硫磺制酸装置中不锈钢转化器的制作与安装论文.doc

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硫磺制酸装置中不锈钢转化器的制作与安装

作者:

李爱国

摘要：

多根立柱-桩柱-格栅箅子式转化器在制作安装过程中设计材料采购验收、制作安装、酸洗、检验等环节，强调控制好每个环节，以确保产品的整体质量。

关键词：

硫磺制酸；转化器；制作；安装；焊接

转化器是硫磺制酸装置的核心设备，随着国内硫磺制酸规模的不断扩大，不锈钢转化器已应用的非常普遍，不锈钢转化器可大体分为三类：

多根立柱-桩柱-格栅箅子式；中心换热器-弧形箅子板式；中心圆筒-弧形箅子板式；我公司先后制作安装了多台以上形式的不锈钢转化器，现就宜化集团松滋二胺400kt/a硫磺制酸转化器（多根立柱-桩柱-格栅箅子式）的制作安装做如下总结。

1.原材料的采购和验收

序号

名称

指标

1

物理名称

SO2SO3炉气

2

操作温度℃

420～608

3

操作压力MPa

一段进口：

0.03

4

各段触媒装填量m3

Ⅰ段

36

Ⅱ段

42

Ⅲ段

48

Ⅳ段

74

硫磺制酸装置中的转化器均为高温、低压、长径比较大的立式设备（设备参数见下表），按照设计的要求，宜化集团松滋二胺400kt/a硫磺制酸转化器选用的材质为304H，其含碳量不得低于0.04%。

在采购材料的过程中，必须对产品进行抽样检查，核查各项指标，并要求厂家提供材质证明书及产品质量保证书。

对材料的采购、验收、入库保管及保护、发放、标识等必须做好详细的记录，便于业主随时抽查。

2．设备的制作和安装

2.1总则

a本设备钢壳按JB/4735-1997《钢制焊接常压容器》进行制造、试验和验收，衬里按GB50211-2004《工业炉砌筑工程施工及验收规范》进行施工和验收。

b不锈钢板在搬运、吊装、卷制、安装工程中严禁任何机械划伤以及铁离子、油垢等污染。

c不锈钢转化器体积大，壳层壁薄，结构件多，焊接街头形式多样，焊接量大，且易变性，因此在焊接过程中，必须采取相应的措施；另外焊工必须持证上岗，并做好焊接记录。

d钢壳制作完毕后，进行煤油渗漏试验，合格后方可进行衬里及其他安装工艺。

2.2底座

多根立柱-桩柱-格栅箅子式转化器由的底座由底板、焊接工字梁、滑动支座组成；安装顺序为：

先安装滑动支座，再组对底板，并在底板上安装焊接工字梁，最后翻身，并于滑动支座固定。

a安装滑动支座前，必须对基础进行复查验收，验收合格后方可进行安装；支腿制作必须严格按图纸要求进行，质量控制的关键是形位公差和位置配合，不仅要保证转化器的所有重量均匀分布在各个滑动轴承上，而且要保证在转化器热胀冷缩时有足够的滑动空间。

