尿素合成塔主要零部件的制造工藝流程設(shè)計

1、主要零部件的制造筒體的制造如前所述，筒體是整個尿素合成塔的主要部分。筒體由許多筒節(jié)組焊成，就拿2.8m36m尿素合成塔（多層包扎式）為例，筒體共分11節(jié)，其中10節(jié)長2980mm，1個筒節(jié)1800mm，總長度31600mm。每一個筒節(jié)都是由外層層板、盲層和襯里內(nèi)筒組成，它們的制造工藝過程簡要敘述如下：1）內(nèi)筒內(nèi)筒的制造工藝過程是：原料檢驗（包括腐蝕試驗和機械性能試驗）按內(nèi)筒展開周長劃線、留有切割量和卷圓帶頭直邊量標志移植。將材料牌號、爐批號、板號或其本廠代號，用不含氯離子或金屬養(yǎng)料的記號筆（可防水而不褪色）抄寫到將要下料的板面上剪切下料在卷板機上卷圓，當兩頭彎曲圓度達到要求后取下。注意：卷板機

2、應(yīng)專用，上輥不能有焊渣、焊瘤，最好在上輥套一不銹鋼套筒。避免襯里內(nèi)筒卷制過程中壓出麻點或劃傷以及鐵離子污染。在專用的夾具上切除兩端直邊余料并刨出縱焊縫坡口縱向焊縫坡口表面著色探傷。不得有裂紋或夾層現(xiàn)象。重新放在卷板機上進一步卷圓，使縱縫合攏在卷板機上將縱縫點焊固定。應(yīng)采用評定合格的焊條，注意不能將焊渣掉到上輥表面。從卷板機上取下，由于筒 體直徑較大，厚度（一般68mm）較薄，剛度不足，容易變形，因此內(nèi)筒必須用支撐件撐圓固定。將筒體放在專用的夾具上進行縱焊縫焊接（帶焊接試板）焊縫鐵素體測定。要求每一根焊條焊接長度上測一點（鐵素體0.6%）以防止用錯了焊條或偏離焊接規(guī)范。焊縫表面著色探傷，不得有夾

3、渣、裂紋和氣孔縱焊縫X光探傷檢查。由于襯里的內(nèi)筒主要是起耐腐蝕作用，焊縫是薄弱環(huán)節(jié)，微小的孔洞將造成嚴重的危害。因此X光探傷的驗收標準不同于一般受壓容器的標準。除按JB4730的I級片外，還不允許有柱狀小氣孔出現(xiàn)。焊接試板的晶間腐蝕傾向試驗和選擇性腐蝕檢查及金相檢查。其方法按HG/T3172和HG/T3173、HG/T3174驗收標準按GB9842或工程標準的規(guī)定。超低碳奧氏體不銹鋼的制作，要求有一個清潔的場地和環(huán)境，避免鐵素體污染和磕碰劃傷，否則會影響不銹鋼的耐蝕性能。因此，參加尿素合成塔內(nèi)筒襯里或其他內(nèi)件制造的工人要接受這方面工藝守則的教育，并在施工過程中嚴格遵守；下料場地應(yīng)打掃干凈，消除

4、雜物，可采用橡膠板鋪地，并禁止穿帶有鐵釘子的皮鞋，撬具、吊耳也應(yīng)采用奧氏體不銹鋼制作。卷制內(nèi)筒時必須在專用的卷板機上進行。不能與卷過鐵素體鋼的卷板機混合使用，除非將卷過碳鋼的卷板機輥子表面進行認真的清洗。當超低碳奧氏體不銹鋼冷變形超過20%，應(yīng)進行提高耐蝕性能的固溶熱處理。熱處理爐內(nèi)的氣體應(yīng)盡量減少硫的含量，防止硫化物對不銹鋼的滲透降低耐蝕性能。當不銹鋼表面或焊縫需要打磨時，應(yīng)采用含有橡膠氧化鋁的砂輪打磨，打磨時間不應(yīng)太長，避免造成回火色。不能用普通粉筆當作記號筆在不銹鋼上亂寫亂畫。標記移植用記號筆應(yīng)采用不含氯離子、硫化物的顏料。內(nèi)筒的縱焊縫焊接坡口型式見圖九。焊接程序如下：圖九清理坡口手工焊

5、和兩道，焊條BM310Mo-L3.5mm，電流90100A焊縫表面PT清理手工焊和道，焊條直徑4mm，電流120140APT清理手工焊道，焊條直徑4mm打磨焊道，磨去焊根及兩側(cè)熱影響區(qū)各2.5mm手工焊，焊條直徑3.25mm，電流90100A鐵素體檢查、的表面PT、焊縫表面X光探傷。在焊接前，焊條應(yīng)烘烤1502002小時，焊接層間溫度應(yīng)控制在150，母材不必預(yù)熱。為了盡可能消除焊縫中的氣孔、夾渣等小缺陷，進行二次以上的PT是必要的，因為焊一層的厚度一般只有2mm，那么焊一層，PT一次，就可以把缺陷的尺寸限制在小于2mm的范圍之內(nèi)，尤其是可以消除穿透性的小氣孔。但是著色探傷液必須清理干凈，否則對

