聚合反應(yīng)器內(nèi)冷管組與殼體的組裝

馬維麗，趙家煒，曹文輝

(中石油第二建設(shè)公司，甘肅蘭州 730060)

0 引言

聚合反應(yīng)器是某石化公司5萬(wàn)噸/年丁腈橡膠裝置的核心設(shè)備之一，由殼體、內(nèi)冷管組及攪拌系統(tǒng)三大部分組成，殼體主體材質(zhì)為16MnR+304L復(fù)合板，結(jié)構(gòu)尺寸?2800 mm×9763 mm;內(nèi)冷管組由4組環(huán)管組成，結(jié)構(gòu)尺寸?2600 mm×9044 mm，材質(zhì)0Cr18Ni9;攪拌系統(tǒng)由國(guó)外成套采購(gòu)［1－2］。

該設(shè)備不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且要求設(shè)備殼體內(nèi)表面、內(nèi)冷管外表面及接觸物料的其他構(gòu)件的表面均需進(jìn)行拋光處理，要求表面粗糙度Ra≤0.05 μm［3］。設(shè)備簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 1。

1 聚合反應(yīng)器制造難點(diǎn)分析

內(nèi)冷管組固定在殼體內(nèi)部，由四圈管束(?2600/?2320/?2040/?1760 mm)和上、下兩端的兩組集合管組成，每圈管束由上、下兩圈環(huán)管［4］和22 根均布的列管(?89 mm ×6570 mm)組焊而成。因此，在廠房?jī)?nèi)采用何種科學(xué)有效的施工方案將內(nèi)冷管組裝入殼體，使內(nèi)冷管支架以及導(dǎo)向支架墊板定位準(zhǔn)確，并保證內(nèi)冷管組不與殼體內(nèi)壁發(fā)生接觸而劃傷拋光面，是組裝的難點(diǎn)之一。

圖1 聚合反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意

2 內(nèi)冷管組與殼體組裝的技術(shù)措施

2.1 內(nèi)冷管組與殼體組裝方案的確定

根據(jù)聚合反應(yīng)器的制造工藝安排，內(nèi)冷管組需在組對(duì)封頭之前整體與殼體組裝。反應(yīng)器殼體內(nèi)徑?2800 mm，內(nèi)冷管組最外圈環(huán)管外徑?2689 mm，環(huán)管外壁與殼體內(nèi)壁的間隙僅55.5 mm。同時(shí)由于內(nèi)冷管組結(jié)構(gòu)尺寸?2600 mm×9044 mm，重量7.4 t，將其整體組裝入殼體的最大難點(diǎn)是確保內(nèi)冷管組不與殼體內(nèi)壁發(fā)生接觸而劃傷拋光面(無(wú)法返修)。由于廠房、設(shè)備等條件限制，經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究和分析，最后確定采用內(nèi)冷管組與殼體整體臥裝的方案，即通過(guò)設(shè)計(jì)制作滑車，在內(nèi)冷管組兩端的環(huán)管上安裝負(fù)重滑車及導(dǎo)向滑車，然后用橋吊將內(nèi)冷管組整體滑入殼體內(nèi)。

2.2 滑車的設(shè)計(jì)制作

由于內(nèi)冷管組的體積大、重量重、剛性差，環(huán)管與殼體內(nèi)壁的間隙僅為55.5 mm，因此，設(shè)計(jì)制作的滑車必須確保內(nèi)冷管組能在與殼體內(nèi)壁不接觸的前提下順利滑入殼體。根據(jù)這種需要，設(shè)計(jì)并制作了兩套滑車，每套滑車由1組負(fù)重滑車和2組可徑向調(diào)節(jié)的導(dǎo)向滑車組成。兩套滑車分別安裝在內(nèi)冷管組兩端的環(huán)管上，滑車在內(nèi)冷管組兩端的環(huán)管上的布置如圖2所示。

2.2.1 負(fù)重滑車

負(fù)重滑車主要用來(lái)承載內(nèi)冷管組的自重，其負(fù)重輪是并列的2只單列向心球軸承，阻力小、成本低。為了避免負(fù)重輪在殼體內(nèi)表面壓出壓痕，損傷殼體內(nèi)壁拋光面，必須在負(fù)重輪與殼體內(nèi)壁間敷設(shè)保護(hù)層，保護(hù)層由上到下分別是鋼板、橡膠板及保護(hù)膜。負(fù)重滑車設(shè)計(jì)圖及安裝方法如圖3，4 所示。

2.2.2 導(dǎo)向滑車

導(dǎo)向滑車的主要作用是:保證內(nèi)冷管組向殼體內(nèi)部滑行時(shí)的軌跡為直線;防止內(nèi)冷管組在滑行時(shí)左右晃動(dòng)。這就要求兩側(cè)導(dǎo)向滑車的滾輪既不能同時(shí)與殼體內(nèi)壁直接接觸，也不能有太大間隙。

