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1、第一变换炉08021-5501/5502-1制造方案 编制： 校核： 审核： 山西丰喜化工设备有限公司2011年6月15日第一变换炉制造工艺方案1、概述1.1、设备结构特点和主要技术参数第一变换炉由裙座、筒体、上下球形封头、粗煤气进出口、卸料口、人孔、温度计口、接管、吊耳、吊柱及内件等组成。设备总高13350，筒体内径为3600，筒体及封头材料均为SA387Gr11cl2，筒体厚度为138mm，封头下料厚度为85mm。设备工作压力6.15MPa，工作温度305450，工况为临氢、高温状态，极易产生氢腐蚀及回火脆化现象，该设备筒体及封头厚度较厚，制造难度大，技术要求较高，因此在设备生产过程中的材
2、料采购、复验及制造过程中的下料、坡口加工、成形、焊接、无损检测、热处理等各个环节上应有更加严格的工艺措施和检验方法，特制定该工艺方案，以确保第一变换炉的制造质量。主要设计条件及参数项目技术参数设计压力 MPa6.7设计温度 480物料名称水煤气（CO、H2、CO2、H2O、CH4、N2、H2S等）腐蚀裕度 mm6焊接接头系数1.0容器类别III/A2全容积 m385设备净质量Kg192000水压试验压力 MPa12.68气密性试验 MPa6.7 1.2 设备制造、检验和验收的标准规范1.2.1 TSG R0004-2009固定式压力容器安全技术监察规程1.2.2 GB1501998钢制压力容器
3、1.2.3 JB47082000钢制压力容器焊接工艺评定 1.2.4 JB/T47092000钢制压力容器焊接规程 1.2.5 JB47262000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件 1.2.6 JB47442000承压设备产品焊接试件的力学性能检验 1.2.7 JB/T4730.162005承压设备无损检测 1.2.8 HG205841998钢制化工容器制造技术要求 1.2.9 HG205831998钢制化工容器结构设计规定 1.2.10 GB7132008锅炉和压力容器用钢板 1.2.11 JB/T47112003压力容器涂敷与运输、包装 1.2.12 ASME 锅炉和压力容器规范第II卷 A
4、篇和D篇部分及相关增补 1.2.13 ASME 锅炉和压力容器规范第V卷及相关增补 1.2.14 ASME 锅炉和压力容器规范第VIII卷第I、II册及相关增补 1.2.15 ASME SA20 压力容器用钢板通用要求 1.2.16 ASME SA-370钢制品力学性能的标准试验方法和定义标准 1.2.17 ASME SA-387压力容器用铬-钼合金钢板 2、主体材料的采购控制 2.1、板材 2.1.1 材料特点及控制要点 SA387Gr11 CL2为珠光体耐热钢，热处理状态为正火+回火，其力学性能、化学成份、工艺性能的各项指标均应符合ASME SA-387/SA-387M的规定，同时应满足华
5、陆工程科技有限责任公司变换炉用 SA387Gr11 CL2钢板材料说明书的规定，材料进厂后应按照GB150的有关规定对材料的化学成分和机械性能进行复验，合格后方能投料使用。 SA387Gr11 CL2在中温（350480）临氢环境中具有防止氢脆、氢腐蚀、氢剥离、硫化物腐蚀性能，同时具有良好的低回火脆性，高温强度和高温抗氧化性较好，焊接及加工性能较好，广泛使用于化肥、石油化工以及火力发电厂设备的制造. 如合成氨反应器、煤气化炉、变换炉和加氢反应器等。虽然 SA387Gr11 CL2的焊碳量控制在0.050.17%之间，但由于含有较多的Cr、Mo等合金元素，其碳当量较高，脆硬性强，故该材料焊接前应
6、预热到200250，切割后应清除渗碳层，打磨至露出金属光泽，并应对切割端面进行100%MT检测，符合JB/T4730.4-2005 I级合格。焊后应立即采取加热32020，保温4的消氢处理，并保温缓冷。2.1.2 SA387Gr11 CL2的化学成分及力学性能 化 学 成 份 （%）CbSiMnPSCrMoSbSnAsNiCu0.050.170.440.860.350.730.0080.0101.01.560.40.70.0030.0150.0160.180.16力 学 性 能项 目 b（(MPa) s(MPa) 482st(MPa) AKV(注)（J)硬度 HV10数 值5156903102
7、1132225 注：试验温度为液压试验温度-17。 2. 1.3 华陆工程科技有限公司变换炉用 SA387Gr11 CL2钢板材料说明书2. 1.3 .1化学成分成品分析（SA-387-S2)钢板化学成分除应符合SA-387 的规定外，对下述组成有如下限制：1）Cr 含量应大于1.0% P0.012% S0.010%2）钢板回火脆化敏感系数J (SA-387-S62):J=(Si+Mn)*(P+Sn)*104150(Si、Mn、P和Sn为重量百分数)Cu0.20% Ni0.30%3）化学成分分析结果和碳当量计算结果应在材料合格证书中表示。碳当量的计算方法为：CE=C%+Mn%/6+(Ni%+C
