产品展示
锆板 锆棒 锆管 锆带 锆丝 纯锆板 纯锆丝
联系方式

无锡科威特钢有限公司

联系人:周经理

座机:0510-85365531

手机:18800591671

地址:无锡市锡山区纺城大道289号

 

锆板换热器的制作工艺

锆板换热器的制作工艺

时间:9-15浏览次数:359

锆板

属于钝化型活性金属,能在表面天生紧密的惰性防腐氧化膜,且氧化膜的不乱性和受损后自身修复能力强,是核产业和石油化学产业中的一种重要结构材料。产业 纯锆能耐大多数有机酸、无机酸、强碱、熔融盐的侵蚀,在55%,132℃的硫酸中,锆的侵蚀率<0.002 5 mm/a,而镍基合金C-276在此介质中侵蚀率达到5.44 mm/a。锆具有比铁基Cr-Ni-Mo不锈钢、镍基合金及钛更优异的耐侵蚀机能,其力学机能和工艺机能也很适合制造容器和换热器,且蒸汽在锆表面为滴状 冷凝,尤其适合制造冷凝器,正逐渐被越来越多的化工企业采用。
    目前海内制造锆设备的材料需要入口,且价格十分昂贵,每吨价格在50万~60万元人民币,因此通常在耐侵蚀设备中,用锆与碳钢板经爆炸复合成复合板来作为 设备主材。复合板设备的壳体,靠基层来保证设备的强度,复层来抵挡介质的侵蚀,从而达到减少锆板的使用量,节省设备制作本钱的目的。
    锆和锆合金的容器规范,我国目前还正在制订中,美国制订了非核用锆和锆合金材料尺度,ASME推荐了两个非核用锆和锆合金材料牌号:R60702用于化工压力容器制造;R60705用于制造紧固件。
1、设备概述
    我公司300 kt/a醋酸工程的配套设备———反应器放空冷凝器属三类容器,介质为易燃易爆的有机物,壳程、管程主体材料分别为SB-551R60702和 16MnR。管子与管板连接为强度焊+贴胀,设备制造、检修和验收按GB151—1999《钢制管壳式换热器》、HG20584—1998《钢制化工容器 制造技术要求》、《年产30万吨醋酸项目—特材设备技术划定》、同时参照ASTN第Ⅷ卷第一册2004版及补充和TEMA(R级)尺度进行,并受《压力容 器安全技术监察规程》的监视。设备主要设计参数见表1,结构示意见图1。
2、设备制造难点及制作方案
    1)锆材筒体的成形
   

锆板

(Zr)在常温下呈银灰色,有延展性,产业纯锆的熔点为1 852℃,密度为6.5 g/cm3,常温线膨胀系数为5.85×10-6℃-1,热导率为88.34 W/(m·K),有比不锈钢、镍基合金及钛更优异的耐侵蚀机能。我公司虽已制造了各种压力容器近400台,但这种特材容器仍是第1次遇到,无制造经验可供 鉴戒,且中国还没有锆和锆合金的容器规范,从制造技术角度来讲,难度很大。于是决定从分析锆材702(R60702)的机械机能(见表2)入手,着手制定 制作工艺。

