典型的制造工艺程序资料.docx

1、典型的制造工艺程序资料典型的制造工艺程序一、 序言压力容器根据其用途和结构分类是多种多样、五花八门的，难以制定一个统一的普通适用的制造工艺规程，但是根据常用的压力容器，从制造角度仍可分为下列几大类：1、 容器类，包括贮槽、贮罐、快开容器等2、 反应器类3、 塔器类4、 换热器类，包括余热锅炉、空气冷却器、制冷设备等；5、 超高压容器类，包括超高反应器、临界箤取器、深海探测容器等。要认真研究各类压力容器的制造过程和检验程序，必须掌握各类设备的具体结构、材料和制造厂的工艺装备、传统习惯等资料进行具体的分析，在此无法详细一一描述。本教材仅通过几个具有代表性的压力容器实例，较原则地叙述整个制造过程和检

2、验内容，以期对压力容器的制造和检验的一般的了解，并通过其学习而举一反三，逐步牚握各类受压设备基本制造工艺过程和检验程序。二、 压力容器一般的制造工作程序设计图纸审查编制材料采购说明书编制制造工艺文件(包括焊接工艺评定说明书和热处理及特殊工艺评定说明书、焊工或特种工艺操作工技能考试文件编制生产计划和检验、试验、发运计划工装准备材料采购和验收焊接工艺评定和特种工艺评定编制焊接工艺指导书焊工和特种工艺操作工技能考试下料成型零部件加工检验零部件组对、焊接检测热处理(如果需要的话)检测检验(包括无损检测)总装检验压力试验气密试验或泄漏检测清洗、吹干总检油柒包装发运售后服务。三、 加氢反应器的制造和检验(

3、以板焊式为例)1、 加氢反应器是一种典型的受压反应器，它的制造过程和检验方法几乎包括了所有受压容器的全部内容。通过了解其制造过程和检验方法基本上就掌握了所有压力容器的制造工艺和检验方法。2、 制造过程及检验内容见图1。3、 制造和检验的详细说明3.1容器封头通常采用4片碟瓣并以子午线(经线)焊缝组焊在一起，每一片球瓣都是采用水压机高温热压成型的。然后进行正火和回火热处理。坯料通常是由热轧装态供货的。每一片坯料都应留有足够的余量，允许热压以后，正火后的取样，以及修复拼焊坡口。每一个封头都有一件用锻件制成的具有自身开孔补强的大接管。接管与封头采用双面焊缝连接，而封头的中心位置即顶部为一球罐。球罐与

4、球瓣组成的“桔皮”部分直接焊在一起。考虑到封头切线处的厚度与筒节之间的厚度有差别，因此必须按规范的要求进行削边。(详见GB150、附录D或ASME.div.1 Fig UW-13.1 Heads Attached to Shells(contd) (see Table UW-12 for limitations)P120要求封头的中心线与筒节的中心线之差1/2(tn-ts)，tn为较厚厚度，ts为较薄厚度。削边长度3Y。Y为较厚者与较薄都连接的单面厚度差(取较大者)。3.2 上、下封头的制造和检验程序(假设材料21/2Cr-1Mo)（1）板材验证和钢厂试验报告审查(轧制状态板，检查钢厂试板经受

5、最大温度和最小温度下的模拟热处理后的机械性能，包括冲击韧性；如果需要，制造厂要进行复验;（2）球片坯料划线。应留有适当裕量，以便切取热压后正火热处理的机械性能试料;（3）预热200，手工或数控自动切割机上氢气切割下料；（4）进炉加热到920940，保温时间按每25mm（寸）30分钟计算；（5）-（6）在水压机上热压成形，并在空气中冷却到200左右，再送进炉子内进行正火热处理92020、保温30分钟每英寸（25mm），然后在静止空气中冷却；（7）用球壳样板检查成形后的球瓣曲率半径；（8）送沪进行回火热处理。加热到630650，保温时间按每英寸（25mm）30分钟计算。如果需要的话，为了获得正确的

