大型厚壁锥体成形和端部削薄技术

2021-09-25 09:37 admin
       90年代初,茂名石化乙烯改造中关键装置15 万吨/年乙烯反应器,是从意大利进口的。扬子石化乙烯改造中所需聚乙烯反应器与茂名石化引进的相比,除方位、尺寸略有变动外,主要技术参数和技术指标完全一致。在中石化有关部门的协调下,采用由意大利OFFICE公司进行技术支持和检验、由某厂进行研制的模式首次实现国产化制造。其中,大型锥体(大端直径7872mm,板厚82mm)的成形和锥体端部削薄是整台设备制造的关键技术。能否解决这一问题,关系到整个设备能否顺利制造成功。
锥体主要技术指标和特点

       20万吨/年聚乙烯反应器,共有三段锥体,分别为上段锥体、中段锥体和下段锥体。上段锥体与顶部球头焊接相连,下段锥体与上段筒体焊接相连。在石化设备上,如此大型、厚壁的锥体是不多见的,而且聚乙烯反应器是按JB4732应力分析进行设计、制造和检验的,对成形和削薄质量要求很高。
锻件
锥体成型,下料
       对于每段锥体,按圆周方向等分三片,沿母线方向切开,则每片展开。通过计算确定每片尺寸,即R、、和a值,并留拼缝焊接收缩余量和压制带头的余量(每片瓜片的两端用带头板)。将计算好的数据输入数控切割机的电脑中,由微机控制切割,工件的切口平齐。
压制瓜片

       这是有一定难度的工作。一般卷板机没有这么大的卷制能力,为此采用我厂2500吨水压机进行压制并设计了一套专用模具。根据模具的宽度,在待压制的板上沿母线方向画出等分线(等角度射线)。压制时,将两划线分别与上模两侧对齐以防止偏心。造成锥体形状不规则。压制过程中,用锥体样板不断地检查曲率,确保锥体组装一次成功。
组焊成形

       将压制成形的三片瓜片组焊在一起,形成锥体。由于锥体瓜片成形很好,组对后的锥体尺寸完全满足设计要求。
锥体端部削薄削簿方法的选择

       上段锥体与顶部球封头相连的上端部、与中段相连的下端部、下段锥体与上段筒体相连的下端部均需削薄。JB4732标准对焊接要求较高,因此首先考虑采用机械加工方法来削薄。由于锥体展开削薄 端为弧形,龙门刨不能加工,只有待锥体成形后车削。但我厂最大加工能力仅为6.5m,无法满足直径近8m的庞然大物。经进一步研究认为采取车削的方式,对锥体端部的不圆度要求极高;如果用车削 削薄的方法,有可能出现局部锥体端部车削厚度不均匀的现象。因此采用机械削薄的方案被否决而采用火焰或等离子切割的方法。
锻件
主要技术难点和解决方法
       锥体材料SA516Gr70,为普通低合金钢,强度级 别为70PS,焊接和切割性能良好,淬硬倾向不显著。但需解决以下问题:
立体切割技术,一般情况切割面是垂直于工 件(钢材)表面,容易定位,而锥体端削薄,则是立体 的,切割过程中不易将火焰热源集中到被切割面上。 易造成切割面形状不规则,尺寸不精确。
由于切割面非竖直,下面又是工件,需要解决切割过程中如何跑渣的问题,不使切割熔渣在工件上堆积污染。

       经过反复摸索,首先在锥体上画出切割线,然后依据切割线,安装并固定切割小车行走轨道,用砂轮打磨光滑,所用轨道的总长有100多米。先让割炬不点火,小车在轨道上行走,检查割嘴行走轨迹与切割线是否吻合。如果局部不吻合,用局部补焊打磨的办法调整轨道,使得割嘴行走轨迹同切割线完全吻合。对切割过程的定位和跑渣问题得到了较好的解决。切割后用砂轮打磨熔渣和热影响区,局部不符合要求的用砂轮修磨。


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