轉化器制造質量控制要點

鄭林偉，吳 沖

（湖北宜化集團化工機械設備制造安裝有限公司，湖北宜昌 443007）

轉化器制造質量控制要點

鄭林偉，吳 沖

（湖北宜化集團化工機械設備制造安裝有限公司，湖北宜昌 443007）

轉化器制造關鍵控制點主要為脹接，在脹接過程中必須嚴格控制脹接壓力，避免過脹和欠脹；另外應嚴格控制管板與換熱管的焊接質量，必須采取全焊透的結構，焊縫背面成型應良好，避免產生縫隙腐蝕與電化學腐蝕。

轉化器；質量控制；制造

1 概述

轉化器是轉化工段關鍵設備，屬于反應容器。氯化氫與乙炔按一定比例混合，經多級冷卻脫水后，進入轉化器。在轉化器列管內氯化氫與乙炔在氯化汞催化劑的作用下合成氯乙烯，該反應為強放熱反應，反應溫度可達200℃左右。為防止反應溫度過高，使汞觸媒升華，影響轉化器的生產效率，殼程采用去離子水循環冷卻帶走反應熱量。該設備主要由筒體（DN3000*16Q235B）、上下管箱（錐形封頭）、管板（DN3000*75Q345R）、列管（φ45*3.5*330020#）、耳座等組成，主要技術參數如表1所示：

表1 技術特性

目前集團內部使用的轉化器，絕大部分是因為管板與換熱管之間的焊縫腐蝕穿孔，導致質量問題的發生。

2 質量控制要點

2.1 脹接

轉化器列管與管板的連結方式為強度焊+密封脹，目的是防止殼程里的水，通過管板與換熱管之間的縫隙，滲透至換熱管與管板連結的焊縫背面，在焊縫的棱角、凹坑內產生縫隙腐蝕、電化學腐蝕，導致穿孔失效。在脹接過程中，必須嚴格控制脹接壓力，防止欠脹或過脹。

2.2 焊接

轉化器工作壓力不高，在以前的設備制造過程中，對制造質量不夠重視，特別是焊接方面，未嚴格執行焊接工藝，換熱管和管板之間未采用全氬弧焊接，為提高生產效率，縮短工期，焊接電流大，焊縫成形差，殘余焊接應力大。但由于該設備為放熱反應設備，在管程、殼程溫差應力、焊接殘余應力共同作用下產生裂紋，因此必須嚴格控制焊接質量。

3 換熱管與管板的焊接

3.1 焊接結構形式

本次轉化器換熱管與管板之間采用全焊透結構，管板孔倒角3X45°，采用華恒TP060型管板自動焊，可有效防止咬邊、未焊透、夾渣、凹坑、棱角等焊接缺陷產生，焊縫表面、根部成型良好，即便在脹接失效的情況下，也可有效防止縫隙腐蝕、電化學腐蝕的產生，大幅延長設備的使用壽命。焊接結構形式如圖1所示：

圖1 焊接結構形式

3.2 焊接設備、焊接材料與焊接參數的選擇

根據焊接結構形式以及多年來使用管板自動焊的經驗，我單位采用華恒TP060型管板自動焊，選用H08A、φ1.0焊絲，可滿足要求。焊接參數見表2：

表2 轉化器換熱管焊接參數

4 脹接

4.1 換熱管與管板硬度的測定

換熱管與管板材料應有適當的硬度差，管板硬度應當大于換熱管的硬度，其差值應達到HB30以上，否則脹接后管子的回彈量接近或大于管板的回彈量而造成脹接接頭不緊。脹接的原理是脹接時硬度較低的管子產生塑性變形，而硬度較高的管板產生彈性變形，脹接后塑性變形的管子受到彈性回復的管板孔壁的擠壓而使管子和管板緊密地結合在一起。因此在脹管之前應首先測定管子與管板的硬度差是否匹配。如果兩者硬度值相差很小時應對管子端部進行退火熱處理。管子端部退火熱處理長度一般為管板厚度加100mm。