6、形状，可在压力下保温。加热速率应在56/小量，地静止的空气中冷却；（9）最后尺寸检查；（10）-（11）划出多余的尺寸线，并在预热200切割；将一块试板送到试样加工车间，按标准要求进行加工；另一块作为拼焊试板；（12）材料试样送到实验室进行检查。材料试板将要经受模拟热处理（热处理数按容器制造厂的要求），机械性能试验结果必须符合球瓣进炉消除应力前的性能；（13）准备封头拼焊试板。由封头压制瓜片经热处理后留下的另一块试板制成；（14）装配球形封头瓜片+焊接产品试板（上、下封头同样焊接工艺和焊接材料可作一块）；（15）预热所有装配焊接用的挡块点，加热温度250（如果采用普通碳钢挡块，则必须采用预堆焊

7、）；（16）检查焊接工艺和产品冲击试验；（17）预热250并在外坡口焊接；焊接可以在变位器上采用自动多道埋弧焊工艺，或取决于工艺过程，采用手工焊（SMAW）；（18）-（19）背面用风铲机挑焊根或盘到砂轮打磨焊根。进行根部磁粉检测（MT），最好采用150以下的热态干粉检测，（见JB4730.4xxxx. 4.5干法）；（20）预热250并进行反面焊接。重复按（15）-（19）的操作完成封头的所有瓜片的组焊工作；（21）中间热处理。温度在620600，保温时间T/50h（尺寸检查和可能校正在200）；（22）超声波检测（UT）和修补（如果需要的话）。修补后仍应预热250300，保温8小时，再冷却

8、到室温。在重要的修补（可某些修补长度超过总长的10%，应进行中间热处理600620T/50h； 超声波检测应在正反两面进行。（JB4730.3xxxx）.（23）x-射线检测（RT），可采有电子回旋加速器或Co60并带特殊屏蔽物；（24）-（25）内表面的喷砂和打磨（如需要的话），宏观检查（VT）；（26）加热150，内表面进行自动埋弧带极堆焊。堆焊两层，正常厚度应为6.4mm，并且在距离表面3.2mm的堆焊层内的化学成份分析必须满足要求；第一层堆焊材料为309L，第二层为347L；（27）-（28）内表面喷砂或用不锈钢丝刷刷并进行表面100%渗透检测（PT）；（见JB4730.5xxxx）（

9、29）超声波检测堆焊层厚度和抽查10%-30%堆焊层交界处的接合状况；（30）采用机械的和电子的两种方法检测堆焊层厚度，并进行堆焊焊层化学成份分析；（31）按照Delong图进行铁素体含量检查（最小4%，最大10%）；（32）中心接管焊接坡口机械加工，在搪床或立车上进行；（33）-（34）侧向开孔划线并氢气切割（应预热），开孔位置检验；（35）打磨或机械加工侧向坡口；（36）沿开孔周围160mm范围内进行超声波检测（UT）（JB4730.3xxxx）；（37）焊接坡口表面进行磁粉检测，采用直流磁化圆棒电极（MT）（见JB4730.4xxxx）；（38）装配接管（注意按（15）的要求）；（39）

10、检查接管的位置；（40）检查焊接工艺（手工焊或自动焊）；（41）预热到250，焊接外坡口焊缝。采用手工焊，但也可以采用自动氩弧焊或埋弧焊工艺；（42）-（43）焊缝背后用风铲铲焊根或打磨焊根，并进行热法磁粉检测；（44）预热到250进行反面焊接；（45）中间热处理600620，保温T/50h；（46）超声波检测和修补（如果需要的话）；（47）x射线检测。采用直线回旋加速器或Co60；（48）接管与封头之间堆焊层的“连接”。采用手工堆焊，最少两道，第一道309L，第二道或以后各道采用347L；（49）“连接”堆焊层化学成份分析；（50）铁素体检测（最低4%，最高10%）；（51）采有机械的和电子

