连续重整装置再生器的制造工艺

赵万里

（中国石油大庆石化公司机械厂，黑龙江 大庆 163714）

某石化公司炼油结构调整优化工程新建连续重整装置加氢裂化装置改造项目120×104t/a连续重整装置新增1台再生器（0208-R-301），再生器是连续重整装置中催化剂再生部分的重要设备，是整个装置催化剂再生的关键设备，反应后的结焦催化剂在该设备内烧焦再生。该设备在高温环境下运行，其内部催化剂处于流动再生状态［1］。

1 设备结构特点

再生器内部分为烧焦区、氯化区、干燥区和冷却区。

设备材质为S31608，规格Φ1 675/Φ2 440×20×24 300 mm，按GB/T150-2011《压力容器》、NB/T47041-2014《塔式容器》以及1011701D0208 EQ-106/N《工程技术条件》进行设计、制造、检验和验收，并接受TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》的监察［2～4］。该设备结构复杂、焊接成型及制造难度大、卷制难度大、组装精度高，为满足制造质量要求，通过制定合理的工艺方案，采取工艺保证措施，解决了如筒体成型控制、翻边锥体卷制等制造关键技术问题。设备主要参数见表1。

表1 再生器（0208-R-301）设计参数

设备结构制造有6个关键点。（1）材料到货检验及复验；（2）椭圆封头、下锥体机械加工；（3）SB-564 N06600与316H焊接；（4）筒体制造；（5）栅网到货检验；（6）内、外层栅网安装；

2 材料检验及复验

（1）该设备筒体、封头、锥壳和裙座上段等承压件用S31608钢板应符合GB/T24511的要求，钢板的表面加工类型（交货状态）为1D级（热轧、固溶处理、酸洗），并须按炉（罐）号进行化学成分分析，其结果除须满足GB/T24511规定外，化学成分还需满足含碳量（质量分数）0.04%～0.08%的要求。

（2）非承压件用S31608钢板符合GB/T3280或GB/T4237的规定外，化学成分也需满足含碳量0.04%～0.08%的要求。

（3）S31608无缝钢管应符合GB/T14976的规定，且碳含量为0.04%～0.08%。

（4）S31608锻件应符合NB/T47010-2017的有关规定。锻件应以固溶处理状态交货，且含碳量为0.04%～0.08%，锻件的验收级别按图样规定。

（5）热电偶口所用SB-564-600锻件须符合ASME SB-564 N06600的规定，以退火状态交货。

（6）热电偶口所用SB-167-600无缝钢管须符合ASME SB-167 N06600规定，以退火状态交货。

（7）该设备承压件所用S31608螺柱和螺母，材料应符合GB/T150、GB/T1220的规定，且同材质、同规格组成1批，进行550℃的高温性能试验，高温屈服强度σs0.2≥117 MPa。同时需提供580℃高温屈服强度供参考。所有与壳体相焊的零件（如保温支持圈、连接板）材料应与壳体相同，即均应为S31608，且含碳量为0.04%～0.08%［5］。

（8）焊接材料选用E316H型焊接材料。熔敷金属的化学成分和力学性能须满足GB/T983中E316H型的规定。焊接接头的化学成分和力学性能除须满足GB/T24511的规定外，化学成分还须满足含碳量0.04%～0.08%。按GB/T1954进行铁素体含量检测，其FN值应为3～8。

（9）裙座下段用Q345R钢板应符合GB/T713的规定，其使用状态为正火。

3 制造总体技术方案

针对再生器结构特点，采取厂房内分2大段预制，栅网到货后与上大段立置组装内外2层栅网，下大段按外筒体和内件部件分别预制，然后按由下向上顺序分别组装内件，最后上、下2大段在厂房内组焊成整体的制造方案。

（1）设备在厂房内分成14个部件（或组合件）进行预制，分别是：锥形封头、筒体1（分段）、冷却区内件、氯化区和干燥区内件、翻边锥体、裙座组合件、筒体2、挡圈组合件、烧焦口入口挡板组合件、烧焦区出口组合件、上封头组合件、外层栅网、内层栅网、料腿组合件、密封盘及丝网组合件。

（2）该设备的椭圆封头、翻边锥体、底部锥形封头、以及冷却区、干燥区导流椎体均采用压制结构，在材料检验合格后将板料直接发至封头压制厂商，委托封头制造厂进行压制，外协加工前应编制相关的技术文件并与封头制造厂签定技术协议，委派专人到封头制造厂全程监造，待制造完毕，将所有相关的检验资料随封头一同返厂。

（3）板材到货检验合格后，对筒体和内件分别进行下料。严格控制下料和成型尺寸。下段筒体按排版图分节预制，然后按照由下到上的顺序逐件进行焊接、无损检测，组焊接管，组装内构件等。

