體的工藝措施，獲得了良好的效果。

2 設(shè)備制造

2.1 下料

厚壁347H流化床反應(yīng)器的制造，首先是板材下料，與普通不銹鋼一樣，先對板材貼牛皮紙進(jìn)行表面保護(hù)，其次針對厚壁不銹鋼焊縫收縮量進(jìn)行二次下料（見圖1）。

圖1 板材貼紙保護(hù)

2.2 坡口的選擇

為了提高生產(chǎn)效率且保證生產(chǎn)質(zhì)量，坡口難點(diǎn)主要在于筒體拼縫的選擇。確定筒體板拼縫為X形坡口，刨床加工的坡口如圖2所示。這樣選擇主要是防止大的焊接熱輸入導(dǎo)致焊接變形[3]，并且可以減少焊接熱裂紋的產(chǎn)生。

圖2 拼縫坡口

2.3 筒體卷制

筒體拼縫焊接完成后，進(jìn)行卷制成形。首先此過程應(yīng)保證卷板機(jī)的干凈，以及牛皮紙保護(hù)（見圖3）。

圖3 筒體卷板

2.4 封頭成形

不銹鋼球形封頭以及中間蝶形封頭的制造，其難點(diǎn)在于過固溶處理后，保證其鐵素體含量以及硬度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，熱處理工藝見表1，封頭熱成形如圖4所示。

表1 熱處理工藝

圖4 封頭熱成形

2.5 殼體組焊

筒體卷制完成且封頭壓制成形后，對殼體進(jìn)行組對焊接，這個(gè)過程難點(diǎn)在于對殼體表面的保護(hù)以及焊縫周圍白堊粉的噴涂[4]。不可強(qiáng)力組焊，在最后一節(jié)筒體焊接時(shí)，檢查焊縫收縮量并進(jìn)行調(diào)節(jié)（見圖5）。

圖5 殼體組焊

3 焊接難點(diǎn)

3.1 主體焊接

殼體焊縫主要包括筒節(jié)拼縫、縱縫、環(huán)縫、筒節(jié)與封頭環(huán)縫、接管與殼體焊縫等，首先因?yàn)槭呛癖?47H材質(zhì)，所以焊接坡口、焊接方法以及焊接參數(shù)的選擇尤為重要[5]。該鋼屬于典型的Cr-Ni不銹鋼，其焊接性差，奧氏體柱狀晶具有明顯的方向性，利于雜質(zhì)的偏析及晶界缺陷的聚集，奧氏體線膨脹系數(shù)大，冷卻時(shí)收縮應(yīng)力大，故焊接時(shí)易產(chǎn)生熱裂紋[6]。主要難點(diǎn)在于接管與殼體的焊接，具體焊接參數(shù)見表2，坡口形式與焊后實(shí)物如圖6～圖8所示。

表2 焊接參數(shù)

圖6 垂直接管與殼體焊接

圖7 斜插式接管與殼體焊接

圖8 A類縫接管與殼體焊接

3.2 分布器管座焊接

流化床反應(yīng)器中間封頭分布器在加工過程中，管座的焊接是其中的難點(diǎn)，主要是垂直度、平面水平度的控制[7]，其中孔板中心線應(yīng)與分布管的中心線同軸，并保證垂直，允許角度偏差±1°（見圖9）。

圖9 分布器焊接

4 內(nèi)件安裝

4.1 破泡器

破泡器主要是為了使氣體或液體更加充分的接觸，使固體顆粒處于懸浮運(yùn)動狀態(tài)，充分進(jìn)行固氣相反應(yīng)過程或液固相反應(yīng)過程。其中安裝主要難點(diǎn)在于保持導(dǎo)流槽等內(nèi)件的表面干凈，以及噴嘴螺紋聯(lián)連的保護(hù)（見圖10）。

圖10 破泡器安裝

4.2 旋風(fēng)分離器

1）旋風(fēng)分離器在反應(yīng)器內(nèi)安裝找正，調(diào)整料腿支撐組件限位塊，調(diào)整垂直度，在相差 90°的兩個(gè)方位上分別吊重錘線，檢查筒體、灰斗和料腿的垂直度[8]，要求垂直度偏差≤6mm。旋風(fēng)分離器軸線應(yīng)與設(shè)備軸線平行，平行度全長≤6mm，任意相鄰兩級旋風(fēng)分離器距離偏差≤3mm。集氣室的安裝方位應(yīng)與旋風(fēng)分離器系統(tǒng)方位一致。

2）翼閥在現(xiàn)場安裝前，采用工作介質(zhì)重新進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)，現(xiàn)場試驗(yàn)開啟角度與制造廠提供試驗(yàn)角度偏差≤1°，如出入較大應(yīng)反復(fù)試驗(yàn)、校核。在翼閥靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)，周圍環(huán)境應(yīng)安靜，不得有振動的機(jī)械和設(shè)備運(yùn)行，附近的鍛錘、起重機(jī)、汽車應(yīng)暫停運(yùn)行。靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)，介質(zhì)加入過程應(yīng)緩慢，且應(yīng)盡量連續(xù)，加入速度不得＞2kg/min，每次連續(xù)加介質(zhì)時(shí)間應(yīng)在1min 以上，翼閥內(nèi)的料面盡量水平、均勻。翼閥角度調(diào)節(jié)時(shí)盡量緩慢、平穩(wěn)。翼閥安裝在料腿上后，閥板的開啟角度應(yīng)為現(xiàn)場靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)所確定的閥板實(shí)際開啟角度，允許偏差≤0.5°。翼閥安裝好后，必須保證閥板與閥口的周邊密合，其間隙應(yīng)≤0.07mm；閥板的中軸線與鉛垂線相交平面必須與水平面相垂直，其偏差應(yīng)≤±0.1°。翼閥與料腿的焊縫應(yīng)采用氬弧焊，保證全焊透，焊縫飽滿、平滑，不得有裂紋產(chǎn)生[9]。

3）現(xiàn)場焊接嚴(yán)禁用翼閥起弧[10]，并應(yīng)采取保護(hù)措施，防止焊渣飛濺到閥板、閥口、吊環(huán)及吊桿表面。翼閥安裝時(shí)，閥板的開啟方位按照圖樣要求。

5 結(jié)束語

在347H流化床反應(yīng)器生產(chǎn)制造過程中，除嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外，還針對其中本體制造、焊接以及內(nèi)件安裝等難點(diǎn)，采取相應(yīng)的控制措施，既保證了質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)效率。