4.2 試脹

正式脹接之前應進行試脹。試脹的目的是驗證脹管器質量的好壞，驗證預定的管子與管板孔的結構是否合理，檢驗脹接部位的外觀質量及接頭的緊密性能，測試脹接接頭的抗拉脫力，尋找合適的脹管率，以便制定出合理的產品脹接工藝。試脹應在試脹工藝試板上進行。試板應與產品管板的材料、厚度、管孔大小一致，試板上孔的數量應不少于5個，其管孔的排列形式應與管板布置相同。試脹所用管子的材料、規格應與產品用換熱管一致，但長度可不一致，一般為管板厚度加50mm。

試脹前應根據脹管率計算公式推算出換熱管脹接后的內徑尺寸，脹管率計算公式可按我國鍋爐規程中給出的公式計算：

H=（d1-d2-δ）/d3×100%

式中：d1，d2–脹后、脹前管子內徑

d3–脹前管孔內徑

δ–脹前管孔直徑與管子外徑之差

脹管率應在0.9%～2.2%。脹管率小于0.9%為欠脹，管子脹后未產生足夠的塑性變形，不能保證脹接質量。脹管率大于2.2%為過脹，管子脹后產生過大的塑性變形，加工硬化現象嚴重，容易導致管子出現裂紋等缺陷，管板也可能產生塑性變形而使脹后的管板不能有效的回彈，從而影響脹接接頭的性能。

脹接過程應由初脹和終脹兩步來完成，這樣可以防止一次脹接變形量過大而使管子出現裂紋等缺陷，也有利于提高脹接接頭的脹緊度。初脹是消除管子與管板孔間隙的脹接過程，終脹是把管子脹到要求尺寸的脹接過程。

脹接檢驗是把管接頭分解后檢查脹接處是否有起皮、皺紋、裂紋、切口和偏斜等缺陷，檢查脹接過渡部分是否有突變以及喇叭口根部與管壁的結合狀態是否良好，檢查管板孔與管子外壁的接觸表面的印痕和嚙合狀況。

4.3 脹接

正式脹接之前焊接工作應全部結束，避免由于焊接變形，影響脹接質量，換熱管應逐根進行水壓試驗，換熱管端部（管板厚度+50mm）進行清洗，清除銹蝕、油污等雜物。脹管時按試脹結果確定的脹管率，測量換熱管端部直徑和管板孔直徑并進行合理的分組搭配，以便更好地保證脹接質量。

脹管設備為液袋式液壓脹管機，型號YZJ350-D，最大脹接壓力可大350MPa。脹接過程應與試脹過程一致，由初脹和終脹兩步完成。對于經水壓試驗不合格的接頭應進行補脹，但一個接頭補脹次數不宜超過三次。

脹接后應認真進行檢查，脹接部位不得有起皮、皺紋、裂紋等缺陷，全部脹接完畢后應按圖紙要求進行水壓試驗。

5 關鍵質量控制指標

1）筒體直線度偏差≤3mm，不圓度偏差≤7mm；

2）管板端面與筒體垂直度偏差≤3mm；

3）管板孔直徑Φ45.5，表面粗糙度6.3，管孔表面不得有浮銹、油污等；

4）換熱管規格Φ45*3.5*3 300，鋼管驗收標準為GB9 948-2013《石油裂化用無縫鋼管》；

5）換熱管與管板連接方式采用強度焊+貼脹方式，管子伸出管板端面5～8mm，管板孔焊接處倒角3*45°；

6）采用兩道送絲焊接，確保焊腳高度大于3mm。

Key Points for Converter Manufacturing Quality Control

Zheng Lin-wei，Wu Chong

The key control point of the converter is mainly for the expansion，in the expansion process must strictly control the expansion pressure，to avoid overheating and expansion；also must strictly control the tube plate and the heat transfer tube welding quality，must take full welding Through the structure，the back of the weld should be good，to avoid crevice corrosion and electrochemical corrosion.

converter；quality control；manufacturing

TE96

A

1003–6490（2017）03–0096–02

2017–03–08

鄭林偉（1981—），男，江西贛州人，工程師，主要研究方向為化工工藝設備。

吳沖（1984—），男，江蘇徐州人，工程師，主要研究方向為化工工藝設備。