千吨级反应器的秘密

□ 叶迎春

2014年度国家科技进步一等奖“极端条件下重要压力容器的设计、制造与维护”，实现了重大装备国产化的重要突破，满足了百万吨乙烯、千万吨炼油、大型煤化工等国家重大工程建设需求。

2011年9月22日，南京化学工业有限公司隆重举行首台国产18万吨/年环氧乙烷（EO）反应器竣工仪式，媒体记者纷纷用镜头反映它的“重”和“大”。业内专家介绍，这台最大直径7米、长22米、重850吨的庞然大物，是石化装备的“奢侈品”。它就是获奖项目所描述的重要成果“6类压力容器的首台套国产化研制”中的一台。

外方降价抢市场

“EO反应器是百万吨乙烯最后一台国产化静设备。”该公司化机厂副厂长韩冰介绍，EO反应器制造长期为外国公司所垄断，扬子石化二轮改造和扬巴项目的EO反应器均为进口产品。天津石化百万吨乙烯项目采购的EO反应器是印度拉森特博洛公司制造，上海石化2005年订购的两台EO反应器，是日本IHI公司制造。

花钱可以买到产品，却买不来技术。专家表示，过去进口EO反应器在国外厂家制造时，有中方监造师驻厂监造，但是想看一眼EO反应器的内部结构是非常困难的。业内专家大多也只见过几张EO反应器的外形图片。

□ 2011年9月22日，百万吨乙烯最后一台国产化静设备、大型环氧乙烷反应器在中国石化南京化学工业有限公司研制成功。图为首台国产环氧乙烷反应器竣工仪式现场。

如果说运载火箭技术代表了尖端科技水平，那么高端装备制造则反映了一个国家的基础工业能力，一个无数次成功地将运载火箭送入太空的民族，高端石化装备继续依赖进口是难以理解的。2008年，扬子石化进行EO反应器竞标，国外制造商试图降价争夺订单，曾研制出新中国第一台高压容器、打破西方国家对新中国经济封锁的南化公司力克群雄。“这是中国石化集团积极推进高端装备国产化的成果，原股份公司高级副总裁蔡希有亲自担任攻关领导小组组长。”

韩冰回忆，中国石化率麾下SEI、扬子石化、南化公司等单位，共同攻克高端石化装备国产化道路上最坚固的堡垒。

集团公司装备部专家曾表示，对扬子EO反应器的研制成功感到很欣慰。这台设备直径6760毫米，近三层楼房的高度，管板不平度、筒节椭圆度、筒节错边量均小于5毫米，业内专家说，这是一组相当漂亮的质量数据，达到了世界先进水平。

自主创新代表作

2011年金秋，扬子EO反应器出厂。有着18轴288个轮子的大件运输车装载着这台“巨无霸”运往码头，引来无数驻足围观者。它注定成为中国人自主创新的代表作之一。

2010年春节，一块厚达390毫米的巨大板型锻件进入加工阶段，冒着大雪前来慰问一线员工的该公司副总经理曾赣宁，向发出惊叹的随行人员介绍：“这是扬子EO反应器管板材料，要用三块这样的厚板拼焊而成。”此前，他们已经攻克了锻件质量控制的难点。

韩冰介绍，就管板采用整板还是拼焊方案，他们做过相当长时间的论证。“受锻造技术、装备和交货期等因素限制，我们最终选择了三拼方案。”在为锻件进行成分、UT检测等“全面体检”的同时，特别增加了Z向取样测试，也就是取锻件最薄弱的部分检测，保证材料质量过硬。“这是最极端的取样测试，进行了两个月”。

管板拼焊、机加工、耐腐蚀层堆焊、钻孔的质量控制，筒节椭圆度和组对错边量控制，格栅制作和组对，管头焊接质量控制，热处理和无损检测，甚至设备制造后期的起吊等等，“场场都是硬仗”！围绕研制难点，该厂确立了4个方面12个重要课题，分别组织有关专家攻关，取得了一系列成果。其中格栅组对工装已经获得国家专利。

大型EO反应器的成功研制，证明了中国石化具备了高端装备设计能力，国产材料能够满足高端装备需求，制造企业掌握了高强度钢及双向钢制作技术。南化机在选材替代进口方面的研究成果，得到了SEI、环球公司、北京理工大学的认可。SEI编制的系列技术条件，都采纳了南化机的建议。

