催化裂化反应器筒体排版图的绘制.pdf

rquipment&Installation装置与安装催化裂化反应器筒体排版图的绘制张敬华南京宇创石化工程有限公司江苏南京2 1 0 0 33摘要根据催化裂化反应器规格尺寸大、变径、大开孔、异形开孔多、镶板补强等特点，详细介绍了反应器筒体排版的难点及关键点，并提出针对性对策和措施。以最大限度减小焊接应力及焊接变形，节约材料、降低成本、经济实用，并且排版美观、便于组装，符合设计及现场使用要求，也为其他类似大型关键设备排版提供有益借鉴。同时，本设备排版原则及经验也可供一般压力容器排版参考。关键词反应器简筒体排版开孔应力集中中图分类号TE682文献标志码B文章编号1 6 7 2-9 32 3(2 0 2 3)0 7-0 0 6 1-0 51设备简介催化裂化反应器是某石化公司炼油结构调整项目280万t/a催化裂化装置的核心设备。该设备直径大，易变形，材料要求严格，所有经热成型和焊后热处理的Q345R/Q245R钢板，经模拟热成型工艺和最大焊后热处理（1 2 h模拟）后的力学性能应满足GB/T713-2014要求。板材需要到钢厂专门订制，生产周期长。该设备有大直径管口与筒体焊接（例如M3装卸孔，公称直径DN2300），制造难度高，斜插管数量多（例如件32 筒体上分布5个)，个别斜插管所在筒体开孔复杂（例如件32 筒体上N8圆台形斜插管开孔），大开孔处筒体采用超过筒体壁厚30 mm镶板嵌人。综上所述，排版图绘制一定要准确，一旦出错，材料需重新采购，不但造成不可估量的经济损失，还会给工程进度带来巨大影响。该催化裂化反应器的主要参数见表1,结构见图1。2筒体排版依据及规则2.1绘制排版图依据绘制排版图依据包括设备装配图、零部件图、管口方位图、内件图、GB/T150、T-E Q 0 51 0 8 5C-2 0 2 2 催化裂化表1 设备主要设计参数和结构特点项目参数设计压力/MPa(G)0.386设计温度/350（壁温）工作压力/MPa(G)0.25工作温度/530/520介质反应油气、催化剂保温材料衬里直径高度/mm9600/7400/520035235壳体厚度/mm28/48/30/42/28/36容积/m31749金属总质量/278.12泄露试验要求开工气密主体材质Q345R(正火)装置三器免除耐压试验技术条件、技术协议、中国石化物资采购技术标准碳钢、低合金钢制压力容器采购技术规范SPTS-EQ04-T001G B/T 2 51 98-2 0 1 0 压力容器封头、TSG21-2016固定式压力容器安全技术监察规程。2.2排版图内容排版图应包括度数线、筒节中径展开长度、筒体总长、筒体件号、板规格、材质、筒节编号、筒节尺寸、焊缝号、开孔中心标高及与轴线的距离、编制、审核、排版日期等。石油化工建设 2 0 2 3.7 6 1 （1 4）对于分段出厂的设备，排版图上应标注分段处人rquipment&Installation装置与安装半球形封头6 2 8M 71114EL72533件1 5筒体2 8M 71114EL67333锥体48简体3 0锥体42裙座2 6-简体2 8件32 筒体8.36D175028EL44852椭圆形封头2 8图1 催化裂化反应器结构图2.3排版规则对需拼焊的封头、筒体、变径段、裙座及结构复杂的配件等应进行排版。排版前，需掌握以下规则：(1）熟悉图纸，根据图样及实际材料规格进行排版；(2)应使板材轧制方向与筒体的卷制方向一致；(3）同一筒节纵缝应相互平行，相邻焊缝间距的弧长应不小于50 0 mm；(4）板材尽可能长，根据装备能力也要尽可能宽，以减少环缝及纵缝数量；同时，这样排版，既减少了焊接量，节约了焊材及人工成本，又有利于开孔布置；且开孔更便于避开焊缝，距焊缝距离更远，减少应力集中，提高设备制造质量；(5）纵缝尽量布置在0、90、1 8 0、2 7 0 四条方位母线上，既美观又便于筒体组装后划线，相邻筒节纵缝在避开开孔的情况下距离要尽量远；若纵缝无法布置在四条方位母线上，则纵缝距方位母线距离尽量圆整；(6）相邻筒节A类接头间外圆弧长应大于钢材厚度的3倍,且不小于1 0 0 mm；6 化 工建设 2 0 2.7 EL78447EL73147960011$740011$5200EL468771(7）与封头相邻筒节的A类接头相互间的外圆弧长应大于钢材厚度的3倍，且不得小于1 0 0 