双带极堆焊系统在加氢反应器制造中的改进和应用

摘 要：加氢反应器作为石化行业的关键设备，反应器的工作介质具有严重的腐蚀性，所以内壁均需要大面积堆焊不锈钢层，从而实现容器的耐腐蚀性能。而且国内基本上采用双层堆焊来保证反应器的耐腐蚀性能，虽然通过开发新型的堆焊材料和堆焊工艺，单层堆焊技术逐渐在加氢反应器堆焊中得以应用，但是由于加氢反应器吨位大，内壁整体均需要堆焊，仍然需要大量时间在堆焊上。针对此种情况，为了加快技术进步，提高生产效率，通过对原有单带极操作系统进行改进，实现双带极埋弧焊。

关键词：加氢反应器；双层堆焊；石化行业

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.028

1 产品基本概况

产品筒节的基材为12Cr2Mo1R，厚度δ=70mm，内径Φ=2000mm ，筒节长度3500mm。

2 焊接材料及参数

在保证耐腐蚀层的化学成分和耐腐蚀性等性能要求及满足焊接工艺评定结果的前提下，为了更快的提高生产效率，堆焊层采用单层堆焊，堆焊层厚度4.5mm。焊材采用日本WEL不锈钢焊材，焊带牌号WELESS309NBL，焊带尺寸75×0.4mm，焊剂牌号WELESBF-1S。

焊接参数见表1。

3 原带极堆焊系统设备结构概况

整套带极堆焊系统由焊接操作机，带极堆焊机头，电气控制系统等几部分组成，其中焊接操作机由立柱（包括提升机构、滑座部件、立柱回转、防坠落保险装置及配重部件）、横梁、气动/手动锁紧装置、行走台车等部件组成。

横梁安装在滑板上，可沿滑板伸缩，速度无级可调，横臂伸缩采用齿轮齿条传动，低速扭矩大，滑板安装在立柱上，可沿立柱升降，速度无级可调，并设有防坠落保险装置，发生故障时，可防止横梁下坠。立柱安装在底座的回转机构上，可在底座上回转，回转采用交流电动机驱动，回转角度为±180，回转装置具有超范围机械挡块和气动/手动锁紧装置。回转机构采用回转支承机构，回转平稳，防倾覆能力强，确保了立柱的稳定性。

立柱导轨为整台设备的安装基础，具有很好的刚性，配重在其内部升降，结构紧凑美观。立柱回转装置的减速箱及传动齿轮、电机、气动夹紧装置及设备电缆等方便维护、有合理的检修维修空间。立柱、横梁导轨采用方形导轨，保证了横梁在伸缩和升降过程运行平稳横臂是焊接机头的载体，采用优质钢材焊接而成，具有良好的刚性，所有导轨精加工而成，导轨采用方形导轨，保证了导轨的高精度及耐磨性，运行平稳。滑板通过四个定位导向轮在立柱上移动；其余四个导向轮用于固定横臂，可使其水平移动。其中两个导向轮采用偏心轮固定，可用来调节移动间隙。

操作机的台车内轨距为2500mm，双驱动两轴行走。采用交流电机驱动，操作机台车的移动速度无级可调，行走匀速稳定，无打滑、冲击、抖动现象。

4 原堆焊系统改进方案

为了提高筒身堆焊不锈钢的效率，经过深入系统的探讨研究，发现可以通过对单带极操作系统进行改进升级，设计横梁小车装置，此外还需要：苏多凯公司125-ES1-300型带极堆焊机头两套，A6控制盒两个和ESAB 1600A电源两台。从而实现一台操作机上悬挂两套堆焊装置，从而实现双带极埋弧堆焊。效率可提高一倍。见示意图1。

首先设计横梁小车，将小车安装在操作机横臂的导轨上，驱动方式为齿轮、齿条，齿条与操作机横臂齿条共用。两小车可分别控制，也可联动控制，小车行走速度1-1000mm/min。小车安装有双向电气限位，保证小车之间，小车与横梁拖板之间不发生碰撞。

带极堆焊小车采用交流伺服电机驱动，可实现精确移距功能。在PLC集中控制系统的控制下，可实现两台小车同步移动，也可单独移动。控制系統可与滚轮架上的编码器通讯，实现设定周长自动移位功能。

此次改进采用的是一个操作机上悬挂两个堆焊机头，两个机头为单独的控制系统，分别配备了电源，控制盒及相应的一次线和二次线。焊接过程中，双带极堆焊机头同时起弧焊接，可以采用操作机横梁的横向移动，带动两个带极机头同时移动。由可以两个小车同步移动及单独移动。

5 改进结果

通过本次改进，实现了双带极同时堆焊，焊接过程稳定，焊缝高度符合要求，焊缝无咬边，压倒均匀，成型美观，达到了堆焊的要求，而且效率大大提高，周期缩短一半，极大的解决了生产制造周期紧张的难点，焊接质量也得到很好的保证。充分发挥了提升效率的优势，起到了很好的改进效果。

作者简介：李洪岩（1985-），男，辽宁绥中人，本科，工程师，机械员，主要从事设备技术维修工作。