    从表2可以看出锆材在室温时的塑性很差,所以冷加工机能不好,压制时极易产生裂纹,用已有17.8 mm锆板试验压制也验证了冷成形难度很大。但因为锆的弹性模量低,因而热加工后残余应力较小,变形量小,因此决定采用热压,即加热后压制。据相关资料介 绍,锆板在260~427℃加热温度范围内适合进行热成形。考虑钢板加热后从出炉再转移到压机上有一段时间,中间有一冷却过程,决定将加热温度控制在 420~450℃。于是自制了模具,用同样厚度的碳钢板试验,模具经由几回修整,试验结果良好。最后模拟了筒体加热后压头、轧圆、校圆整个加工过程,为正 式加工提供鉴戒数据。
    2)设备检修要求严格
    《年产30万吨醋酸项目—特材设备技术划定》中要求:A、B类焊接接头对口错边量≤1.5 mm,焊接接头环向和轴向形成的棱角≤2.0mm。因为管板与筒体对接焊接,组对尺寸要求严格,显而易见该容器较GB150—1998尺度高得多。采用管 板对接尺寸按筒体成形实测尺寸配作,管板环缝坡口金加工后知足组对要求。
3、主要工艺
    1)材料复验
    锆管板、锆板按ASTM尺度的要求复验机械机能、化学成分,并进行超声波检测。
    2)筒体成形
    划线采用记号笔,锆板表面禁止采用硬印标志。经复核下料尺寸合格后进行材料标记移植,采用水下等离子切割,下料后清除毛边。筒体规格为DN700 mm×25 mm×4 206 mm,按来料尺寸将筒体分为DN700 mm×25 mm×2 100 mm、DN700 mm×25 mm×2 106 mm 2节预制,同时划生产品试板1副。考虑端面错边、喇叭口及热影响区等因素,筒节长度两端各预留30 mm余量,实测板厚25.8 mm,周长根据中径展开放3mm收缩余量。
    筒体预弯、压头均在加热后进行。加热前涂高温防氧化涂料2遍,第1遍涂料干后再涂第2遍,待涂料干后进行加热。将筒体板材加热至420~450℃保温 20~30 min。在600 t油压机上用自制专用模具压头(见图3),两端压头一次完成。压头后,再涂高温防氧化涂料,等涂料干后进行第2次加热,然后上数控卷板机一次完成卷圆。在 卷圆前,火焰加热轧辊,将轧辊预热至150~200℃。在轧制过程中保持轧辊表面整齐,避免锆板表面附着铁屑和机械损伤。
    纵缝组装时控制筒体椭圆度≤3.5 mm、纵缝错边量≤1.5 mm、棱角度≤2.0 mm。第1节筒体带产品焊接试板,按焊接工艺焊接筒体纵缝和产品试板,焊缝按JB/T4730—2005尺度100%射线检测,Ⅱ级合格,100%着色检 测,Ⅰ级合格,合格后割除试板。焊后实测:筒体两端椭圆度1#为5~6 mm,2#为2~4 mm;错边量≤1.5 mm;棱角度≤2.0 mm。焊后局部变形通过加热筒体、上数控卷板机校圆使椭圆度达到上述要求。校圆后测得2节筒体棱角度均为1.0 mm,椭圆度:1#为2~3 mm,2#两端均为1 mm,符合设计要求。焊缝表面质量检修合格后,进行焊缝100%射线探伤和100%着色检查。加热时产品试板随炉。
    3)壳体热处理、环缝组焊
    壳体热处理、环缝金加工2节筒体预组装。考虑筒节所放长度余量和纵缝位置,按总图管口方位划线定各接管中央,镗床加工接管焊接坡口,接管与筒体焊接(活套 法兰预先套入)。为了防止焊接时发生筒体变形,在管口两侧增加支撑工装。接管组焊完毕,2节筒体同炉热处理,最后上镗床加工4个接管的锆衬环密封面,同时 去除筒体长度余量并加工环缝焊接坡口。加工后测得2节筒体端口内直径为700~701 mm,完全知足组对要求。
    产品试板随筒体进炉加热(整形加热),之后将其一分为二,一半做常规机械机能(拉伸、弯曲)试验,另一半随筒体消除应力热处理后再取样试验3。试板检修合 格后,2节筒体环缝组装焊接,之后按JB/T4730—2005尺度进行100%射线检测,Ⅱ级合格,100%着色检查,Ⅰ级合格。焊后实测环缝最大错边 量为1.0 mm。将筒体内外涂层清除干净并进行喷砂处理。筒体与右管板组焊,焊后实测环缝最大错边量为1.0 mm。焊缝进行100%射线检测,Ⅱ级合格,100%着色检查,Ⅰ级合格。
    4)壳程总装
    右管板拉杆、折流板、定距管(挡管、挡板、防冲板)组装前,管板表面、管孔及管端长度150 mm范围内严格进行清洗,清洗液采用丙酮。穿换热管时严禁强行敲打,换热管表面不得泛起凹瘪或划伤。壳体套入管束并引头,左管板与壳体组焊,焊接时留意筒 体内壁充氩保护。焊后实测环缝最大错边量为1.0 mm。焊缝经100%RT、100%PT检修合格。管子与管板的连接采用强度焊+贴胀。按焊接工艺焊管子与管板焊缝,采用液袋胀进行贴胀。为了确定液袋贴 胀压力,经由多次试胀,并进行拉脱力试验,终极确定液袋贴胀压力为150 MPa。壳程几何尺寸检修合格;C、D类焊缝100%着色检修,Ⅰ级合格;试水压8.13 MPa;气密试验3.4 MPa;0.05 MPa干燥、清洁的氦气检漏合格,氦气检漏的合格尺度为≤1×10-5Pa·m3/s。换热管和管板外侧表面酸洗钝化处理,充0.05 MPa氮气保护。
    5)焊接工艺
    SB-551 R60702焊接工艺评定按ASME第Ⅸ和技术要求进行。开双面X形坡口,焊接接头力学机能试验合格,合格指标均与母材相称,按此制定了以下纵、环缝手工 氩弧焊焊接工艺:焊接电流正接170~200 A,焊接电压14.5~18.5V,焊接速度170~220 mm/s,焊丝直径2.4~3.0 mm,钨极直径2.4~3.0 mm,喷嘴直径18~20 mm,氩气流量18~20 L/min。
    焊前将焊缝坡口及坡口两侧30~50 mm范围内用电锉和钢丝刷进行机械清理,再用丙酮清除干净。施焊时,焊层采用多层单道焊与多层多道焊相结合的焊接方法。对焊接部位超过200℃的区域应进 行局部保护。焊丝始终在氩气的保护区域之中运行,采用纯度为99.999%的氩气拖罩保护形式对焊缝金属正面及背面进行保护。严格控制层间温度≤60℃。 产品焊接试板各项机能检修结果见表3。
    6)热处理工艺
    为消除组焊过程中产生的残余应力,2节筒体接管组焊完毕后同炉进行热处理。产品试板随炉。热处理前筒体内外涂高温防氧化涂料2遍。
    因为制定了严谨的制作工艺并在施工中严格执行,攻克了锆筒体系体例造成形的难点,设备终极几何尺寸检修均符合图纸技术要求,且成形美观,受到海内外同行的一致称赞。目前该锆材换热器已投入使用1 a多,运行情况不乱,说明以上制作工艺是可行的。 
     (1)锆复合板换热器的研制成功,解决了锆复合板筒体成型和封头压制成型的温度控制题目,为大型锆复合板反应容器的制造积累了经验;
    (2)锆复合板复层的焊接结构及焊接工艺的确定,对其可靠性的验证,对锆复合板压力容器工艺有了较大的突破;
    (3)锆复合板容器的热处理和复层焊接后热轮回试验的成功,证实了制造的相关工艺的准确性;
    (4)

锆板

复合板压力容器的制造,成功地鉴戒了ASME规范,表明海内完全有能力制造锆复合板压力容器,对活性金属复合板压力容器在海内的推广具有积极意义。


联系人:周经理   座机:0510-85365531
手机:18800591671 地址:无锡市锡山区纺城大道289号

Copyright 2020-2021 http://www.lcystg.com All rights reserved