催化裂化再生器殼體關鍵制造技術

楊之華

摘要：本文介紹了催化裂化再生器殼體的關鍵制造技術，針對再生器殼體的結構特點以及制造過程中的重點和難點，提出了一套切實可行的制造工藝和質量控制措施。

關鍵詞：再生器殼體;關鍵部件制造工藝;焊后熱處理;分段運輸

21100-R-102再生器是揚子石化煉油改造200萬噸/年催化裂化裝置的核心設備。以往國內及國際上大直徑再生器殼體的制造都是分片制作、現場組焊，2012年我公司承接了這臺再生器殼體的制造任務后，根據封頭與錐體的制作要求、設備的結構特點、改造現場空間緊湊場地緊張、我公司廠房和設備的能力以及運輸路線道路情況，經過多次討論形成了21100-R-102再生器殼體的制造技術方案，共分五段交貨，開創了國內國際大直徑再生器殼體分段制造、交貨的先河。該設備結構復雜、技術要求高、制造難度大，其制造水平和質量的高低對于催化裂化裝置能否長期、安全、可靠運行具有十分重要的意義。對此，制定了切實有效的制造工藝和控制措施，并進行技術攻關，最終解決了多個制造工藝難題。

1.再生器結構特點和主要規格參數

1.1結構特點

該再生器殼體由上封頭、上殼體、變徑段、下殼體、下封頭及裙座組成。殼體的AB類焊縫要求100%RT（Ⅱ級合格）+20%UT（Ⅰ級合格）;與主裝卸孔相連接的殼體加厚為60mm，與主裝卸孔筒節、平臺支架連接板及錨固釘組焊完畢后，需要進行消除應力熱處理;變徑段與4個大的工藝管口（57-1/57-2外取熱器催化劑抽出口、58再生催化劑抽出口、59外循環管催化劑入口）相連接的錐體加厚為60mm，需要進行消除應力熱處理。

1.2主要設計參數

21100-R-102設備內直徑為φ7700/φ12600mm，總高度為40520mm，設備不計內件的凈重量為370t。

2.關鍵部件的制造難點及控制措施

2.1.筒節卷制

因受廠房高度和廠房大門寬度的限制，再生器殼體直徑大，無法在廠房內一次卷制成形，采取在廠房內卷制成弧板，再運至廠房外進行組對焊接成形的方法。

2.11首先按橢圓形封頭、錐體的實際尺寸確定筒體外圓及板材下料尺寸。

2.12每節筒節由幾張定尺鋼板分別卷制成弧板，卷圓采取壓頭的方法，先壓頭再加工縱縫坡口;卷制成形的弧形板立式放置并用工裝進行加固以保證弧形板的尺寸。

2.1 3同一節筒節立置的幾片弧形板用組對工裝組對點焊成單節筒節。單節筒節組對時，每節筒節用兩個內撐圓工裝撐在筒節兩端;組對過程中控制筒節縱縫對口錯邊量、筒節的圓度：同一斷面上最大內徑與最小內徑之差、端面不平度。

2.2筒體組對

2.2 1第一段筒體先采用倒裝法立式組對，每三節筒節組對成一段筒體。每三節筒節組對成的兩大段筒體、裙座筒體自成一段進行臥式組對，一段筒體用吊車吊至滾輪架上放置平穩，另一段筒體用吊車吊著組對;將兩大段筒體以及封頭組對成一整體;焊接時先焊內表面，外側清根后再進行外側的焊接。

2.2 2其它段兩節筒節采用倒裝法立式組對成一段筒體;有裝卸孔的兩節筒節δ=60兩塊弧形板分別卷制成圓弧板;組對焊接時控制對口錯邊量，棱角度。無損檢測合格后加防變形工裝與主裝卸孔53進行開孔、焊接包括平臺連接支架、錨固釘等焊接完成、熱處理。

2.23筒節立置的三片弧形板用組對工裝組對點焊成單節筒節的弧形，兩節弧形板組對后再與δ=60的弧板組對成兩節筒節。筒節組對時，內撐圓工裝撐在筒節兩端口處;組對過程中控制筒節縱縫對口錯邊量、筒節的圓度、直線度、棱角度。

2.3DN7700/DN12600錐體制作

2.3 1DN7700/DN12600錐體制作要求和檢驗按GB25198-2010 。

2.3 2因運輸和資質等原因，錐體為整體外購，由封頭廠分三段分片壓制成形，上段分為若干片、中間段為δ=60的4片與δ=38的若干片、下段分為若干片。

2.33上、下段在封頭廠內予組裝、中間段因留有余量盡可能進行予組裝，合格后運輸至指定場地，在鋼平臺上畫出錐體的內外圓的投影圓，并在錐體內圓內側及外圓外側點焊上組裝胎具，每塊錐體的拼板均用弧形工裝與鋼平臺點焊牢固;上、下段與60mm厚錐體對接處錐體板切割后坡口成形，錐體板因切割后變形再校形處理。組裝成一錐體并點焊牢固后，上、下再分別與DN12600的筒節一節、DN7700的短節點焊牢固后，從外側三等分每120°安排一名焊工對稱焊接錐體以防焊接變形過大，外表面焊接完成后以相同的焊接順序內側再焊接錐體的內表面，組對錐體時控制對口錯邊量、端面不平度、直線度;焊接后棱角度。