11、的两种方法测定“连接”堆焊层厚度；（52）渗透检测“连接”堆焊层表面；（53）重复操作（48）-（52）完成所有接管堆焊层与封头堆焊层的“连接”堆焊层工作；（54）在立车上加工封头与筒节组焊的环缝坡口；（55）采用直流磁化圆棒电极对环缝坡口进行磁粉检测（MT）（JB4730-xxxx）；（56）综合检验。汇总所有检验和试验报告。将上、下封头部件送交下道工序，与筒节组合。3.3筒节一台加氢反应器将由许多筒节组成。每一个筒节都有一条纵向焊缝。每一块板料应有超出所需周长预卷直边余量，各长250mm。这些附加的直边长度可以作为材料试板、焊接工艺评定试板和焊工考试试板，以及产品焊接试板等。冷卷筒节可用正

12、火状态供货板，热卷筒节则需热轧状态供货板。每台反应器（在正火和回火之后）将从一个筒节中抽取一个焊接试板作母材和焊缝金属的机械性能试验。这件试样应与筒体一样经受机似的热处理，以预测容器的制造效果。制造过程如下：3.3.1单件壳体筒节的制作（1）板材验证+钢板试验报告审查。必要时应进行复验；（2）在热态下预压头（在卷板机或水压机下进行）。如果卷板机或水压机能力足够，则可冷预弯头（如有可冷弯160mm卷板机时）；（3）-（4）划线，氢气切割机和机械加工去除直边；（5）纵向焊缝坡口表面磁粉检测（JB4730.4-xxxx）;（6）-（7）温卷（600）、热卷（920）或冷卷成形，用样板检查曲率半径；（

13、8）装配产品焊接试板。在纵焊缝延长部位，数量按技术规范；（9）装配用焊接挡块的所有焊点应预热到250。（如果用碳钢挡块，必须采取过度堆焊，堆焊金属应为2 1/2Cr-1Mo）；（10）检查焊接工艺。检查焊丝和焊剂，检查焊接参数；（11）纵缝预热达到250后焊接。采用自动多层埋弧焊工艺（最好采用窄间隙焊）；（12）用风铲挑焊根或打磨焊根，并采用直流磁化圆棒电极进行磁粉检测，采用红色或黑色磁粉；（13）背面焊接（预热到250）；（14）进炉加热到920进行正火热处理。加热速率从250开始为56/W；保温时间为30分钟/25mm(寸)，出炉后浸入水中急速冷却到300；（15）进炉中加热到630650

14、进行回火热处理。保温时间30分钟/25mm（寸），加热速率56/h。在静止空气中冷却；（16）温热状态下在卷板机上进行圆度校正（本操作类似于（15）（17）尺寸检查、圆度检查。按ASME规范、GB150或工程标准要求；（18）超声波检测和修补（如果需要的话）UT*每台设备至少有一个筒节带有正火状态下的试板。（19）射线检测（RT），采用直线回旋加速器或直线加速器，（底片采用Kodak AA或天津N-、-C型T3-JB4730.2）（20）送试板到物理试验室检查。试板应是进行过消除应力的。热处理次数按热处理循环所预期的最大要求数。检验结果应符合筒节进入下一操作程序之前的要求；（21）-（22）去

15、除临时附件，打磨和进行磁粉检测焊接处的周围边域；（23）-（24）筒节表面打砂；如果需要的话进行打磨，宏观检查；（25）内壁带极堆焊。二层堆焊，第一层堆焊后要进行中间消除应力热处理；两层堆焊的正常厚度应是6.4mm(1/4”)，第一层309L，第二层347L，应确保表面以下3.2mm的化学成份满足要求；（26）-（27）表面用不锈钢钢刷刷，并进行渗透检测（JB4730.5-xxxx）;（28）堆焊层的抽查化学分析（在靠近筒节端部，用于手提钻钻孔）；（29）铁素体食量检测和堆焊层厚度检验；（30）堆焊层表面交界处（带极道与道之间）10%超声波检测；（31）划线。划出内件支撑圈的位置线（用于支撑分