圖4 安裝在環(huán)管上的負(fù)重滑車

由于殼體存在直線度偏差且每臺(tái)設(shè)備殼體的橢圓度偏差不同，因此，其間隙大小應(yīng)略大于殼體的直線度極限偏差。為了滿足這種要求，將導(dǎo)向滑車滾輪設(shè)計(jì)為徑向可調(diào)，即滾輪的伸出長(zhǎng)度可調(diào)。為了防止導(dǎo)向滑車滾輪在殼體側(cè)壁內(nèi)壓出壓痕(雖然滾輪對(duì)殼體側(cè)壁壓力很小)，選擇非金屬材料來(lái)制作滾輪，同時(shí)在滾輪的運(yùn)行軌跡上對(duì)殼體側(cè)壁進(jìn)行貼膜保護(hù)。導(dǎo)向滑車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖及安裝方法如圖5，6所示。

2.3 內(nèi)冷管組整體臥置裝入殼體的施工程序

當(dāng)聚合反應(yīng)器殼體(帶下封頭)所有的焊接工作、無(wú)損檢測(cè)［5］、熱處理、拋光合格后，同時(shí)內(nèi)冷管組組焊、無(wú)損檢測(cè)、一次水壓試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)完畢、拋光處理合格，就可以按下述施工程序進(jìn)行內(nèi)冷管組與殼體的整體臥裝［6］:

(1)將內(nèi)冷管組擺放到聚合反應(yīng)器殼體的敞口端正前方;

圖5 導(dǎo)向滑車結(jié)構(gòu)示意

圖6 安裝在環(huán)管上的導(dǎo)向滑車

(2)按圖4，6位置安裝負(fù)重滑車及導(dǎo)向滑車，同時(shí)將導(dǎo)向滑車的滾輪調(diào)整到最內(nèi)位置;

(3)用兩臺(tái)橋吊抬起內(nèi)冷管組并吊運(yùn)至殼體端口位置，使之左右、高低位置與殼體一致。此時(shí)應(yīng)特別注意，前吊點(diǎn)應(yīng)選擇在距前端環(huán)管根部200 mm的最外圈列管上，列管間墊膠皮包裹的木塊以避免外圈列管單獨(dú)受力而變形，后吊點(diǎn)在內(nèi)冷管組后端環(huán)管上;

(4)轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪胎調(diào)整殼體方位，保證下封頭上的開(kāi)口位置對(duì)準(zhǔn)內(nèi)冷管組的集合管引出管;

(5)在殼體底部貼保護(hù)膜，敷設(shè)橡膠板及鋼板條;在殼體側(cè)壁水平位置貼保護(hù)膜;

(6)兩臺(tái)橋吊同時(shí)將內(nèi)冷管組前端抬入殼體，直至負(fù)重輪穩(wěn)妥地放置到底部襯墊的鋼板上為止;

(7)取掉前端吊帶，調(diào)整兩側(cè)導(dǎo)向滑車的滾輪與殼體側(cè)壁的間隙;

(8)將一根鋼絲繩的一端固定在內(nèi)冷管組前端環(huán)管固定架中部，另一端從封頭中心凸緣孔中穿過(guò)并通過(guò)滑輪掛在前端橋吊的吊鉤上;

(9)前端橋吊緩慢升起吊鉤將內(nèi)冷管組向殼體內(nèi)拉動(dòng)，后端橋吊緩慢隨行，直至內(nèi)冷管組進(jìn)入預(yù)定位置;

(10)將內(nèi)冷管組固定在導(dǎo)向支架上并將內(nèi)冷管支架焊在支架墊板上后，拆除負(fù)重滑車和導(dǎo)向滑車;

(11)取出橡膠板及鋼板墊板，撕去所有保護(hù)膜。

起吊內(nèi)冷管組、內(nèi)冷管組裝入殼體的過(guò)程見(jiàn)圖7，8。當(dāng)完成上述工序后，就可以組對(duì)上封頭并展開(kāi)后續(xù)工作。

圖7 起吊內(nèi)冷管組

3 結(jié)語(yǔ)

圖8 內(nèi)冷管組與殼體組裝完畢

采用文中所述滑車工裝和施工方法進(jìn)行內(nèi)冷管組和殼體的組裝，整個(gè)施工過(guò)程都在廠房?jī)?nèi)由橋吊配合完成。采用該方法施工，不僅便于施工，組裝速度快，而且由于不需汽車吊配合且后續(xù)封頭與殼體的焊接可使用埋弧自動(dòng)焊，因此生產(chǎn)周期短、成本低，而且為今后制造同類設(shè)備提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

［1］GB 150—1998，鋼制壓力容器［S］.

［2］HG 20584—1998，鋼制化工容器制造技術(shù)要求［S］.

［3］楊文峰，戎媚芳.HFC－134a反應(yīng)器制造［J］.石油化工設(shè)備，2007，36(5):66 －69.

［4］鄭祥龍.環(huán)管反應(yīng)器的組焊安裝［J］.壓力容器，2000，17(6):42 －45.

［5］JB/T 4730.1～6—2005，承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)［S］.

［6］張勇，張繼選，王力，等.環(huán)管反應(yīng)器吊裝技術(shù)［J］.石油化工設(shè)備，2007，36(2):67－69.