精工细作工艺品

“你们的格栅比日本做得好。”曾驻日本IHI公司的监造师评价。格栅是EO反应器的重要部件，每块格栅由数千根钢板条“编织”出15843个棱形孔，这同古代高明的木匠制作高档家具所有连接部位都用榫槽相扣有些相似，这些格栅条的连接也靠“榫槽”，仅允许在数十个交叉点上进行点焊。“如果按照设计图纸排列，有些焊接部位不牢固，参照有关资料，格栅条又会受力不均。”经过反复研究，他们找到了最合理的排列方式。

制作反应器外壳时，需要将110毫米厚的钢板卷成直径6760毫米的筒节，它会在重力作用下呈椭圆形。新卷成的筒节椭圆度有100多毫米，胎具放不进去。刘永健师傅想出个绝妙的办法，借来热处理炉内的长6500毫米、宽和高各350毫米的铸钢大墩子作撑胎进行初校，再用胎具精校，最后入炉定型。做成这样的反应器，要求椭圆度为8～10毫米，而南化制造的首台大型环氧乙烷反应器椭圆度仅5毫米，相当于一张百元人民币的宽度仅有不足一根发丝粗的误差。

反应器部分有15843根双相钢管，长约12米。“全部是手工一次推进去的，说明零部件的制作和组对质量相当高，丝毫不差！”当年参加穿管的机关干部姜瑶非常自豪。15843根直径38毫米的薄壁双相钢管一次穿过两块管板和中间9层格栅，怕是鲁班在世也要惊叹神奇了。这些管头焊接后进行了2%质量抽检，一次合格率达100%。管板拼缝焊接质量同样实行了严格控制。焊接专家冯志强介绍，每块管板的拼缝要消耗焊材1.2吨，焊接200多层，有完整的拼缝焊接记录，每一层焊缝的质量都可追溯。

实力雄厚中国范儿

“我想要一个小红本本，首台EO反应器参战人员证书，上面印有我的名字。”设备竣工前夕，铆工师傅刘永健和焊工班长黄春林、吴汉忠坐在椅子上，看着窗外正在焊接合龙缝的EO反应器浮想联翩。 他们都是有20余年从业经验的技术能手，为了这台设备做了10余年的技术储备。

“刀尖与钢板的接触点，会产生近千摄氏度的高温，把握不好就会变形。”车工班长周龙负责管板堆焊前后的加工，每一刀都要认真计算控制变形，为管板堆焊成功奠定了基础。如果将管板纵向剖开，会看到它的H形剖面，周龙就是这样一刀一刀地“‘削’掉了4辆坦克”，并确保了两块超厚管板的加工精度完全达标。2010年夏天，他们的10米立车出了故障，将一块管板送出加工，对方把握不好变形控制，根本不敢做。

“主干，就是以我为主拼命干！”卷板主干师傅吴新是位拼命三郎。那年夏天，刚做完手术的吴新从病床上爬起来直奔机器旁。“扬子这筒节卷制难度太大，弧度大了会瘫，卷过了也不行，必须一次成功，交给别人我不放心。”钢辊在加热到了400摄氏度的厚钢板碾过一道，21米多长的钢板弯曲着伸向了房顶。“那时我按在电钮上的手直抖，身后站了一圈领导和技术员我都没看见。”脸色惨白、直出虚汗的吴新，记住了配合他的焊工们。“每卷成一个筒节，黄春林他们要及时进行点焊。筒节近300摄氏度的余温把他们的安全帽烤变形了，揣在兜里的手机烤成了‘烧饼’。”

吴汉忠改进了电磨头、设计了新型升温工具；进刘永健改进筒节校圆方法，大大提高了效率；王云军解决了超厚焊缝检测中因X散射线干扰检测质量问题；程磊成功解决了管板、大环缝热处理和重大部件定型问题；冯志强解决了设备出厂的吊装方法问题；焊接专家认真研究，解决了管头焊接技术问题

他们和总部领导、专家一道，成为中国由装备大国向装备强国迈进的见证人和实践者。