厚壁347H流化床反應器的制造難點

安天佑，馬小兵，朱生萍，鄭紅果，王玉強，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動狀態，并進行固氣相反應過程或液固相反應過程的反應器，是化工行業多晶硅項目的核心設備[2]。本文針對厚壁347H流化床反應器的制造難點，制定了具體的工藝措施，獲得了良好的效果。

2 設備制造

2.1 下料

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

圖1 板材貼紙保護

2.2 坡口的選擇

為了提高生產效率且保證生產質量，坡口難點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致焊接變形[3]，并且可以減少焊接熱裂紋的產生。

圖2 拼縫坡口

2.3 筒體卷制

筒體拼縫焊接完成后，進行卷制成形。首先此過程應保證卷板機的干凈，以及牛皮紙保護（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，其難點在于過固溶處理后，保證其鐵素體含量以及硬度在標準范圍內，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，對殼體進行組對焊接，這個過程難點在于對殼體表面的保護以及焊縫周圍白堊粉的噴涂[4]。不可強力組焊，在最后一節筒體焊接時，檢查焊縫收縮量并進行調節（見圖5）。

圖5 殼體組焊

3 焊接難點

3.1 主體焊接

殼體焊縫主要包括筒節拼縫、縱縫、環縫、筒節與封頭環縫、接管與殼體焊縫等，首先因為是厚壁347H材質，所以焊接坡口、焊接方法以及焊接參數的選擇尤為重要[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，利于雜質的偏析及晶界缺陷的聚集，奧氏體線膨脹系數大，冷卻時收縮應力大，故焊接時易產生熱裂紋[6]。主要難點在于接管與殼體的焊接，具體焊接參數見表2，坡口形式與焊后實物如圖6～圖8所示。

表2 焊接參數

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，主要是垂直度、平面水平度的控制[7]，其中孔板中心線應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動狀態，充分進行固氣相反應過程或液固相反應過程。其中安裝主要難點在于保持導流槽等內件的表面干凈，以及噴嘴螺紋聯連的保護（見圖10）。

圖10 破泡器安裝

4.2 旋風分離器

1）旋風分離器在反應器內安裝找正，調整料腿支撐組件限位塊，調整垂直度，在相差 90°的兩個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。旋風分離器軸線應與設備軸線平行，平行度全長≤6mm，任意相鄰兩級旋風分離器距離偏差≤3mm。集氣室的安裝方位應與旋風分離器系統方位一致。

2）翼閥在現場安裝前，采用工作介質重新進行靜態試驗，現場試驗開啟角度與制造廠提供試驗角度偏差≤1°，如出入較大應反復試驗、校核。在翼閥靜態試驗時，周圍環境應安靜，不得有振動的機械和設備運行，附近的鍛錘、起重機、汽車應暫停運行。靜態試驗時，介質加入過程應緩慢，且應盡量連續，加入速度不得＞2kg/min，每次連續加介質時間應在1min 以上，翼閥內的料面盡量水平、均勻。翼閥角度調節時盡量緩慢、平穩。翼閥安裝在料腿上后，閥板的開啟角度應為現場靜態試驗時所確定的閥板實際開啟角度，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≤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≤±0.1°。翼閥與料腿的焊縫應采用氬弧焊，保證全焊透，焊縫飽滿、平滑，不得有裂紋產生[9]。

3）現場焊接嚴禁用翼閥起弧[10]，并應采取保護措施，防止焊渣飛濺到閥板、閥口、吊環及吊桿表面。翼閥安裝時，閥板的開啟方位按照圖樣要求。

5 結束語

在347H流化床反應器生產制造過程中，除嚴格遵守相關標準外，還針對其中本體制造、焊接以及內件安裝等難點，采取相應的控制措施，既保證了質量，又提高了生產效率。