0 推荐	CO2再生塔(l102E)1#、2#闪蒸给料槽塔盘技术改造 来源：中华塔器网  |  日期： 2007-9-27

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弘旭公司设备制造处 刘 旭 1 概述      四川泸天化股份有限公司co2再生塔(1102E)是美国进口的凯洛格型30万吨／年合成氨生产的主要设备之一。co2再生塔(1 102E)是合成氨装置中，再生苯菲尔溶液回收高浓度CO的主要设备。通过本次对co2再生塔的改造，将提高co2的回收率。      本次改造将取消原富液进口双套管分布器，新增1#、2#闪蒸给料槽，改造原co2再生塔富液进口的分布形式。本次co2再生塔改造的重点与技术难点是对1#、2#闪蒸给料槽塔盘的技术改造。塔盘材料为0Crl8Ni9，厚度为8mm。因为1#、2#闪蒸给料槽塔盘尺寸较大(如图1)。         受原设备人孔尺寸大小的限制(人孔内径以570ram计)，1#、2#闪蒸给料槽塔盘必须分为瓣片才能放人设备内。我们将1#、2#闪蒸给料槽塔盘分别在o3650mm，o3440mm处下料成各自的两个圆环，每个圆环分成每60。的瓣片，共6片。     这样可将1#、2#闪蒸给料槽塔盘放人设备内了，但是塔盘经过剖分后，1#闪蒸给料槽塔盘焊缝总长为15925mm，2#闪蒸给料槽塔盘焊缝总长为15817mm，并且分别具有十字形焊缝，这无疑增加了焊接的工作量与焊接变形控制的难度，怎样才能控制塔盘安装后不平度不大于8mm，这一难题摆在我们面前。众所周知，对于不锈钢0Crl8Ni9的焊接会产生较大的变形，与碳钢相比，在同样的焊接电流、电弧电压的条件下，其热导率低，约为碳钢的1／3，导热量传递缓慢，热变形增大；再则不锈钢0Crl8Ni9线膨胀系数比碳钢大40％左右，更引起加热时热膨胀量和冷却时收缩量的增加．焊后变形更加突出。为了解决l#、2#闪蒸给料槽塔盘焊接变形，保证焊后塔盘不平度不大于8mm，我们首先来分析焊接变形与应力产生的原因。 2 理论分析      从金属学中我们可知，金属在加热和冷却过程中，将会发生组织转变，从体心立方体转变为面心立方体，体积将缩小，而逆转变时，体积将膨胀。而金属的焊接过程是金属焊件自身不断地受到加热和冷却作用。由于焊接是采用移动热源进行加热，焊缝和热影响区的加热和冷却并不是均匀的进行，焊件金属各截面上的温度分布是时间的函数。图2为无限大金属焊件受移动热源加热时，在平衡状态下的温度场。(a)图所示温度场的立体图，用垂直于平板面的坐标表示温度；(b)为距焊缝中心线不同距离的纵截面温度分布图；(c)为热源不同距离的横截面温度分布图。        从上面(a)(b)(c)3个图中我们可以较为直观的看出．近热源温度较高，远离热源温度较低，金属在焊接过程中是处于不均匀的温度场中。金属焊件上某一点的温度随时间由低到高，然后又由高到低的变化，即产生了焊接热循环。不同部位的不同点．有着不同的热循环。因而金属焊件具有不同的膨胀、收缩情况，焊件中各点相互牵制、约束，使金属焊件出现了复杂的应力、变形情况。正因为焊接接头局部区域的加热和冷却很不均匀，造成了局部区域的各部分金属处于液态— — 塑性状态—— 弹性状态的不同状态，并随热源变化而变化，这就是产生焊接应力和变形的根本原因。      让我们再来分析产生焊接变形中最基本的两种变形(即纵向收缩变形和横向收缩变形，因为其余变形如：弯曲变形、失稳变形、扭曲变形等大都由此产生)的影响因素，从而得出影响焊接变形的主要因素。 2．1 纵向收缩变形      由于coe再生塔1#、2#闪蒸给料槽塔盘材料为0Crl8Ni9，厚度为8mm。首先我们根据实际情况选择合理的焊接方法和规范，我们选用手工电弧焊，采用多层多道焊。 根据多层多道焊纵向收缩量计算公式：        根据公式1可知，要减小纵向收缩量△L，可减小焊接线能量q ，而根据公式2可知① 电弧热效率Tl为常量；② 根据焊接规范可知厚度为8mm的不锈钢0Crl8Ni9，手工电弧焊，焊接电压U=22-26伏特，焊接电流I=130～170安培，因此可将UI看作常量，所以要减小接线能量q ，可以通过增大焊接速度V得以实现。(3)根据公式1也可知为了减小纵向收缩量△L，还可以尽量减小焊缝长度L。        