甲醇合成塔焊接結構確定及分析

牛飛

摘 要：對甲醇合成塔的結構進行分析，確定部件材質及焊接工藝要點，保證了設備的制造質量。

關鍵詞：合成塔;焊接;結構

1 甲醇合成塔概述

采用等溫變換生產方式制備甲醇的甲醇合成塔，屬于三類壓力反應設備，對裝配成型質量要求較高，對不同部件材料的焊接、焊后熱處理等技術控制嚴格[1]。

通過對甲醇合成塔焊接結構確定及分析，正確編制焊接工藝規程（工藝要點），提高合成塔的焊接質量，保障甲醇生產過程的穩定和安全，提高塔器工作壽命。

2 甲醇合成塔焊接結構確定及分析

2.1 塔器焊接結構分析

根據合成塔的結構特點，對主要部件的焊接情況進行分析：

①合成塔筒體內部嵌入的管板材質為δ70的13MnNiMoNbR，須雙面全焊透，焊接部位厚度增加易導致管板在焊接過程發生形變，管板面層堆焊后不進行焊后處理[2];

②塔器支撐板設計構造為整圓型，故筒體的合攏焊縫應設計在筒體中間部位，筒體材質為13MnNiMoNbR，焊后處理方式為局部熱處理;

③重要承壓部件，在裝配前逐根進行壓力試驗，試驗合格后才能用于塔器組裝;④塔器內特殊材質部件，裝配前應進行光譜分析復驗，確認材質無誤[3]。

2.2 不同材質結構的焊接工藝

2.2.1 奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9

0Cr18Ni9不銹鋼的焊接性能優良，無復雜的特殊技術要求，應用于甲醇合成塔下部反應段的防腐內襯筒。裝配時要求內襯筒緊鄰殼體內壁，施焊過程中出現異種鋼焊接，焊前預熱200～250℃，焊材為E309（φ1.2mm）全位置焊條，CO2氣體保護焊接工藝，焊后200～250℃保溫緩冷，降溫時長2～3h。

2.2.2 15CrMoR耐熱鋼

15CrMoR為低合金耐熱鋼，組織為珠光體或珠光體加鐵素體，在540℃高溫下仍具有耐高溫強度、抗氧化性能和持久性能，被應用于甲醇合成塔上下部的球型封頭、中部的冠狀封頭及相關的法蘭。

焊接過程中，15CrMoR的淬硬組織結構易造成冷裂紋，焊后熱處理也會在成再熱裂紋，需進行焊后熱處理。焊前預熱200～250℃。

D類焊縫材為H08CrMnSiMo，CO2氣體保護焊接工藝;其他焊縫可采用埋弧自動焊，焊絲使用H08CrMoA，焊劑為HJ350。焊后200～250℃保溫緩冷，降溫時長2～3h。

2.2.3 殼體材質13MnNiMoNbR及連接材質20MnMo鍛

甲醇合成塔承壓殼體材質是13MnNiMoNbR，與殼體連接的管板和補強管材質為20MnMo鍛，二者皆屬于低合金高強度鋼。對13MnNiMoNbR、20MnMo鍛的可焊性分析，焊接過程中淬硬冷裂趨勢較大，需進行焊前預熱、控制焊接參數，裂紋和脆化是施焊過程的難點。

焊接工藝見表1。

焊接過程中應注意，施焊開始盡可能避免中斷，若必須中斷，再次焊接前進行（300±50）℃的后熱處理。焊后24h內須進行消氫處理，整體焊后熱處理。

2.2.4 00Cr18Ni5Mo3Si2雙相鋼

采用等溫交換方式的甲醇合成塔，換熱管材質選型為00Cr18Ni5Mo3Si2 雙相鋼，該類鋼材在施焊過程中不易產生熱裂紋、冷裂紋，焊接性能優異，焊材選用E309L，鎢極氬弧焊，層間控溫<100℃，其在475℃時易發生脆化，故焊前和焊后無需進行熱處理。

3 總結

甲醇合成塔在焊接裝配過程中，分析不同材質部件的焊接工藝要求，結合相關標準，對各類焊縫分別編制詳細焊接工藝規程，并嚴格按照工藝執行，充分保證甲醇合成塔的焊接質量。

參考文獻：

[1]李常閣.甲醇合成塔的焊接要點[J].石化技術，2018，25 （01）：185.

[2]陳亮.甲醇合成塔焊接工藝要點編制[J].大氮肥，2013，36 （04）：258-260.

[3]秦國明，董宏欣.甲醇合成塔的焊接制造[J].化工裝備技術，2004（02）：41-44.