6、焊接不利。一般來講，最后一道焊縫表面由于冷卻條件好，沒有受到再次加熱的影響，其耐蝕性能最佳，所以不要輕易打磨。如果表面成形不好，著色探傷或X光探傷需要打磨或修補，應(yīng)掌握好打磨和修補工藝，防止焊縫過熱。2）盲層板盲層板主要起保護不銹鋼內(nèi)筒的作用，它只要求可焊性，對機械性能可不予考慮。一般采用16Mn，它在制造上的特點是在盲層板面向襯里內(nèi)筒外壁的一面（即盲層板內(nèi)表面）要加工出縱向和環(huán)向槽若干條，槽的深度為2.5mm，寬56mm，如圖十所示。盲層板是在平板狀態(tài)時開槽，要在專用的工裝上進行?？v向槽深度應(yīng)適當控制，過深了，在盲層板卷制成圓后會有棱角出現(xiàn)，不利于將來的層板包扎。圖十 盲層板結(jié)構(gòu)示意圖3）外

7、殼層板外殼層板是受壓殼體的主要材料，它的制造過程與一般高壓容器多層層板的制造過程一樣。對于大型尿素合成塔，為了減輕重量方便運輸，要求層板采用低合金高強度鋼層板如日本神戶制鋼的K-TEN62M，美國ASME的SA724A.B，我國的15MnVR、15MnVNR等，其厚度可采用812mm。由于K-TEN62M等材料抗拉強度和屈服強度較高，在壓頭時需進行模擬試驗，根據(jù)實際的回彈量來確定壓模的半徑。層板的制作過程如下：材料檢驗第一層層板進行超聲波探傷檢查（其它各層可不必進行超聲波探傷）劃線標志移植氣割下料兩頭預(yù)壓彎卷圓（瓦片狀）切割坡口尺寸坡口表面磁粉探傷或著色探傷（第二層層板鉆泄氣孔）包扎和焊接。層

8、板材料是主要的受壓元件，也要按DIN50049合格證書3.1C進行驗收。第一層層板相當于多層高壓容器的內(nèi)筒，所以增加了超聲波檢查。4）多層筒節(jié)包扎圖十一多層筒節(jié)包扎是在一臺專門設(shè)計的包扎機上進行的（見圖十一照片）該包扎機包扎的容器外徑可達4000mm。有兩個活塞直徑為150mm的液壓缸，4根30mm的拉緊鋼絲繩?？偟睦ψ畲罂蛇_78噸。包扎時將裝配好內(nèi)襯胎的內(nèi)筒支承在可以轉(zhuǎn)動的主軸上，壓力缸和拉緊架均可沿平行于筒體作軸向移動。先拉緊層板的中間部位，然后拉緊兩端，分三次即可完成包扎拉緊工作。每拉緊一次就將縱縫點焊起來，防止移動后松開，包扎完一層以后，將筒節(jié)吊出置于滾輪架上進行縱焊縫的焊接。小型的

9、多層筒節(jié)包扎拉緊架有拉緊架固定式和拉緊架移動式（卡鉗式），其中拉緊架移動式（卡鉗式）也可以用于層板環(huán)縫錯開整體包扎用，使整臺多層式高壓容器在專用支架上包扎完成，消除了深厚的環(huán)焊縫，已在其他高壓容器上得到應(yīng)用，可大大提高層板材料利用率，降低多層高壓容器的制造成本。但由于尿素合成塔結(jié)構(gòu)的特殊性，這種方法還未得到應(yīng)用。因此本文不再詳細敘述。尿素合成塔筒節(jié)的制作過程如下：襯里內(nèi)筒裝配襯胎裝配并包扎盲層板縱縫間斷焊裝配包扎第一層層板縱縫焊接銑磨焊縫余高MT、UT、硬度檢查裝配包扎第二層、第三層層板每包扎一層銑磨焊縫余高MT、UT、（根據(jù)材料強度值）裝配最后一層層板包扎焊接焊縫和熱影響區(qū)硬度檢查MT、UT