从图3中我们可以看出，焊缝两端部位，纵向残余应力由恒定值逐渐降至零，稳定区和过渡区横截面中纵向残余应力如图3分布，由此我们可以得出，随焊缝长度的缩短，稳定区将逐渐减小，甚至消失，所以短焊缝中纵向残余应力比长焊缝纵向残余应力小，由此可知将长焊缝分段进行焊接，将会减小焊件中的残余应力，减小纵向收缩量△L。 2．2 横向收缩变形 横向收缩变形的理论计算公式：        从公式3中我们不难发现，要减小横向收缩变形量&t3，可以通过减小焊接线能量q 得以实现，根据对公式1中减小焊接线能量q 的分析，可知要减小接线能量q ，可以通过增大焊接速度V得以实现。      综上所述，我们可以得出影响焊接变形的主要因素： a．焊接规范的影响 焊接电流、焊接速度对焊接变形有一定的影响，一般来说，焊接电流、焊接线能量的增加，变形也会增加。在相同线能量下，用大电流快速焊比小电流慢速焊收缩变形小。 b．焊接操作方法的影响 大电流速摆动焊，由于焊接电流大，摆动慢，摆幅大，坡口两侧停留时问长，焊接速度慢，故线能量大，热影响区宽，从而产生较大的焊接变形，而多层多道焊，小电流，快速不摆动焊法则相反。 c．焊接长度的影响 焊缝越长，焊接变形越大。 d．结构刚性的影响 受同样大小的力，刚性大的结构变形小，焊件总是沿着结构或焊件刚性约束最小方向进行。根据经验可知刚性固定后的焊件，收缩量可减少40％ ～70％ 。 e．装配焊接程序的影响 焊件结构的整体刚性是随着装配焊接过程而逐步形成的，每一条焊缝焊接时的刚性约束大小取决于装配焊接顺序。 针对上述几种影响焊接变形的主要因素，我们在CO2再生塔1#、2#闪蒸给料槽塔盘焊接过程中提出了几种控制焊接变形的措施。 3 控制变形的措施 (1)选择合理的焊接规范 由于受客观条件的影响，根据co2再生塔设备内施工的实际情况，为了尽可能避免仰焊，我们对1#、2#闪蒸给料槽塔盘拼接处采用单面V形坡口，手工电弧焊方法，采用多层多道焊，道数为4，焊接材料选取符合JB／T4747—2002标准要求的A102焊条，焊条直径为o3．2mm、04mm。 (2)结合实际，采用合理的操作方法 8．采用从中问向两端分段退焊，跳焊法，尽可能使加热和冷却均匀化来减小和控制焊接变形； b．采用小电流快速不摆动焊，多层多道焊，来减小焊接线能量，缩小加热区来减小变形。 (3)将长焊缝分解为每段长度约为400ram左右长度的短焊缝，分段退焊。 (4)加强塔盘结构刚性 8．在焊缝垂直方向上坡口的两侧，沿焊缝长度方向增加加强筋，并在加强筋根部点焊牢固； b．将闪蒸槽壁板组对两层于塔盘上，以增加塔盘的整体结构刚性；利用上述外加刚性约束的方法来减小塔盘的焊接变形。 (5)按下列装配程序进行作业(见图4） 8．先将结构电焊点固，每隔100～150mm进行点焊，点焊长度为50mm，必须点焊牢固； b．焊缝1应在背面每隔100mm间断焊接，焊缝2也应与塔盘点焊牢固，加强筋与塔盘点焊牢固； c．所有焊缝均点焊牢固后，才能进行焊接； d．3个焊工同时在120 位置，对称焊接A、A1、B、B1、C、C1区域； e．先进行径向焊缝4的焊接，按图示顺序分段退焊，焊缝不允许在加强筋处接头； f．再进行焊缝1和焊缝2的焊接，按图示顺序分段退焊； g．最后进f』焊缝3的焊接，按图示顺序分段退焊，焊缝不允许在加强筋处接头； h．上述所有焊缝在全部焊完第一层后，才能 进行第二层焊接，焊接第二层时顺序重复．e、f、g的步骤，直至焊接完成。 4 施工后的检测 采用上述焊接措施，塔盘安装完成后，对1#、2#闪蒸给料槽塔盘不平度进行检验，检测数据如下： 5 结束语      通过采取上述几种控制焊接变形的措施，cO2再生塔1#、2#闪蒸给料槽塔盘技术改造达到了塔盘安装完成后不平度不大于8mm 的技术要求，并在CCh再生塔改造完成后的投运中，1#、2#闪蒸给料槽塔盘各项工艺技术指标均符合技改后的要求，本次对co2再生塔1#、2#闪蒸给料槽塔盘技术改造取得了满意的效果。 参考文献 1 王宽福编著焊接结构工程分析．化学工业出版社 2 焦馥杰编著焊接结构分析基础．上海科学技术文献出版 3 田锡唐编著焊接结构机械工业出版社

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