（4）上段部件分别预制，然后组焊上大段筒体、锥段、裙座组合件以及相应接管。

（5）2圈栅网及密封板和丝网组合件到货后进行检验、验收，到货前要做好相应的检验计划，并做好记录，其中两圈栅网检验采取立式测量。

（6）将已经组焊好的上大段筒体立置于预制好的平台上。吊装两圈栅网进行预组装，然后对外网进行切割和打磨。组焊外网和锥体，上封头与内网，最后卧置组装上封头组合件。

（7）厂房内卧置组焊上下2段环焊缝，无损检测、水压试验、酸洗钝化等。

4 组件加工

4.1 椭圆封头制造

（1）外协压制与检验。椭圆封头（件号：16）规格为EHA2440×20 mm，材质为S31608（316H），上封头采用带料加工，由封头制造厂焊接并压制成型。上封头采用δ=24 mm钢板进行拼焊，并热压成形。热压成形后进行1 040℃的固溶处理，中心开孔处切下的钢板同时进行固溶处理，固溶处理后的开孔处钢板将委托第3方进行力学性能试验和晶粒度检验。固溶处理后对焊缝进行100%RT和100%UT检测，并对焊缝内外表进行100%PT检测。封头设计直边40 mm，封头进厂后严格按GB25198-2010标准进行相关尺寸偏差检验。

（2）椭圆封头的机械加工。在封头直边段和封头的翻边上口分别进行“米”字支撑加固，使用3.5 m立式车床加工直边、过渡段、坡口、上口翻边的过渡段和坡口，在封头内表面划出内筒的安装位置线，并做好相应的记录和标识。

4.2 翻边锥体制造

翻边锥体（件号：5）规格为Φ2 440/Φ1 675×16×915 mm，材质为S31608（316H），翻边锥体采用带料加工，翻边锥体采用δ=20 mm钢板进行拼焊，并热压成形。热压成形后进行1 040℃的固溶处理，固溶处理后对焊缝进行100%RT和100%UT检测，并对焊缝内外表进行100%PT检测。翻边锥体设计直边40 mm/25 mm，上、下口同轴度要求不大于5 mm，。翻边锥体参照GB25198-2010标准进行相关尺寸偏差检验。

4.3 下锥体制造

下锥体（件号：2）采用带料加工，并提供焊材、焊接工艺评定指导书，由制造厂焊接并压制成型。下锥体规格为Φ1 675×Φ97×12×2 170 mm，钢板下料的厚度为12 mm，由封头制造厂分段冷压成型焊接整体交货。参照GB/T25198-2002进行检验和验收。

4.4 筒体制造

筒体总体制造要求：再生器设备整体分成2大段预制，并在厂房内合口最终环焊缝，然后再组焊裙座和接管等附件，设备无损检测压力试验合格后运输到现场，现场设备就位后安装2层栅网。

（1）壳体总体分上、下2大段进行预制。壳体上段预制包括设备法兰、筒体（2）和锥壳部分，其中筒体（2）规格为：Φ2 440×26×4 180 mm；壳体下段预制包括筒体（1）、锥形封头以及氯化区、干燥区、冷却区内件等组合件部分，其中筒体（1）规格为：Φ1 675×12×14 100 mm；

（2）筒体分段预制。其中筒体（1）按规格分成8节进行预制：由下向上每节下料宽度分别为：1 814、1 790、1 810、1 813、1 850、2 211、1 812和1 022 mm，根据组装顺序由下向上将1、2节组焊、3、4节组焊、6、7节组焊，第5节和第8节各自单节成型，共组成5段筒体。第1段为上封头、筒体、进料口、法兰等；第2段为法兰、筒体、裙座、锥体等；第3段为与氯化和干燥区内件相连的部分筒体；第4段为与冷却区内件相连的部分筒体；第5段为下部锥体与催化剂出口法兰部分。

以上分段目的是为减少内件安装的行程距离，使内部构件的安装尽量在分段口部位进行，大大降低了内件的安装难度。筒体内部应修磨光滑，筒体组件及其附件均要进行酸洗钝化处理。

（3）坡口加工。自动焊坡口，对于筒体（1）上口加工采用刨边机加工，坡口角度允差±3°，钝边允差1.0 mm，滚圆时用弦长300 mm的内样板检验弧度，保证筒体与内样板间隙不大于2 mm。

5 焊接控制

（1）筒节组焊严格按已评定合格的焊接工艺参数执行。焊接过程中注意层间清理，组焊成型后在滚板机上进行2次校圆及焊缝棱角的修正。

（2）无损检测：筒体（1）、（2）环缝焊接无损检验按焊接工艺卡要求执行，焊后进行20%射线检测，符合NB/T47013.2-2015《承压设备无损检测》标准要求，Ⅲ级合格。

6 内件安装

（1）内件按由下向上分成5大组合件分别进行预制，预制深度要求：各内件筒体和锥段需全部组焊成整体，内筒找圆后2端加可拆卸式支承圈，圆周均布的导向板预制后先与筒节预组对实测，尺寸修正后方可与内件相焊。

