大型厚壁冷高分罐的焊接和热处理.docx

材料与焊接石油化工设备技术，2015,36(1)·60·Petro-ChemicalEquipmentTechnology

材料与焊接

大型厚壁冷高分罐的焊接和热处理

肖超，马维丽，金巨槐，吉秀英

(中石油第二建设公司，甘肃兰州730060)

摘要：介绍了一种渣油加氢装置大型厚壁容器冷高分罐的制造工艺。通过对现有普通埋弧自动焊机的焊枪结构进行改造，并经多次反复验证，成功实现了厚壁容器的窄间隙焊接。选择专用焊接材料进行Q345R(HIC)钢窄间隙埋弧焊工艺的评定试验，结果表明焊接接头具有良好的综合力学性能。在此基础上，将其应用于冷高分罐环缝的焊接，产品的各项检测结果均达到了技术标准和设计文件的要求。

关键词：冷高分罐渣油加氢装置窄间隙埋弧焊Q345R(HIC)钢

为某石化公司80万t/a渣油加氢装置所生产的冷高分罐，筒体材质为16Mn(HIC)IV锻件，球形封头为Q345R(HIC)纯净钢正火板，壁厚185mm,要求液压试验压力为23.92MPa,气密试验压力为18.6MPa。在工厂现有的生产条件下，该容器在焊接、热处理等方面存在诸多的难题，对制造工艺提出了很大挑战。随着制造过程中一个个技术难关的解决，首次了突破185mm壁厚容器的焊接。

1设备简介

冷高分罐规格为DN2800mm×13419mm×185mm,总质量137.203t,筒体材质为16Mn(HIC)IV锻件，球形封头为Q345R(HIC)纯净钢正火板压制，操作介质为轻油、氢气、H?S、水，其产品结构见图1,主要设计参数如表1所示。

13419

3.5007.000

3.500

中2

中2

图1冷高分罐结构示意

2焊接施工相关工装的制备

2.1窄间隙焊枪工装的制备

在工厂现有的生产条件下，该厚壁容器要实现高质量的焊接就必须对普通的埋弧自动焊机进行改造。焊接机头所有执行机构采用交流伺服电机驱动，横行跟踪传感器和高度跟踪传感器采用

光电编码器，使跟踪更准确、可靠，设备操作更简单，跟踪机构能在200mm深的坡口中实现横向和高度自动跟踪，为容器焊接质量提供了保证。

表1设计参数及主体材质

名称

冷高分罐

设备位号容器类别

D-4105

Ⅲ类

筒体/mm

185

封头厚度/mm

100

筒体材质

16MnIM(HIC)

球形封头材质

Q345R(HIC)正火板

介质/介质性质

轻油、氢气、H?S、水/易燃

设计压力/MPa

18.60

操作压力/MPa

16.90

水压/MPa

气密性试验压力/MPa

23.92(卧式)18.60

设计温度/℃

120

操作温度/℃

50

焊接接头检测要求热处理要求

A.B类：100%/TOFD、UT、MT/I整体消应力退火

设备净重/kg

设备充水重量/kg

~137203~192000

壳体内径/mm

φ2800

设备总长/mm

13419

公称容积/m

~55.1

收稿日期：2014-11-04。

作者简介：肖超，男，2006年毕业于北京化工大学材料科学与工程专业，主要从事压力容器施工技术管理工作，已发表相关论文4篇，工程师。

Email:154135630@

第36卷第1期肖超等.大型厚壁冷高分罐的焊接和热处理·61·

改造后的窄间隙埋弧焊焊枪为板式结构，主要由连接板、导电夹、导电滑块等组成，能够焊接200mm的坡口深度，整个枪体有良好的导电性能，足够的机械强度及韧性。经多次反复试验，在200mm深坡口高温环境下连续焊接时，枪体不变形、横向和高度跟踪精确、焊丝送进流畅，可确保焊枪长时间连续工作。埋弧自动焊机焊枪改造设计如图2所示，改造后的窄间隙埋弧焊枪实物如图3所示。

图2埋弧自动焊机焊枪改造设计

图3改造后的窄间隙埋弧焊枪实物

2.2后热保温工装的制备

后热可使扩散氢充分逸出，有效降低了残余应力作用；也可适当改善焊缝和热影响区的组织，使之韧化，降低淬硬性。因此，当停止焊接或设备的主体焊缝焊接完成后应立即进行后热，后热温度为200～250℃,保温3h后进行缓冷，防止冷裂纹的产生。

若设备仅从一侧进行后热保温时，筒体温度梯度较大，后热效果较差。因此在焊缝后热时，采取筒体焊缝外壁电加热+保温的同时，对筒体内

壁焊缝处进行保温。

具体做法为：用规格为φ25mm×2.5mm20号钢的无缝钢管沿筒体内壁圆周制成一圆形开口式骨架，骨架宽度约为400mm;从筒体内顶部开始进行保温，同时撑开圆形骨架，使保温棉能与焊缝紧密贴实；待保温棉敷设完成后