2.25Cr-1Mo不锈复合钢板加氢高压换热器的制造

　　制造与安装2.25Cr-1Mo不锈复合钢板加氢高压换热器的制造王勇（安徽盈创石化检修安装有限责任公司，安徽安庆246001）1设备简介混氢原料油换热器是安庆石化炼油厂第二套加氢精制装置改扩建的关键设备，长期在高温、高压临氢及硫化氢等工况下运行，主体材料选用2.25Cr-1Mo+0Cr18Ni11Ti复合钢板，通过分析、试验，制定了合理的成型及组装工艺方案，解决了厚壁复合钢板的卷制、封头成型、组对等难题，设备经终检验，各项指标均合格，满足了设计要求。

　　混氢原料油换热器由二台高压U型管式换热器重叠组装而成，属三类压力容器，其结构如，主要设计参数见表1.设备壳体及管箱圆筒和椭圆封头均采用2.25-1Mo+Cr18Ni11Ti不锈钢复合钢板，接管法兰、壳体及管箱法兰为整体锻件，内壁堆焊双层不锈钢，即2.25Cr-1Mo+堆焊E309+E347接管法兰、壳体即管箱法兰密封面为金属椭圆垫和八角垫。

　　2封头压制由于封头母材钢板厚度达50mm，且直径仅为1000mm，因此封头成型须采用热压，但钢材基层为表1高压换热器设计参数数设计压力设计温度工作介质高操作压力高操作温度管程反应物壳程混氢原料油设备规格（mm）壳体材质封头壁厚/筒体壁厚封头材质铬钼钢，复层为奥氏体不锈钢的复合钢板，基层和复层的热成形温度、热处理温度及控制方式要求不一致，在热成形或热处理过程中既要兼顾复层不锈钢的耐蚀性能又要确保基层铬钼钢的力学性能。通过分析，认为应主要保证铬钼钢的力学性能。因为不锈钢复层虽然在550850*C缓冷时，可能晶界有Cr23C6析出，引起晶界腐蚀，但其含碳量较低，且含稳定性元素，只要在施工中采取相应的措施以减少其影响，如加热时，在遵守Cr-Mo钢加热规范的前提下，尽可能缩短不锈钢在敏化区的停留时间，尽量减少加热次数并通过控制热压时的加热温度、终压温度，尽量使基层的力学性能少受影响。为此，取二块试板进行试验，先按模拟热压受热过程（主要是严格控制加热及终压温度）将一块按N+T+PWHT方式热循环，另一块直接进行PWHT（690°C±10°Cx3 h），再取样进行力学性能、耐蚀性能、晶粒度检验，结果见表2.表2封头试板检验结果基层性能复层耐蚀性能T法试验试板受热状况小冷弯回火脆性倾向晶粒度成形加热+合格成形加热+合格温度、终压温度，热压后是否再进行N+T处理，对基层材料力学性能没有明显的影响。对复层耐蚀性能影响不大，为避免复合钢板的复层与基层的结合性能及封头与壳体环缝处耐蚀层的性能下降，决定对封头采取严格控制加热、终压温度措施，热压后不再进行正火加回火处理。封头成形后几何尺寸、壁厚减薄、基层复层结合性能均满足要求，随炉封头产品试板在产品整体热处理后进行各项性能检验，结果均满足要求。

　　3筒体下料与卷制由于复合钢板筒节与封头组对复层错边要求高，仅允许2mm，为了保证错边量不超标，筒节周长展开应以封头内径为基准，换算成筒节中径进行展开计算，且对筒节的长度提出了比标准更为严格的要求，筒节圆度允差控制为4mm.管箱短节及壳体圆筒中心半径Rf=层复层总厚度为46+4=50mm，其卷制后的变形率=5/2Rf（=4.76（其中R0为弯曲前的中心半径），在SA387Gr22CL2材料的塑性允许范围内，可以进行冷卷制，冷卷后产生的冷作硬化组织可在后面的焊接整体热处理过程中消除。

　　卷制时为防止复层表面直接与铁辊接触造成铁离子污染，在不锈钢复层侧垫一块S=0.5mm的薄不锈钢板后在卷板机上直接卷制。筒节在卷板机上先进行带直边预弯，经样板检查合格后将直边割除，再卷制成形，卷制后筒体的圆度符合要求。

　　4筒节组对为了保证对口精度和焊缝质量，筒节采用定位块组对，如所示，定位块焊接在基层上，其焊接要求与主体焊缝相同。

　　5接管与筒体的组对为防止接管与筒体焊接后产生过大的焊接变形而达不到装配要求，采取了如的防变形工装。

　　先将接管组对点焊好，保证其尺寸、方位，然后用连接板、固定加强筋和调节垫板将接管固定。因为刚性大，焊缝中存在较大的拉应力，焊接时，采用小线量，窄焊道、多层多焊道、层与层之间用锤击的方式来消除焊接应力。防变形工装在整体热处理后拆除，以防变形，实测接管法兰尺寸满足安装要求。

　　为了保证上下两台换热器重叠后，上、下换热器接管-法兰间、管箱、壳体与管板之间密封可靠，必须保证装配精度。由于接管密封面间为金属椭圆垫硬密封（结构见），上下法兰对准要求高，设计图纸要求接管中心到壳体法兰密封面距离偏差为*3mm，管箱接管与壳体接管中心距离偏差为土6（见）。该精度难以保证两台重叠后上、下法兰间的密封要求。此外，壳体、管箱与管板间密封都是金属八角垫密封，一旦上下壳体接管中心线对不齐，次预组装：先将壳体按图纸要求重叠组装好（下换热器壳体的上接管和上支座不组焊），将上下两台管箱分别装到壳体上，每台管箱与壳体法兰间的八角垫同时装好，拧紧法兰螺栓螺母，再将两台换热器管箱的接管法兰、椭圆垫装入，拧紧螺栓螺母（上台设备接管已焊好），以上台设备为基准确定下台设备管箱上接管的组装，组焊下管箱接管法兰。

　　待下管箱接管法兰、隔板组焊并消除应力热处理后，再进行第二次预组装。

　　第二次预组装：先将上下两台管束分别装入壳体内，并分别装好相应的管箱，同时装入八角垫，拧紧螺栓螺母，将两台换热器按图纸要求重叠组装，再将两台换热器接管法兰装入密封垫，拧紧螺栓螺母（除下台壳体接管法兰外，其余接管法兰都已焊好），以管箱接管法兰为基准组焊下壳体接管法兰。

　　通过两次预组装可以消除加工、焊接、热处理变形造成的误差，保证了尺寸精度，使终总装及水压试验一次成功。该设备投用至今，运行状况良好，符合装置生产的工艺要求。

　　04-14修稿日期：2006-04-27：王勇（1966-），工程师，主要从事压力容器设备制造的技术管理工作。

　　（上接第35页）根据作者的工程经验，建议烟机主管线之暖机旁路管线上不必设置膨胀节。经作者去掉暖机旁路管线上的三组膨胀节重新计算及评定，主管线与暖机旁路管线连接局部位置上的总应变也能满足高温蠕变管线设计准则的要求。