mm；(8）组装筒体中，任何单个筒节的长度不得小于300mm;M3(9）不宜采用十字焊缝；D1230058(10）容器内件和壳体间的焊接应尽量避开壳体上EL68083的A、B类焊接接头；镶板(11）所有开孔、补强圈和垫板应避开焊缝，两焊缝中心线距离应不小于2 倍壁厚，且不小于50 mm；当垫板或补强圈等覆盖焊缝的情况不可避免时，应将焊缝磨平，并根据GB/T150.4的规定进行无损检测；（1 2）壳体排版时，焊缝应尽量少；卧式容器的纵焊缝应避免布置在容器下部90 范围内（南京宇创石化工程有限公司排版按1 40 考虑），且应避开支座垫板；塔式容器的纵向焊缝应避免布置在降液区域；环焊缝应尽量避开内部支撑件，间距应不小于30 mm；(13）筒体直径应与封头（锥体)实际直径配作，筒体EL46877展开料尺寸计算应以筒体中径为计算依据；10%600 x3D1EL43212位置。分段的基本原则：根据设备的形状特征、结构，分段线应尽量避开内件焊缝、塔壁不等厚处及材质不相同处；根据运输条件，起重能力及工艺装备的允许尺寸或合同确定分段。2.4管口标高及管口方位图排版前，不但需要掌握排版规则，而且要仔细审核图纸。根据装配图中各管口标高，记录各孔轴向位置；根据管口方位图，记录管口方位角，确定各孔环向位置；根据零件图，记录管子规格，确定开孔大小。如此，可确定管口在壳体、封头上的位置。根据内件图，可确定四圈油气阻挡圈及两层检修平台支架在筒体件1 5的位置。3筒体排版的难点及关键点以筒体件1 5及件32 为例介绍排版情况。件1 5筒体上布置一块大的镶板及一个大开孔DN2300，件32 筒体上斜插管数量多且设计有N8锥台形大接管。件1 5及件32筒体排版均有一定的代表性,且有一定难度。3.1件1 5筒体排版件1 5为反应器上段筒体，规格9600288514。此筒体向上连接SR480028半球形封头，向下连接rquipment&Installation装置与安装9600/740048,H=2538翻边锥体。画排版图时，首5846004614（46 0 0 为轴向长度，46 1 4为按中径展开长先确定筒体展开周长。筒体展开时，外侧延伸，内侧压缩，度)镶板整体补强。件1 5筒体内部有两层检修平台支架，中间层不会有变化，所以按中径展开，展开长度为支架上表面标高分别为7 1 933mm、6 6 7 33m m，支架已避开(9600+28）元=30 2 47 mm。件1 5排版图见图2。筒体纵、环向接头。件1 5筒体内部有4圈环形油气阻挡绘制0、90、1 8 0、2 7 0 四条纵向方位母线，其圈，上表面标高分别为7 30 47、7 1 0 47、6 8 6 47、6 6 2 47 mm，挡中每两条相邻方位母线间距离30 2 47/4=7 56 1.7 5mm，方圈避开筒体环向接头（标高6 6 2 47 挡圈距环向接头B12位母线排列方向按管口方位图中方位母线排列方向，为中心距离46 4mm，标高7 30 47 挡圈距环向接头A15中心顺时针。绘制L=30247mm线段，此线段为筒体环向焊接距离1 0 0 mm）。根据2.3(1 2)条要求,环焊缝应尽量避开接头B11,与方位母线垂直。B11偏移8 51 4mm，此为环向内部支撑件，间距应不小于30 mm。可见，内件在筒体上的焊接接头A15（半球形封头与筒体焊接接头，根据布置符合2.3(1 2)条要求。GB/T150.1第4.5.1.1 条，此焊接接头为A类焊接接本排版图（含镶板）最短筒节长度90 0 mm，大于头）。根据审图过程中已确定的各开孔位置、大小，依次绘300mm。未采用十字焊缝。相邻筒节A类接头间外圆弧长制各个开孔。根据钢板宽度，依次绘制B12、B1 3、B1 4环向大于1 0 0 mm。以上符合2.3(6)条、2.3(8)条及2.3(9)条接头；根据钢板长度，依次绘制A11-1A 1 4-3纵向接壳体上焊接接头布置要求。头。绘图过程中，纵、环向焊接接头需避开开孔、补强圈、以M1-4人孔为例，人孔中心标高6 7 333mm，人孔内件，且纵向焊接接头需避开相邻筒节纵向焊接接头，距距B13环向接头距离6 8 0 8 3-6 7 333=7 50 mm，人孔方位离符合标准规范规定。与筒体连接翻边锥体直径大、高度349，人孔距0 方位线外圆弧长为(96 0 0+2 2 8）元高，分1 2 等分预排版，一带制作，温压成型。锥体1 2 道A(360-349)/360=927mm。此处标注外圆弧长，因接管于类焊接接头，锥体A类焊接接头需避开相邻A11-1、设备外侧划线,测量的是外圆弧长。