16、布板的支撑圈），在堆焊2 1/4Cr-Mo支撑圈处预热达到250，第一层堆焊后磁粉检测（MT）；（32）进炉加热到640-620保温T/50h进行中间热处理；（33）支撑圈堆焊处进行射线检测和磁粉检测；（34）-（35）在立式车床上定位和加工支撑圈堆焊区，并进行磁粉检测；（36）划线，划出环向坡口，在立式车床上定位并加工出环向焊接坡口；（如果是采用窄间隙焊，坡口角度必须按窄间隙焊要求加工）；（37）焊接坡口采用直流磁化电极棒进行磁粉检测；（38）紧急修补时的零件应保持温度250300 8小时，然后冷却到室温，不必需 间热处理。在重要的修补场合（修补焊缝超过总长的10%时。要进行中间热处理，加热

17、到600，保温时间T/50h。修理后修补的表面两边用超声波检查，超过规定厚度应进行射线检测。3.3.2两个筒节的组焊（1）组对两个筒节的环焊缝。按ASME cod. Section div.2，两筒节的纵缝最小应错开5倍筒节厚度；（2）加热所有焊接用挡块装配点达250。(如果采用碳钢挡块，应采用过渡堆焊)，过渡堆焊采用2 1/4Cr1Mo焊缝金属（3）检查直线度和错边量；（4）检查焊接工艺；（5）预热250；（6）焊接外坡口。采用自动埋弧焊工艺，最好采用窄间隙焊；（7）（8）背面清焊根并进行磁粉检测（热法），采用DCprod.（9）背面预热到250焊接；（10）去除临时附件（挡块）并进行MT。

18、附件焊接周围区域，如果需要的话，要进行修补；（11）中间热处理加热到600，保温T/50h；（12）环焊缝内外表面和修补处（如果有的话）UT；（13）RT（采用Co60-胶片为KodakAA、天津II型，铁屏蔽）或直线加速器;(14)（15）在环焊缝周围带状区内外表面打磨并进行宏观检查；（16）预热150；（17）用手工堆焊环焊缝位置的连接区。至少二层，要求确保表面以下3.2mm堆焊层的化学成份符合要求。第一层309L，第二层347L；（18）（19）100%用不锈钢丝刷刷，并进行渗透检测（PT）；（20）堆焊层抽点进行化学分析；（21）堆焊层厚度检测（点）和铁素体检测；（22）搭接处检验（抽

19、5%）；（23）预热150，堆焊内件支撑圏。二层，第一层309L，第二层347L；（24）（25）100%打刷和渗透检测（PT）；（26）抽查化学成份（对堆焊层）；（27）铁素体含量检测，堆焊厚度检测和搭接状况检验。3.3.3用于壳体底部裙座连接的锻造环与底封头组焊（1）锻件环采购和验收。审定锻造厂试验报告，必要时复验；（2）粗加工上下表面；（3）超声波检测UT（按JB4730-2000）（4）进炉进行模拟的热处理；（5）加工切取机械性能试样；（6）送物理实验室进行机械性能试验；（7）按图纸尺寸精加工；（8）表面进行磁粉检测（MTJB4730.4-xxxx）；（9）检查焊接工艺；（10）（11

20、）预热到250；焊接锻件环与底封头连接焊缝。采用多层埋弧焊工艺（预热温度250）；（12）焊根打磨；（13）磁粉检测（热法）；（14）（15）背面预热到250；焊接；（16）中间热处理加热到600-620，保温T/50h；（17）焊缝超声波检测（UTJB4730.3-xxxx）；（18）焊缝x射线检测（RTJB4730.2-xxxx）。（送去内壁带极堆焊）3.3.4容器部件的组焊（1）重复操作3.3.2中（1）（22），使整台容器组合成两大节。包括上下封头；（2）保温支撑垫板处堆焊。堆3层（AISI308L，或21、4Cr-1Mo或1NCONEL182）；（3）打磨圆滑过渡；（4）渗透检测PT