10、筒節(jié)端面坡口加工鉆泄氣孔和鏜檢漏孔坡口端面堆焊封口堆焊塞焊檢漏孔交組對。盲板層的間斷焊采用手工焊，焊接長度見圖十二。在靠近筒節(jié)的兩端部用E5015、J507）焊條，第一道用2.5mm，電流5060A，第二層焊條直徑3.25mm，電流100120A。焊后將焊縫外表面打磨，略顯凹陷為宜。在焊接時要注意，不要在盲層板內(nèi)壁開有檢漏槽的部位進行焊接，以防堵死檢漏通道。圖十二 盲層板縱縫間斷焊示意圖層板縱焊縫坡口見圖十三。層板縱焊縫焊接先手工焊后自動焊。對于圖十三層板縱焊縫坡口K-TEN62M層板，焊條用LB62，直徑5mm，電流180240A，自動埋弧焊焊絲US40+焊劑MF38，焊絲直徑4.8mm，電

11、流600650A。第一層層板和最后一層層板縱焊縫進行硬度檢查的目的是考核焊工對焊接工藝是否嚴格執(zhí)行。要求硬度值280HB。筒節(jié)端部坡口堆焊的目的是防止在組合后環(huán)縫焊接時層板在焊接熱的影響下出現(xiàn)張口，使焊渣流進去，影響焊縫的質(zhì)量。如圖十四所示。在端部堆焊時應(yīng)注意內(nèi)筒與盲層板之間的間隙屬于異種鋼焊接，應(yīng)采用奧氏體鋼25-22-2LPWN焊絲COOCr25Ni22Mo(M.N.)氬弧焊封焊，而其他部分用US40XMF38自動埋弧焊。圖十四筒節(jié)端部堆焊示意圖5）筒節(jié)與筒節(jié)的組對焊接筒節(jié)與筒節(jié)之間組對以后進行環(huán)焊縫焊接，環(huán)焊縫結(jié)構(gòu)如圖十五所示。組對是在大型滾輪架上進行的。組對時必須檢查環(huán)焊縫對口間隙，控

12、制在20.5mm范圍內(nèi)。同時應(yīng)特別注意內(nèi)口的錯邊量。因為內(nèi)筒 是耐腐蝕不銹鋼，錯邊量大了就會影響環(huán)焊縫的耐蝕層厚度。 一般應(yīng)控制在3mm以下。由于筒 節(jié)外壁上的檢漏孔已預(yù)先鏜制完成，要保證所有筒 節(jié)上的檢漏孔沿筒身在一條直線上， 就不允許筒節(jié)任意轉(zhuǎn)動，這給組對工作帶來一定的困難。而調(diào)節(jié)里口錯邊量達到最小是不容易的。所以筒節(jié)的制作必須預(yù)先控制好橢圓度，使橢圓度（大小直徑差）達到 最小。采取嚴格控制內(nèi)筒的下料尺寸，包扎層板前裝配剛度較好的襯胎等措施使所有筒節(jié)的最大內(nèi)徑與最小內(nèi)徑之差控制在4mm以內(nèi)是能做到的。特別是對多筒節(jié)的尿素合成塔殼體，在組對之前，將每個筒節(jié)的實際內(nèi)徑進行分類，按最佳組合對象進

13、行組對，可以大大降低里口錯邊量。本例的尿素合成塔內(nèi)口實測錯邊量見圖十六。圖十六 筒體組對環(huán)縫示意圖及內(nèi)口錯邊量測定值 環(huán)焊縫的焊接程序是：（見圖十五a,b）清理坡口上的油污和水跡、鐵銹等氬弧焊封底，焊絲TGS-M2.4mm，電流140160A目測檢查，不能有裂紋預(yù)熱100150手工焊道至30mm。焊條LB62，4mm，電流140160A，用風(fēng)鎬敲擊焊道消除應(yīng)力冷卻后進行X光射線探傷重新預(yù)熱到100150手工焊至44mm停止預(yù)熱內(nèi)壁手工焊道。焊條BM310Mo-L，3.25mm，電流90110A，4mm，電流130145A焊滿后進行鐵素體測定，要求鐵素體含量0.6%PT，表面不得有裂紋，特別是收

14、弧處要注意認真檢查，弧坑處要進行打磨X光射線探傷檢查。要求整個焊縫（60mm厚）達到JB4730II級片標準預(yù)熱100150埋弧自動焊道，焊絲US40加焊劑MF38，焊絲直徑4.8mm，電流550650A，速度79mm/秒外口焊滿后對焊縫表面和熱影響區(qū)進行MT硬度測定，要求焊縫及兩側(cè)熱影響區(qū)的硬度HB280直線加速器射線探傷（有條件的廠家）。半球形封頭的制造中、小型尿素合成塔的上下半球形封頭均采用厚板在水壓機上整體沖壓成形，這在國內(nèi)的多數(shù)制造廠均能做到。而大型尿素合成塔的上下半球形封頭（內(nèi)徑2800mm左右），整體沖壓成形只有少數(shù)幾個廠家才能做到，其關(guān)鍵條件是必須要有大噸位、大開檔、大行程的大