人孔接管外径711，A11-2、A 1 1-3筒体纵向焊接接头，且避开距离尽可能人孔补强圈规格1161/717。环向接头B13中心距大，以减小应力集中。排版图中锥体纵向焊接接头距筒体M1-4补强圈外边缘距离7 50-1 1 6 1/2=1 6 9.5mm。根据纵向焊接接头，最近距离为96 0 mm。S R 48 0 0 2 8 半球形2.3.11条要求，所有开孔、补强圈和垫板应避开焊缝，两封头由极盖1 件、中间瓜瓣9等分、与筒体连接瓜瓣1 2 等焊缝中心线距离应不小于2 倍壁厚,且不小于50 mm。南分组成。筒体与瓜瓣纵向接头最近距离9 50 mm。以上与封京宇创石化工程有限公司按不小于1 0 0 mm控制。头相邻筒节的A类接头相互间的外圆弧长应大于钢材厚169.5mm100mm，符合补强圈避开焊缝且距焊缝中心度s的3倍，且不得小于1 0 0 mm，符合2.3(7)条要求。线距离大于1 0 0 mm要求。直径2416、M3装卸孔中心标高6 8 0 8 3mm、方位另举一例装卸孔M3。M3位于镶板中心，管口中心标157，此装卸孔内径2300,壁厚58 mm。装卸孔采用高6 8 0 8 3mm，开孔大小2416，方位1 57。划线时，需测0270W73147斜向上45DN20J14-22827641009070383J13-32823008549W68083927711,2823005967W65783-2811509767w64633180286519382827649767J12-6J13-1M358.90046142823008549J12-5582800461412416件1 31950J12-12823009840J11-10L2A15M1-3P3P2P815170711J14-312-B212-B1J12-425.9004614-J11-22811501039030247图2 件1 5筒体排版图T3-113792841938一2359J13-22823008549J12-22823009840J11-328115010090石油化工建设 2 0 2 3.0 7|6 3斜向上45DN202107J14-128276410390B14()198B13B12B11Erauiment&ulnstalation装置与安装量1 57 距1 8 0 方位线外圆弧长。此处外弧长为(9600+258)元(1 8 0-1 57)/36 0=1 9 50 mm。因M3位于镶板上，故计算时选择筒体厚度58 mm。镶板规格58 46004614，滚板机滚制钢板最宽31 0 0 mm，钢板4600mm超宽，故采购2 张钢板，中间排板58 2 8 0 0 4614,两侧均排板58 90 0 46 1 4。开孔2416避开环向接头1 2-B1、1 2-B2，开孔边缘距环向接头中心距离1400-2416/2=192258,符合2.3(1 1)条要求。J12筒节由两种壁厚钢板组成，排版比较特殊。J12-1,J12-2 和JJ12-3=9840+9840+5967=25647mm，此3张板围成筒节角度25647360/30247=305.25。镶板J12-4围成筒节角度4614360/(9658 元)=54.7 5。30 5.2 5+54.7 5=360，所以4张板合计围成一个筒节。镶板58 46 0 0 46 1 4中心有一DN2300大开孔，镶板排版时纵、环向接头需避开大开孔，以减少应力集中。又由于46 0 0 高钢板超出滚板机滚制能力，因此镶板需拼焊。镶板与件1 5筒体连接处环向接头如何布置呢?最优布置为镶板上、下两端与件1 5筒体环向接头重合，既符合排版规则，又美观、节约板材，同时易于组装时镶板嵌入。3.2件32 筒体排版件32 为反应器下段筒体，材质为Q345R正火，规格5200364710。此筒体向上连接5200286398圆柱形筒体，向下连接EHA520028(27.7)椭圆形封头。画排版图时，首先确定筒体展开周长，筒体按中径展开，展开长度为（52 0 0+36）元=1 6 449mm。绘制0、90、180、2 7 0 四条方位母线，其中每两条相邻方位母线间距离1 6 449/4=41 1 2.2 5mm，方位母线排列方向按管口方0V49562V4785213253630008224V4485264 油化工建 2 0 2.7 位图中方位母线排列方向，为顺时针。绘制L=16449mm线段，此线段为环向焊接接头B1，与方位母线垂直。B1偏移47 1 0 mm,此为环向焊接接头B3。