现场安装时应保证各支腿在同一水平面上，任意两支腿的水平面误差不大于1mm。

底部滑动支座的设计采用预膨胀方法，在安装时必须特别注意按图纸要求预留方向和预留量。

b底板应保持平整，对局部凹凸部分人工校平，对弧形边板先放实样，未焊接前暂不切割。

底板施工控制的关键是减小焊接变形。

制作安装时先底面朝上铺设，焊缝错开点焊固定。

为减小底板变形，焊接时先焊短缝后焊长缝。

为减小焊缝纵向收缩引起的应力和变形，每条焊缝都应采取分段逆向焊接，各条焊缝的焊接次序是从中间向两端施焊，短缝焊好后，再依次焊纵缝。

c组装水平梁、垂直梁和角钢时，在焊制好的底板上按图画出水平及垂直梁的中心线，为保证底板焊缝受力均匀，画线时应注意水平梁的中心线与底板上的长焊缝垂直。

将预制好的工字梁、T字梁、角钢连接处的垂直焊缝焊好，形成整体后再与底板定位点焊。

底板下表面与水平及垂直梁加强件均采用双边间断焊接，焊接顺序仍然是先焊短缝再焊长缝。

均匀对称的焊接可减小焊接变形。

d底板焊接验收合格后，翻身找平，对所有焊缝按图纸技术要求进行无损探伤检查，合格后在底板上画出中心十字线、开孔方位线、立柱和桩柱位置线，以及壳体安装线。

2.3筒体

2.3.1筒体排板

a筒体排版过程中，拼板的最短长度不得小于1000mm，最小板宽不小于500mm。

b排版时应尽量避免人孔、接管等附件在焊缝上。

2.3.2筒体卷制

a不锈钢板用用等离子切割机下料时，要避免火星飞溅到钢板表面，且边缘必须用机械打磨方法去除渗碳和毛刺。

b在卷制筒体的过程中，不允许钢板与工作辊有打滑现象，且应保持工作辊的表面平整度和清洁度，避免卷制时不锈钢板渗碳和机械划伤。

c卷制好筒体应顺弧堆放在预制好的弧形托架上，防止变形。

2.3.3筒体组对

a筒体组对一般采用倒装法安装，排板要求逐层圈装壳体板。

壳体组对过程中，严禁强力组装。

每层壳体板圈装时应控制其垂直偏差，一般不大于板宽的1／1000，最大处不大于2mm。

b定位焊的焊道长度应不小于50mm；焊缝高度不小于8mm；间距应250-400mm；定位焊焊道应有足够的强度；引弧和熄弧点应在坡口内；如发现裂纹等缺陷，必须清除重焊；焊道的两端应磨削成缓坡状。