15、型沖壓水壓機和相應(yīng)的工裝模具、高溫加熱爐以及合理的沖壓工藝。以直徑2800mm，厚度為125mm的尿素合成塔半球形封頭整體沖壓成形為例。根據(jù)封頭材料如19Mn6的高溫拉力強度（見表）按下列經(jīng)驗公式計算P=(1.31.65)DSt沖壓力。沖壓時溫度應(yīng)控制在920960，其時的b48Mpa，則可算出沖壓力約在27000N31000N之間。據(jù)此則可以選擇適當?shù)乃畨簷C能力和設(shè)定相應(yīng)的沖壓工藝。下面是尿素合成塔下部半球形封頭的制造過程：原材料檢驗打砂超聲波探傷標志移植氣割下料刨削拼板坡口預(yù)組合并在大型立車上夾緊車削外圓邊緣坡度（如圖十八）在龍門刨床上精加工拼接焊縫坡口組對焊接。組對時在特制的裝有預(yù)熱裝置

16、的場地上進行。圖十八預(yù)熱溫度20030檢驗，包括焊縫的PT、X光射線探傷以及焊縫及熱影響區(qū)的硬度試驗加熱，溫度控制在960980，不能超過980沖壓，始壓溫度應(yīng)控制在920950最合適，不能高于960，終壓溫度不應(yīng)低于850。否則會因高溫脆性而沖裂測定成形后球殼各部位實測厚度焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)外表面MT整個球面進行UT正火+回火（帶焊接試板）試板機械性能試驗精加工環(huán)向端面球殼內(nèi)壁用砂輪打磨光滑呈金屬光澤用酒精清洗內(nèi)表面在專用的焊接變位器上夾緊、找正在球殼外壁安裝遠紅外電加熱板及保溫通電預(yù)熱，使球殼溫度到達100進行第一層（過渡層）帶極堆焊和球底中心部位的手工堆焊打磨焊接接頭部分堆焊層表面PT（抽

17、查30%面積）超聲波探傷（也抽查30%），以焊帶搭接處為主）消除應(yīng)力熱處理清洗表面，不得有油污等影響繼續(xù)堆焊質(zhì)量的雜物堆焊第二層（耐蝕層）不銹鋼（包括手工堆焊）鐵素體測定100%PT100%UT測量堆焊層厚度加工環(huán)向焊接坡口鏜制底部和側(cè)面物料接管焊接坡口所有坡口的碳鋼部分進行MT清洗坡口表面，用酒精擦洗除去油污組對接管球殼接管周圍適當預(yù)熱焊接焊縫鐵素體測定焊縫表面PT與筒體組對焊接。上封頭制造工藝過程在球殼沖壓成形部分與下封頭相同，以后的工序如下：上封頭球殼沖壓成形并經(jīng)正火+回火處理，機械性能試驗合格后在立車上加工人孔開孔與人孔法蘭的焊接坡口檢驗坡口合格后與人孔法蘭鍛件組對點焊固定（預(yù)熱）預(yù)熱

18、（150）焊接，焊到30mm進行X光探傷檢查，然后再焊到60mm，再進行X光射線探傷檢查消除應(yīng)力熱處理再次預(yù)熱（150）再焊到滿厚度UT、MT硬度檢查直線加速器射線探傷（有條件的廠家）組對兩個吊耳局部預(yù)熱150焊接吊耳焊滿后表面打磨MT、UT消除應(yīng)力熱處理UT、MT硬度檢查球殼內(nèi)壁打磨光滑呈金屬光澤清洗干凈堆焊不銹鋼（堆焊程序與下封頭相同）堆焊人孔襯里過度層精加工人孔內(nèi)圓及人孔密封面鑲環(huán)槽組對人孔內(nèi)圓襯里和密封座鑲環(huán)焊接焊縫鐵素體檢查焊縫表面PT精加工人孔密封面螺栓孔加工檢驗。2800mm半球形封頭整體展開尺寸直徑為4140mm，厚度125mm。來料板寬2100mm，長度2400mm，所以二張板可以拼成一個封頭毛坯。其拼接焊縫坡口見圖十九。為了防止焊接變形，應(yīng)按圖中順序號進行反翻身焊接。圖十九 封頭毛坯拼焊坡口示意圖及焊接順序封頭毛坯加熱工藝曲線如圖二十所示。圖二十 球形封頭沖壓加熱工藝封頭內(nèi)壁堆焊情形見圖二十一，帶極堆焊共分二層，第一層作為碳鋼層的過渡，一般采用309L或308L焊帶，與也可以采用25/22/2LMn焊帶。焊劑可采用國產(chǎn)的HT260或SJ602或比利時的13BLFT。焊帶寬60mm，厚度0.5mm，焊接電流750A，電壓28V，焊速120mm/分。第二層為耐蝕層。焊帶必須采用耐尿素腐蝕的材料，采