根据审图过程中已确定的各开孔位置、大小，依次绘制各个开孔。根据钢板宽度，绘制B2环向焊接接头；根据钢板长度，依次绘制A1-1一A2-2纵向焊接接头。此段筒体内件比较少，仅8块连接板与筒体相焊，连接板与筒体焊缝已避开筒体纵、环向焊接接头，符合2.3（1 0）条要求。与件32 连接5200286398圆柱形筒体A3-1、A 3-2 纵缝分别位板长合计于2 7 0、90,A3-1、A 3-2 与A2-1、A 2-2 相隔90。与件32 连接下封头EHA520028(27.7)两道纵向焊接接头，避开了筒体纵向焊接接头A1-1、A 1-2,且距离远远大于1 0 0 mm。图3为件32 简体排版图。件32 段筒体上管口比较多，共计1 1 个管口。其中6个管口与筒体垂直正交。3个DN20小管口斜插筒体，斜向上，与筒体夹角45。管口N11圆柱形大接管DN750斜插筒体，斜向下，与筒体夹角32。管口N8锥台形大接管斜插筒体，斜向下，与筒体夹角32。以上1 1 个管口中,管口N8接管所在筒体处开孔划线比较复杂。N8小端内直径1600，锥角1 0。N8接管所在开孔轴向长度3764mm，周向弧长最长处为2 0 99mm。N8 补强圈周边等宽2 50 mm，补强圈下边缘距环向接头B1中心距离1 56，补强圈上边缘距环向接头B3中心距离2 90 mm。管口N8开孔属于超大孔,无法避开环向接头B2。G B/T 1 50.3第6.1.4条有如下规定：容器上的开孔宜避开容器焊接接头。当开孔通过或邻近容器焊接接头时，则应保证在开孔中心的2 dop范围内的接头不存在有任何超标缺陷。270180N64426J2-2IN8361710822484.926216T4-1J1-290DN20D1-2t+J2-120703617108225209919819119320B31058N6_ 426188L221T4-2M1-584$711J1-10901363000822516449图3件32 筒体排版图2070B2808十16105D1-3DN2009LDN201932-N11B1(下转7 2 页)Erquioment&lnstaltin装置与安装口比为4.2：5.8，外侧焊缝焊接完成后，要对内部进行清根。施工单位采用气刨清根的处理方式。清根后的焊缝总深度约为1 0 mm,而内侧焊缝宽度约为7 mm,此时的焊缝成型系数=7/10=0.71，从而避免在焊缝结晶过程中形成缺陷。根据现场实际情况，现场立即调整焊接坡口和清根深度，一次焊接完成7 0 4张片子（1 6 张板的所有环焊缝），RT无损检测合格6 94张，一次合格率98.58%98%，达到质量控制要求。在后续施工过程中，未再出现夹珠缺陷。6结语大型低温储罐一旦接入物料后，再发现有渗漏迹象，修复难度较大，不仅影响装置的正常生产运行，还带来了一系列安全环保、经济损失等问题。通过采取上述焊接措施,对焊接工艺进行优化,对焊缝坡口加工严格按图纸检查，对焊缝层间清理和背部清根全程管控，对焊工进行再次培训后，内罐壁板焊接一次合格率提高至98%以上，保证了焊接质量。参考文献1肖然.1 0 万m低温丙烷罐内罐组焊施工技术J.石油化工建设，2021,43(02):50-54.2杨建庭，黄礼琼，余洋.低温储罐板材焊接1 次合格率低的解决措施J.炼油与化工,2 0 2 1,32(0 5)：53-54。3陈祝年，陈茂爱.焊接工程师手册(3版)M.北京：机械工业出版社,2 0 1 8.4周慧琳.焊接技术M.北京：机械工业出版社，2 0 1 3.5李春范.不锈钢焊接及焊接材料实用手册M.北京：化学工业出版社，2 0 1 5.(收稿日期：2 0 2 3-0 5-1 2)(上接6 4页)(收稿日期：2 0 2 3-0 4-1 2)因此,N8开孔附近筒体排版符合GB/T150.3规定。N8开孔划线采用三视图结合Solidworks绘制，见图4。4结语该催化裂化反应器按照本排版图下料及进行后续制造，最大限度节约了材料，减少了焊缝长度，减少了应力集中，既降低成本，设备又美观、高质量，符合相应标准规范及技术条件的要求，也为类似设备的排版提供了借鉴。参考文献1GB/T150.1150.4-2011，压力容器.2T-EQ051085C-2022，催化裂化装置三器免除耐压试验技术条件。3SPTS-EQ04-T001，碳钢、低合金钢制压力容器采购技术规范，4GB/T25198-2010，压力容器封头。图4管口N8立体图5TSG21-2016，固定式压力容器安全技术监察规程.7 化工建退 2 3.7