2.4DN12600橢圓形封頭制作

2.4 1因運輸和資質等原因，DN12600橢圓形封頭為整體外購，封頭廠分片壓制成形，頂圓板分為若干片、圓周板分為若干片，運輸至我公司大門外指定場地。

2.4 2在訂貨時對封頭廠提出橢圓形封頭板的材質、曲率、幾何尺寸、坡口表面質量均提出高于標準的要求，并要求在封頭廠進行橢圓形封頭板的預組裝，要求符合GB/T25198-2010標準。

2.4 3封頭組焊前，對封頭板進行了一系列的檢查、驗收和復驗，并用樣板檢查了曲率。

2.4 4在鋼平臺上畫出封頭的內外圓及頂圓板的投影圓，并在封頭內圓內側及外圓外側點焊上組裝胎具，每塊橢圓形封頭的拼板均用弧形工裝與鋼平臺點焊牢固，組對頂圓板、周板不得采用機械方法強力組裝;組裝成一橢圓形封頭并點焊牢固后，從外側三等分每120°安排一名焊工對稱焊接，并嚴格控制工藝參數以防焊接變形過大，外表面焊接完成后以相同的焊接順序內側清根再焊接封頭內表面。

2.5焊接

針對再生器幾何尺寸大、焊接作業量大、質量要求高、工期要求緊的特點，采用CO2氣電立焊和手工電弧焊相結合的焊接方法，在保證焊接質量、降低成本、縮短工期方面獲得了成功經驗。

2.5 1再生器殼體的筒體、錐體等的縱焊縫采用了氣電立焊新工藝新技術。

2.5 2施焊前按NB/T47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》，分別用Q345R試板，厚度為32mm和60mm，進行了氣電立焊（EGW）焊接方法的工藝評定，焊絲采用安泰科技的氣電立焊專用焊絲AT-YJEG50A，規格1.6mm。

2.5 3評定的試板經RT，結果為Ⅰ級。從力學性能看，完全符合Q345R的性能要求。

2.5 4從焊接工藝評定來看，EGW焊接低碳鋼和低合金鋼，性能完全能滿足要求。

2.6無損檢測

原設計圖紙筒體的縱、環焊縫無損檢測要求為100%RT+20%UT。如采用RT檢測則防護難度大，施工監護難度大;嚴重影響施工進度;拍片難度大，不同厚度（δ=30，38，60），且不同位置，不能轉動，為保證施工安全和施工進度，聯系設計單位經設計人員同意筒體AB類焊縫采用了衍射時差法超聲檢測（TOFD），TOFD超聲檢測不受作業時間和場地的限制，大大節約了工期。從技術方面考慮為保證TOFD檢測效果，確保質量，在檢測前期對幾條焊縫同時進行了RT檢測和TOFD檢測，對檢測結果進行了比對，比對結果表明能確保無損檢測結果的可靠性。

2.7焊后熱處理

再生器殼體與主裝卸孔相連接部位筒體加厚至60mm，筒體加厚板與主裝卸孔筒節、平臺支架連接板及～1000個錨固釘組焊完畢后，需要進行消除應力熱處理;變徑段與4個大的工藝管口（57-1/57-2外取熱器催化劑抽出口、58再生催化劑抽出口、59外循環管催化劑入口）相連接部位錐體加厚至60mm，錐體加厚板與管口筒節、錨固釘組焊完畢后，需要進行消除應力熱處理。

2.7.1最初熱處理的方案是每個分段分別作為一個獨立部件，進入熱處理爐內進行局部爐內熱處理。此方案的優點是加熱效果較好，但是工期較長;經過詳細的考慮，最終確定用履帶式電加熱片包裹的方式進行局部電加熱熱處理。

2.7.2根據現有加熱溫控設備以及電源的情況，熱處理相關人員幾次觀察現場，反復研討新的電加熱方案，從電源的重新配置，加熱履帶如何固定以及分布等均做了詳細的安排。為了最大程度上保證電加熱效果，根據實際的電源情況，在一塊加厚部件上一次性布滿20片履帶式加熱片（每片10KW），一次性保溫，由于一次性通電用電負荷太大，采用分兩次通電的加熱辦法。

2.8運輸

2.8.1確定制造方案前期，對揚子區域及周邊可能涉及設備運輸途徑路線進行全程勘察，研究道路通行情況，確保安全、順利將設備運輸至目的地。

2.8.2因再生器直徑大、分段運輸高度較高，對再生器五段的運輸方案進行了細化，確定運輸路線，形成安全、可靠的運輸方案。選擇的平板車為全液壓、全升降前后抬運方式運輸，這樣轉彎半徑可減小30%，可操控性極高;確保了設備安全順利運輸到安裝現場。

2.8.3裝車前對每一段的外形尺寸檢驗合格后裝車，裝車方位按現場安裝單位提供的圖紙要求。

2.8.4分段處坡口做好防護，撐圓工裝保留至現場組對焊接完成后拆除。

結語

在整個再生器殼體制造過程中采用多種先進技術、優化施工工藝，保證了制造質量和施工進度，為現場安裝提供了很大的便利，節省了很大一筆安裝措施費。再生器已成功投用多年，至今未發現有任何問題，表明再生器殼體分段制造的關鍵制造工藝措施、焊接方法、檢測手段、熱處理及運輸方式是切實有效的，改寫了大直徑再生器殼體只能分片制造、現場組焊的歷史，為今后大直徑再生器殼體分段制造工藝的改進和質量控制以及分段運輸提供借鑒和參考。

參考文獻

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