21、（JB4730.5-xxxx）；（5）化学分析；（6）焊接支撑垫上的外部附件；（7）外焊缝进行磁粉检测和尺寸检查；（8）焊接内部附件；（9）渗透检测和尺寸检查；（10）尺寸检查包括下列内容：a) 测量4处直径（每一处450）；b) 沿反应器外壁母线测量垂直度；c) 按00-900-1800-2700四个方向测量并作标记；d) 开放端的不圆度。（11）检查外部附件和内件的位置；（12）在炉内进行最终焊后热处理。加热到680700，最大加热和冷却速率在250以上为56/h。保温时间按规范要求（ASME.div.2.1h/in(25mm)），超过5寸（125mm）的为5小时加15分钟5寸（25mm）

22、；（13）所有受压焊缝重作UT。3.3.5最后总装和试验（1）容器两大段组配；（2）加热所有装配挡块的焊接点到250；（3）检查不直度和环缝错边量；（4）检查焊接工艺；（5）预热到250外坡口焊接。采用多层埋弧焊，最好采用窄间隙焊；（6）（7）焊根预热到250并焊接；（8）背面预热到250并焊接；（9）焊后预热250最少保持24小时；（10）环缝内外表面进行100%UT；（11）环缝RT，采用直线回旋加速器或直线加速器；（12）（13）环焊缝周围内外表面环带打磨，并进行宏观检查；（14）预热到12020；（15）环缝内壁连接处手工堆焊（第一层309L，以后各层347L）；（16）（17）堆焊层

23、用不锈钢丝刷刷并进行渗透检测；（18）化学成份分析（取两个试样）；（19）铁素体检测；（20）堆焊层厚度和接合率检查（抽查5%）；（21）按指定的方法（电加热）进行局部最终焊后热处理。加热温度680-700。最大加热和冷却速率为56/h。保温时按规范要求，（ASME.div.2.1h/in(25mm)），超过125mm，每增加25mm（寸）增加15分钟，热电隅应附在容器表面；（22）对所有受压件的焊缝重作UT；（23）用手提硬度计测量硬度（225HB）；（24）总检查。汇总所有试验、检测报告、检查试压规程；（25）准备安装所有接管盲板，准备压力泵和清洁水源（要求水冲CL25ppm）；（26）封

24、闭管口。安装压力表（压力表量程应1.5倍试验压力）和排气管。排气管应放在容器的最顶部；（27）灌水。当排气管排出水后，抽出排气管，将放气口封闭；（28）开始打压，进行压力试验：a-检查水和金属温度（金属温度应不低于27）；b-检查CL含量25ppm ；c-压力应经过计量单位校验，在有效期之内；d-检查升压速率和保压时间（6hr）；e-检查是否泄漏。（29）试压完成。放水并吹干；（30）所有受压焊缝重新进行MT；（31）所有受压焊缝重新进行UT；（32）最终尺寸检查；（33）内件搭板装配；（34）检查铭牌并打钢印；（35）检查最终文件，包括水压试验报告和交货清单；（36）发运的最后准备工作，包括

25、外表面喷砂并油柒（富锌涂层作为底层，总厚度为75m（3mils）；（37）所有接管口采用橡胶垫和盲板封闭紧固，内部充氮（2psi.g）0.03MPa保护。四、更管式甲醇合成塔的制造过程和检验程序列管式甲醇合成塔既是一台管式反应器，又是一台典型的列管式换热器，以此作为例子，可以了解列管式换热器的制造过程。1、 制造工艺流程见图1；2、 主要零部件的制造说明欠附件1。阶梯冷却试验（SOCALNO.1）最大模拟热处理温度：材料2 1/4Cr-1Mo-1/4V235mmMax.PWHT 7051426h+2小时Min.PWHT7051426h-2小时104mm材料2Max.PWHT69020（810）

