化工装置不锈钢设备结构设计与选材分析.pdfVIP

2012年6月 陈强．化工装置不锈钢设备结构设计与选材分析 其经济效益不仅仅体现在设备壳体结构上，对于大直 时大多数制造厂的制造工艺也比较成熟，而且有较多 径的接管来说，用低合金钢锻件表面堆焊不锈钢的结 的不锈钢 钢复合板结构设备的制造业绩，这就为不 构也大大降低了成本 ；同时由于采用了复合钢板结构， 锈钢 ．钢复合板结构设备的发展提供了基本的条件。 裙座壳体也不必再设置不锈钢材料的过渡段了’设备 虽然如此，在制造过程中仍有很多地方需要加 上的加强圈、保温圈、管架支撑、操作平台及梯子垫板、 以重视。由于复合板设备基层一般都采用低合金钢， 预焊板等的材料也都无需再选用不锈钢材料了。 在和外部的碳钢或低合金钢结构件 (例如裙座简体、 对喷淋冷却塔，优化设计中在进行外压设计计 加强圈、保温圈等)焊接时，会被认为是简单的焊接， 算时，采用设置加强圈的结构来代替整体加厚简体壁 再加之工期等因素，在施焊时，为追求速度，往往不 厚的方法，使得壳体壁厚明显减小，设备壳体材料成 去特意控制焊接线能量，这就有可能导致焊接电流过 本 比原来减小约 30％。由此，我们也可以看出采用 大，也可能因此导致焊接热影响区复层不锈钢材料 合理的外压设计结构的合理性和重要性。 长时间处于敏化范围，从而使其在腐蚀介质中引起晶 采用优化设计方案后 ，在设备材料成本降低的 间腐蚀倾向。例如某化工装置中的一台设备采用低合 同时，由于设备质量减轻，其制造、运输和安装成本 金钢 ．奥氏体不锈钢复合钢板材料，设备运行三年后， 也会相应降低 。 在停车检查过程中，发现在下封头与裙座焊接部位的 封头内表面出现裂纹 。 4 奥氏体不锈钢设备设计和制造过程中注意环节 因此，当采用不锈钢 ．钢复合板结构时，为保证 4．1 设计注意环节 设备的质量，在制造过程中除了要严格按照图纸和相 化工装置中大多数设备都有不 同程度的耐腐蚀 关标准规范的要求进行加工制造、设计科学合理的焊 要求，设备要求采用耐腐蚀材料，但是如果设备的 接坡 口形式、严格控制错边量、针对基层和复层材料 受压元件整体采用奥氏体不锈钢结构，就不经济了， 的特点选择正确的过渡层和盖面层焊接材料、制定合 也不符合当前节能减排降耗的基本国策要求。笔者在 理的焊接工艺、重视对焊接接头内部和表面 的检测 这里是想通过这种低碳经济的理念，倡导对设备的优 之外，对于基层外表面焊有其他结构件的情况，比如 化设计，以达到节能降耗减排的目的。 裙座简体、加强圈、保温圈等结构，也应重视并制定 在设计过程 中，当由于介质 的腐蚀性，需要选 相应的焊接工艺和检测制度，在焊接过程中严格按照 择奥氏体不锈钢材料时，应在按国家技术规范和行业 焊接工艺控制焊接电流及线能量，控制焊接热输入， 标准、满足工艺条件的要求的前提下，考虑经济性， 控制层间温度，尽量减少焊缝在 400～850℃温度范 在吸取国外先进技术的基础上，综合考虑选择既安 围内的停留时间，从而避免焊缝区和热影响区相对应 全，又经济合理的设计结构。 的复层在晶界上产生局部贫铬或产生 。脆性相而导 以下几点是我们在设计过程中应该考虑的： 致的在腐蚀介质里产生晶间腐蚀裂纹；为了确保此处 (1)由于设备的主体选材关系到设备外部连接 复层不锈钢材料的质量，焊后还需要在复层表面相对 件的选材以及部分安