c壳体上环焊缝和接头错边量不大于2mm，纵焊接缝接头错边量不大于1mm。

壳体对接纵向和环向的焊接接头形成的棱角高度不大于3mm。

d每层壳体组焊完毕后，进行焊缝外观检查，合格后按照图纸技术要求进行无损检测。

按图纸中管口方位图确定接管和人孔位置。

为保证壳体的椭圆度，在开割人孔和进出气体接管时应先加弧板支撑。

2.4隔板

a隔板底面朝上，采用V形单面焊坡口，方法同底板要求；

b安装水平梁、垂直梁、角钢等加强件时，先焊短缝后焊长缝，并分段跳焊；

c安装焊接密封环时，将分段下料轧制后的环板按图示位置贴圆点焊定位，先焊环内侧与梁腹板及角钢间的焊缝，后焊环外侧与隔板间的环缝；

d隔板对接缝作煤油渗透检查，合格后，按图画立柱和桩柱的分布线；

e把隔板平稳地吊入壳体内，分成32个点测出隔板与筒壁的间隙并做记录，间隙应尽量保持均匀，定位后再焊接上部的密封角钢。

对于隔板与壳体的焊接质量检验，采用煤油渗透检验，隔板检验合格后，再按画好的立柱、桩柱分布位置开孔组装焊接立柱和桩柱，最后在转化器内组装箅子板。

2．5格栅的制作与立柱、桩柱的安装

a格栅由不锈钢扁钢通过切割机切割，然后组焊而成。

为保证尺寸准确和有牢固的强度，采取相互卡合结构，每件格栅制成后必须平整，无翘曲并有互换性。

b每层格栅在装入设备前必须预组装，并保证相互的间隙满足图纸要求。

D立柱、桩柱按图纸尺寸制作，立柱与桩柱必须是整根钢管制作，不允许拼接。

e根据设备结构特点和要求，必须保证段与段之间的立柱和桩柱的垂直同线。

安装中采取的措施是在每层隔板正反两面画出定点，每根立住、桩柱垂直校正。

桩柱的垂直度偏差不大于1／1000L，立柱的垂直度偏差为：

L≤2000mm，不大于1／1000L；L>2000mm，不大于0．5／1000L且不大于3mm。

2.6顶盖

a斜形顶盖按排板图在临时平台上拼接顶板点焊加固，焊接方法同底板，先焊横缝后焊纵缝；

b在施焊面上画出需要加强的型钢位置，将预制好的加强型钢按顺序组装并与顶板定位点焊，采用多焊工对称施焊，并采用分段退步焊，以控制焊接变形。

c焊接背面焊缝时，用砂轮清焊根，按同样方法对称焊接。

d用煤油渗透试验检验焊缝质量，并进行几何尺寸和平面度检查。

3焊接

考虑到转化器制作的经济性，一般壳体、隔板和箅子板的板材厚度较薄，因而刚性较差，这给装配、焊接带来了一定的难度。

因此，控制焊接变形和焊接质量是控制不锈钢转化器制造质量的关键项。

3.1焊接变形控制

3.1.1必要的强制固定

a壳体上的气体进出口接管和人孔焊接时易产生凹（瘪）变形，因此在焊接前应搭焊支撑弧板。

b筒节环缝焊接时打“米字形”支撑或弧板。

c将槽钢预弯成外径等于设备内径的钢圈，中心用数根螺旋丝杠调节。

3.1.2合理的焊接顺序

对焊接接头进行应力分析，采用合理的焊接顺序，是防止焊接变形的有效措施。

a顶板、底板拼焊时，先焊横向短缝，后焊纵向长缝。

为减小焊接收缩引起的应力和变形，每条焊缝都应分段逆向焊接，并从中间向外施焊，每条焊缝可由多名焊工同时由中心向两端施焊。

c壳体的焊接应先焊纵向接头，后焊环向接头，焊接宜用多名焊工同时焊接，焊工应分布均匀并沿同一方向施焊，以防止环缝出现勒腰现象。

c底板与筒节，隔板、箅子板与壳体等角焊缝，采用双面对称焊以减小焊接变形。

3.1.3适宜的焊接规范

除应严格执行工艺文件的要求外，实际施焊过程中应尽量采用小电流、低电压快速焊接，电弧长度一般掌握在小于或等于焊条直径为宜，以控制焊接变形和焊接过烧现象。

3．2焊机与焊材

a焊机必须是性能良好的完好设备，并装有在周期检定范围内的焊接电流表、电压表。

b焊接材料应符合GB983—95《不锈钢焊条》等标准要求。

c焊条在使用前必须按要求烘烤，保温一段时间后，放人100—150℃的保温箱内存放，随用随取；取出的焊条应在常温下3h内用完，否则应重新烘焙，次数不得超过3次。

3．3焊接要求

a304H、0Cr18Ni9的焊接

焊缝

层次

焊接

电源

焊接

方法

填充

金属

（Φ:

mm）

焊接

电流

（A）

电弧

电压

（V）

焊接速度

（mm/min）

层间

温度

（℃）

所有

AC、DC-

SMAW

A102

（3.2;4.0）

管:

70~90

板:

80~120

管：

20±1板：

20-26

管：

90-120

板：

100-150

≤60

不锈钢焊接时，为防止合金元素的氧化和烧损，降低焊接残余应力，避免产生晶间腐蚀，同时防止热裂纹的产生，在保证焊透和熔合良好的条件下，应适当选用小电流、短电弧、快焊速、窄焊道和多层多道焊工艺，并应控制层间温度不超过60℃.焊接完毕还应对奥氏体不锈钢焊缝及其附近表面进行酸洗、钝化处理。

b焊接前应对坡口进行清理，不允许有水、铁锈、油污等杂质，并在坡口两侧涂防飞溅材料。

c施焊时采用不摆动焊，背面采用砂轮清根，特别要注意引弧运行和收弧，筒身纵缝及拼焊必须带好引弧板和熄弧板，弧坑应填满。

d焊接环境出现下列任一情况时，须采用有效防护措施，否则禁止施焊：

气体保护焊时风速高于2m/s，其它焊接方：

风速高于10m/s；相对湿度大于90％；雨雪天气；焊件温度低于一5℃。

3．4焊接检验

a外观检查采用目视或4-10倍放大镜检查，检查率为100%。

b焊缝外形和几何尺寸应符合设计规定。

c焊缝及热影响区表面不得有裂纹、未焊透、未熔合及超过允许限度的咬边、弧坑、夹渣等缺陷。

d当设计无规定时，焊缝的咬边深度不得大于板材厚度的10%，且不大于0.5mm；咬边的连续长度不得大于100mm，且焊缝两边的咬边总长度不得大于该焊缝长度的10%。

对不锈钢焊缝，不允许有咬边。

4酸洗及钝化处理

不锈钢转化器在加工制造过程中经热加工、

焊接、热处理等工艺过程，表面常附有油污、氧化皮、铁或其它金属颗粒等污染物，在制造过程中也可能因机械损伤而破坏表面钝化膜的完整性，因此在现场各项检查试验工作完成后，应对其内表面所有焊缝及热影响区进行酸洗及钝化处理，以达到设备防腐的目的。

5最终检验和验收

设备制作结束后，应对其外观质量、外形尺寸、油漆、防腐衬里进行验收，验收结果应符合图纸及相应标准要求；同时应进行单体试车、空载试车和并入系统联动试车等相关试验。

有工艺参数要求的，系统开车后应符合双方合同约定的工艺指标的要求，保证产品达产达标。

6交工资料

设备交付一周内向业主交付合同规定的交工资料，包括产品合格证、检验报告、产品竣工图、主要原材料质保书（含外购、外协件合格证等相关资料）等。

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