8、u%)/15+(Cr%+Mo%+V%)/5 CE0.452. 1.3 .2 机械性能钢板的机械性能除应符合SA-387 的规定外，还应进行下述补充试验：1）力学性能试样坯料的模拟焊后热处理（SA-387-S3）2) 高温拉伸试验（SA-387-S7）筒体及封头用钢板应按SA-20 的要求进行附加拉伸试验，高温拉伸试验按温度482进行，高温屈服强度的最小强度值应满足ASME 第II 卷D 部分的要求（st211MPa）。每轧制张钢板进行一次试验。材料合格证中应阐明高温抗拉强度值。常温b515690MPa ,s 310MPa,伸长率22%,3) 夏比V 形缺口冲击试验（SA-387-S5） 夏比V
9、 形缺口冲击试验应按SA-370钢制品力学性能标准试验方法和定义标准进行。试验温度为液压试验用液体温度-17oC，冲击功三个试样的平均值Akv32J，允许其中一个最小值Akv22J，试样取样为横向。 4) 硬度要求 钢板交货状态的硬度值HB225。 5） 晶粒度 钢板的晶粒度6 级或更细，按ASME E112 试验方法测定平均晶粒度。 6）钢板进行冷弯试验R=180 检测次数：每炉一次，合格按照SA20中表S14.1。 7） 在钢板的长度头部或尾部处，在钢板1/2 厚度处和离钢板表面1.6mm处取样作上述机械性能试验。 8） 钢板应进行真空处理（SA-387-S1）。2. 1.3 .3 超声波
10、检测（SA-387-S12）1） 逐张钢板均应按SA-578 的要求进行超声波检测，验收标准为C 级。2） 钢板的超声波检测要求:钢板表面：沿垂直于钢板主轴线的标称中心距为75mm 的平行线连续扫查，扫描线应从钢板中心或某一个顶角开始量起，并在扫查面上离钢板的所有边缘不到50mm 处补加一条扫描线。钢板边缘：在离钢板切口边缘宽度为50mm 的整个区域内进行100%扫查。 2.2 锻件 15GrMoIII（正火+回火）锻件的制造、检验、验收应符合JB4726-2000压力容器用碳素钢和低合金钢锻件的规定要求 2. 3 主要焊材 2. 3.1 手工电弧焊：焊条CMA96 符合标准：JIS Z322
11、3 DT2316（AWSA 5.5 E8016-B2） 烘干温度：325375，保温时间：1h 2.3. 2 埋弧自动焊：焊丝 US511N 符合标准JIS Z3183 S642-2CM(AWS A5.23F9P2-EG-B3)。焊剂PF200超低氢型高碱烧结焊剂，烘干温度200300，保温时间1h。焊接材料的化学成份（%）焊材类型CSiMnPSCrMoCM-A960.060.380.720.080.041.310.54US-511N0.080.200.860.060.051.380.533 设备主要零部件的加工3.1、筒体制作要点及注意事项 筒体采用在板料中间位置进行卷板机预弯，再气割掉头拼
12、接后中温卷制成形，操作时除应严格遵守卷板机操作使用规程、维护规程和安全规程外，同时采用保温棉对卷板机的轴承、油箱、液压缸、电器等部位做好隔热措施。3.1.1、号料及标记移植根据施工图给定的筒体长度，为了尽量减小焊接接头，采用定长、定宽双定尺板。筒体DN3600X138 H=6280，按中径计算理论展开长度尺寸为L=11743，其中一台设备筒体采用2125X12000（利用板头制作产品试板）1张、2125X11800 2张定尺板制作，另一台设备采用定尺板2125X11800 3张制作。3.1.2、下料及两端坡口加工 板材验收合格且板面氧化皮、油污等清除干净后采用气割法下料L=117605，对角线
13、相对差2mm，并在板料长度方向的两端采用半自动气割法切割坡口，坡口形式见下图，要求坡口打磨光滑，不允许有凹坑。 3.1.3、中部预弯在板材中间进行预弯，预弯前在板长方向的两侧面划出中线及两边各1000mm的压弧终止线，并将板料整体加热。加热规范：升温期间温度400后的升温速度为100120/h，加热至66020后保温4h。预弯时要求板料两端进料均匀，不得扭曲，确保预弯后圆弧中心线与板长方向垂直，预弯弧R=1870，弧长不小于2000mm，D外圆3740+0.5 的样板检查，间隙应不大于1mm，预弯卷制温度不得低于500。3.1.4、切割 沿圆弧中心划出切割线，采用半自动气割法切开，要求切割处光
14、滑，不允许有弧坑。3.1.5、清理坡口、检测 对两端的坡口清除渗碳层，打磨至露出金属光泽，清理坡口表面及两侧50mm内的铁锈、油污及水份等有害杂质，并进行100%MT检测，符合JB/T4730.4-2005 I级合格，要求坡口表面不得有分层、裂纹、夹杂等缺陷。3.1.6、掉头、组对 坡口检测合格后进行组对，选用CMA96 4焊条进行接板固定点焊，点焊长度50mm，间隔200mm，焊缝两端带引弧板，组对时对口错边量b1.5mm，跨板中9000mm范围内测量对角线允差不大于1.5mm，并在第一节筒体焊缝的延长线上组对产品试板。定位点焊前应预热到200250，焊接参数如下： 焊接电流：140160A，电弧电压：2224V，焊接速度：1416cm/min，线能量17.5KJ/cm 。 3.1.7、