（2）对于导流锥体的上段需等其全部安装完后方可组对焊接，与下段是配装的Φ660法兰面侧向的断焊，也需等其全部安装完后进行。焊接完毕后，焊接接头打磨至平滑过渡，并清除毛刺。

（3）组装顺序。先组焊最下端1、2节成1小段筒体，组焊本段所有接管，然后将此段与最下端内件1组合件进行找正焊接，随后再组焊下锥形封头，RT检测合格后进行酸洗，合格后再组对3、4节组焊的小段；RT检测合格后，组焊内件2组合件（冷却区导流锥体），其上锥段先不组装（为方便安装人员进出），最后酸洗合格后再组对5节小段RT检测合格后，组焊内件3组合件，按此顺序直至全部组焊完成。

焊接和无损检测按焊接工艺卡执行，焊接完毕后进行20%RT检验，符合NB/T47013.2-2015《承压设备无损检测》标准要求，Ⅲ级合格。

7 栅网检验

栅网制造厂应严格按栅网采购技术协议执行，将2圈栅网整体交付并应符合总体检验要求。

（1）2圈栅网到货需检查栅网制造厂所提供的资料是否齐全，包括：材质证明书、过程检验报告、栅网安装工艺、环状检验报告、铁素体数检定报告、单点抗拉强度试验报告、再生器V型栅网安装操作和维护手册、特殊工具表等。

（2）2层栅网到货后按栅网制造商提供的实测尺寸进行复核，将测量尺寸做好记录以备后查。

（3）栅网检验关键点如下：内、外栅网和与其相接的筛孔板从顶到底全范围内作为1个组合体焊后整体交货；栅网轴缝隙平均值的最大标准偏差为0.076 mm和0.064 mm；缝隙最大值为0.89 mm和0.686 mm；缝隙最小值为0.38 mm和0.28 mm；施工现场检验最大缝隙为0.686 mm；外栅网全长的直线度偏差为6 mm；栅网表面上所有的焊接接头应打磨光滑并擦拭干净，不允许有尖利的边缘或毛刺。打磨时不得损伤栅条表面；栅网表面不得有焊接临时件留下的划痕或凹痕；栅网的垂直度，每300 mm长度的允许偏差为1 mm，栅网总长的垂直度允许偏差为10 mm；以上各项实际偏差检查数据应如实检查、记录，存档。

8 栅网安装

8.1 栅网吊装

（1）将栅网的外部运输保护木箱或帆布清除掉，并注意防止拆卸工具碰伤或划伤栅网本体表面。

（2）在厂房内用天车将栅网立式放于平台上，采用1台30 t吊车主吊并配合1台15 t吊车辅吊。主吊采用吊装横梁，防止由于吊装而使栅网上口变形，辅吊采用栅网厂商提供吊装夹具溜尾。

（3）主吊不卸钩，防止栅网倾倒，然后将栅网内部的加强环拆除掉。

8.2 外层栅网安装

（1）根据栅网制造商在栅网上的标记来确定栅网安装方位；

（2）将外栅网与再生器设备上段在已超平的平台上立置组对，栅网下端面与下锥形封头形成单面内角焊缝坡口，焊前检查对口间隙是否均匀。按栅网设计技术要求检查栅网安装尺寸偏差，并做好记录，合格后方可进行焊接；

（3）外栅网找正后组对，在四分线位置点焊，由上到下依次拆除运输支撑圈，保留最底层1圈先不拆除，测量栅网整体垂直度，要求每300 mm长度的允许偏差为1 mm以内，栅网总长的垂直度允许偏差为10 mm以内。检查合格后焊接环缝，焊接采用氩电联焊，打底焊采用气保药芯焊丝，焊接时应分区跳焊。焊缝焊后要求100%PT检测，符合NB/T47013-2015《承压设备无损检测》标准，Ⅰ级合格。检验合格后拆除最底层支撑圈。

8.3 内层栅网安装

（1）根据栅网制造商在栅网上的匹配（与支撑环板）标记来确定栅网安装方位。

（2）将内栅网立置安放在再生器锥形封头的支撑环板上（需提前预焊），实测内、外栅网间隙满足设计图样要求，按设计技术要求检查栅网安装尺寸偏差，并做好记录，合格后进行焊接。吊装上封头组合件进行预组，并与上封头内吊筒吊环进行点焊，完毕后将内栅网与上封头整体吊离，最后在滚动胎卧置找平后进行此角焊缝的焊接。

（3）筒体坡口角度允差、成型圆度允差、组对错边量等制造允差均应符合GB/T150.4-2011《压力容器》标准的要求；

（4）设备制造过程中要防止铁离子污染和磕碰划伤，在卷板时针对不锈钢材料采用专用的滚板机，滚轮缠绕麻绳等防护措施。

9 结束语

大庆石化公司炼油厂“再生器（0208-R-301）”的制造工作经过业主及公司相关检验部门的联合验收，全部满足设计所要求的各项技术指标，并交付业主现场单位已投入使用。