26、h回火参数PT（20logt）103P20.2-20.5T回火热处理的温度o/cT回火热处理温度为T时折合出的保温时间LogtT/ T logt+20(T/ T-1)制造过程中的不同温度的回火CrMo钢的回火脆性破坏问题CrMo钢长期在375575温度范围内工作或在这一温度中缓慢通过，材料将产生韧性下降的现象。这一现象类似于回火处理，故称回火脆性。对CrMo钢来说，随着钢中Cr、Mo含量的提高，其它元素（硅、镍、磷、锡、锑、砷等）的增加钢的回火脆性量提高。回火脆性有这些特点：（1）可逆性，即发生脆化的材料重新加热到600以上，并采取快速冷却措施，材料的韧性可以恢复;（2）可消失性，即已脆化并存

27、在间间裂纹的材料。同样在上述过程后，裂纹可以消失。以上所述表明，回火脆性是CrMo钢的特性，在加氢反应器中不可避免。经过大量的实验和研究，针对回火脆性的各种因素，在实际制造过程中和使用过程中，一般采取以下措施：（1） 控制原材料中有害元素，综合反馈在控制2个系数：J系数：J（Si+Mn）(P+Sn) 150%X系数：X（10P+5Sb+4Sn+As）10-220PPmJ系数反映了材料回火脆化倾向的大小程度，J越高，倾向性越大。X系数反映了材料中有害元素的总量对材料回火脆性的影响，X越大，影响越大。目前国内已生产出了J、X系数满足以上要求的锻件（J70.5,X=11.56，第一重型机器厂，Mn/

28、S=52730）。但钢板仍需进口。某厂在向国外订购钢材时，对J、X系数：J100%、X15PPm的更高要求。厂方提供的质量说明书中J29%、X5PPm，远远优于产品技术条件规定的指标。（2） 控制CrMo钢焊缝同样存在着回火脆化问题，焊缝金属的抗回火脆化性能与焊材本身有关，同时也与焊接工艺参数、焊接冶金过程有关，因此，采用控制钢材料化学成份的办法还不足以控制焊缝的抗回火脆性。研究表明J系数、X系数不适用于焊缝金属，因此，目前对焊缝金属一方面要求控制X系数外，另一方面采用以下关系式控制：VTr54+2.5VTr5438式中：VTr54经最小模拟焊后热处理（min.PWHT）的V型缺口试样冲击吸收

29、功为54J时的对应温度；VTr54以最小模拟焊后热处理加阶梯冷却（步冷）热处理后V型缺口试样冲击吸收功为54J时的温度增量。采用此关系式进行判断的具体方法为：第一步：准备两块足够大的焊接试板（即每块需截取3824件冲击试样）；第二步：两块试板同时进行最小模拟焊后热处理；第三步：处理后其中一块按-80、-60、-40、-20、-0、20、40、60八个温度进行V型冲击试验（每个温度下3件试样），整理数据后可得出图2曲线B，其中也必有一点对应54J的温度值b，b与a值的温度差值即为VTr54；第四步：把a、b代入上式，即可判断该式是否成立，如成立，则说明焊材及焊接工艺参数选择合适，左边值与右边值相

30、差越大，说明选择越合理，反之则不合适。对母材的控制方法与焊材之样，所不同的是试样直接在线材上截取。a VTr54 b（3） 操作时尽量采用热态开、停车（4）控制应力和升（降）温速度参考资料1、 Typical Fabfication Assembly and Inspection Sequence Belleli S.P.A, Italy2、热壁加氢反应器技术文集中国石化总公司规化院设备处1987.103、中日焊接技术交流资料郑承炎胡具日言等编译中国石化总公司供应制造公司4、Sandvik Welding Handbook Sandvik AB-Sandviken-Sweden 19775、压力容器 2003.5.66、第五届全国压力容器学术会议论文集中国机械工程学会压力容器分会2001.9南京7、第五届全国压力容器学术会议专题报告集中国机械工程学会压力容器分会2001.9南京8、ASME.div.22001版9、GB150-199910、锅炉压力容器及压力管道无损检测JB4730-xxxx（送审稿）11、压力容器用钢锻件JB4726-4728-200012、钢制压力容器焊接工艺评定J