吸附塔環形室組焊試驗小結

岳金鎖 陳君佐 張博利 張坤良

中國石油天然氣第七建設有限公司 山東青島 266300

吸附塔是PX 項目吸附分離裝置的核心設備，主要包括塔體、中心管、塔盤支撐和環形室等主要部件，其制造加工和安裝精度要求極高。中國石油天然氣第七建設有限公司首次承接了大直徑吸附塔設備（規格為φ9700mm×39705mm×84mm）的施工，以下重點對吸附塔環形室的組焊進行介紹。

1 吸附塔環形室組焊試驗概況

吸附塔的環形室制作質量嚴格，工藝復雜，其焊接變形控制是制作吸附塔的難點之一。環形室的所有焊縫均為全焊透結構，焊后進行100%UT 檢測，并對腔體進行氣密性試驗，且要求焊后橫板平面度不大于2mm。基于吸附塔環形室的制作難點，對環形室的安裝、焊接做全過程模擬，以便積累經驗，掌握相關數據，用于指導吸附塔產品施工時的產品質量。圖1 為吸附塔環形室結構示意圖。

2 模擬組焊試驗具體施工步驟

2.1 下料

按照吸附塔環形室圖紙（模擬）進行橫板、蓋板、防濺板下料。下料共分3 組：一組用于模擬手工焊焊接；

圖1 吸附塔環形室結構示意圖

一組用于氬電聯焊焊接；一組用于氬弧焊焊接。

2.2 橫板與殼體組對、焊接

2.2.1 手工焊焊接

（1）先組焊下橫板，再組對中間橫板，中間橫板焊接時上表面可正常施焊。由于兩層橫板之間間距為135mm，背面清根后無法進行打磨，此方案不可行。

（2）先組焊上橫板，再組對中間橫板，背面可進行清根打磨處理。但上表面要進行打底焊接及填充，焊條藥皮無法清理，此方案亦不可行。

綜上，手工焊焊接方法不適用于吸附塔環形室的焊接。

2.2.2 氬弧焊焊接

（1）上中下三層橫板可一次組對完成，橫板與筒體組對間隙約3mm，保證橫板與筒體垂直，組對間隙均勻。

（2）對焊接后的尺寸進行測量，焊后有角變形現象。下橫板由于支撐固定，無角變形，中間橫板上傾約3mm，上層橫板上傾約4mm。

但純氬弧焊焊接效率較低，在實際施工中滿足不了工期要求。同時，三層橫板同時組對焊接時，中下層橫板打底填充若出現缺陷，清除難度很大。

2.2.3 氬電聯焊

因此，此次重點模擬氬電聯焊焊接，模擬施工步驟如下：

（1）下橫板組對，與筒體組對間隙均勻，間隙約3mm，橫板坡口為單面45°，橫板與筒體間采用筋板支撐加固。

（2）下橫板與筒體組對后加固焊時，應均勻間斷加固，加固完成后方可進行焊接。組對后若直接采用氬弧焊連續焊接，則由于焊接收縮，間隙變小，后續焊縫無法滿足氬弧焊焊接要求。

（3）橫板與筒體焊接采用氬弧焊打底，φ3.2 焊條填充，φ4.0 焊條蓋面。

（4）組對中間及上層橫板，要求同下橫板。根據氬弧焊組焊的試驗結果，中上層橫板組對時，進行了反變行處理，反變形約5～6mm。

（5）對中上層進行焊接（無支撐加固，圖2）：中層橫板采用氬弧焊打底和填充，焊條蓋面，上層橫板采用氬弧焊打底，焊條填充和蓋面。組焊過程中需要注意的是，橫板組對順序可以調整為先安裝下層；氬電聯焊焊接完成后，再組焊中間橫板；焊接完成后，再組焊上層橫板。

（6）焊后對上、中、下三層角變形進行測量，每層角變形最大不超過2mm。

（7）對橫板與筒體的角焊縫進行UT 檢測。由于探頭不合適，此次采用其他規格的探頭進行了檢測，未發現缺陷，后期需要采用6×6 或9×9，K3 探頭，雙面單側檢測。

圖2 焊接中上層

（8）組對下蓋板，加固。蓋板坡口角度為30°單面外坡口，蓋板下料時板寬按照約- 5mm 進行下料。蓋板與橫板組對間隙約3～4mm，施工時，為了保證組對間隙，將中間橫板進行了調型，使其整體上翹2mm。若組對間隙小于3mm，則無法焊透（可使用φ3.2mm 焊條檢驗組對間隙和焊后內部質量）；若組對間隙小于3.2mm，則內部焊縫成型較差；組對間隙大于3.2mm時，內部焊縫成型飽滿，焊縫成型較好。

（9）焊接下蓋板（圖3）：下蓋板與橫板焊接采用氬弧焊打底，焊條填充蓋面的施焊方法。

圖3 焊接下蓋板

（10）焊后尺寸測量：組對時中間橫板進行上反變形2mm，焊后經過測量，腔體尺寸偏差不超過1mm。與組對前尺寸相比，焊縫收縮約3mm，且下橫板無明顯變形現象（先焊接的下部焊縫）。

（11）組焊下環形室兩側端板。

（12）對下部環形室進行氣密性試驗（圖4）。

（13）組焊防濺板，注意提前進行上橫板的反變形處理。

（14）組焊上蓋板及兩側端板，方法同組焊下蓋板。

圖4 下部環形室進行氣密性試驗

（15）對組焊后的尺寸進行測量：由于在組對防濺板時，此處反變形尺寸偏小，焊后上橫板此處變形量較大，使上橫板上表面偏差達到了3mm。所以在后期施工中，需注意反變形尺寸的控制。

（16）對上部環形室進行氣密性試驗。

（17）筒體焊接位置的尺寸測量：焊前筒體環形室焊接位置尺寸φ3510，焊后尺寸φ3524，筒體橢圓變形14mm。后期施工時，根據環形室布置，需提前考慮對稱施焊。

3 總結

（1）在中上層橫板組對過程中，按向下反變形5～6mm 進行的組對，焊后回彈4～5mm，但在后期蓋板組對時，又向上反變形2mm（反變形偏小，焊后均向下存有偏差）。在后期施工時，對中上層橫板組對，向下反變形1～2mm 進行控制比較合適。

（2）因焊工個人施工存有差異，氬弧焊坡口角度及組對間隙可能要求不一，正式施工前要參照上述方案建議進行綜合討論。

（3）首件組焊過程要全過程監控，若出現偏差要及時糾偏。

此次吸附塔環形室模擬焊接試驗，成功積累了相關施工組焊經驗，為后續4 臺吸附塔環形室的施工提供了寶貴的數據和技術支持。