甲醇合成塔焊接结构确定及分析

发布时间：2022-11-08 08:20:03 浏览数：次

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摘要：对甲醇合成塔的结构进行分析，确定部件材质及焊接工艺要点，保证了设备的制造质量。

关键词：合成塔;焊接;结构

1 甲醇合成塔概述

采用等温变换生产方式制备甲醇的甲醇合成塔，属于三类压力反应设备，对装配成型质量要求较高，对不同部件材料的焊接、焊后热处理等技术控制严格[1]。

通过对甲醇合成塔焊接结构确定及分析，正确编制焊接工艺规程（工艺要点），提高合成塔的焊接质量，保障甲醇生产过程的稳定和安全，提高塔器工作寿命。

2 甲醇合成塔焊接结构确定及分析

2.1 塔器焊接结构分析

根据合成塔的结构特点，对主要部件的焊接情况进行分析：

①合成塔筒体内部嵌入的管板材质为δ70的13MnNiMoNbR，须双面全焊透，焊接部位厚度增加易导致管板在焊接过程发生形变，管板面层堆焊后不进行焊后处理[2];

②塔器支撑板设计构造为整圆型，故筒体的合拢焊缝应设计在筒体中间部位，筒体材质为13MnNiMoNbR，焊后处理方式为局部热处理;

③重要承压部件，在装配前逐根进行压力试验，试验合格后才能用于塔器组装;④塔器内特殊材质部件，装配前应进行光谱分析复验，确认材质无误[3]。

2.2 不同材质结构的焊接工艺

2.2.1 奥氏体不锈钢0Cr18Ni9

0Cr18Ni9不锈钢的焊接性能优良，无复杂的特殊技术要求，应用于甲醇合成塔下部反应段的防腐内衬筒。装配时要求内衬筒紧邻壳体内壁，施焊过程中出现异种钢焊接，焊前预热200～250℃，焊材为E309（φ1.2mm）全位置焊条，CO2气体保护焊接工艺，焊后200～250℃保温缓冷，降温时长2～3h。

2.2.2 15CrMoR耐热钢

15CrMoR为低合金耐热钢，组织为珠光体或珠光体加铁素体，在540℃高温下仍具有耐高温强度、抗氧化性能和持久性能，被应用于甲醇合成塔上下部的球型封头、中部的冠状封头及相关的法兰。

焊接过程中，15CrMoR的淬硬组织结构易造成冷裂纹，焊后热处理也会在成再热裂纹，需进行焊后热处理。焊前预热200～250℃。

D类焊缝材为H08CrMnSiMo，CO2气体保护焊接工艺;其他焊缝可采用埋弧自动焊，焊丝使用H08CrMoA，焊剂为HJ350。焊后200～250℃保温缓冷，降温时长2～3h。

2.2.3 壳体材质13MnNiMoNbR及连接材质20MnMo锻

甲醇合成塔承压壳体材质是13MnNiMoNbR，与壳体连接的管板和补强管材质为20MnMo锻，二者皆属于低合金高强度钢。对13MnNiMoNbR、20MnMo锻的可焊性分析，焊接过程中淬硬冷裂趋势较大，需进行焊前预热、控制焊接参数，裂纹和脆化是施焊过程的难点。

焊接工艺见表1。

焊接过程中应注意，施焊开始尽可能避免中断，若必须中断，再次焊接前进行（300±50）℃的后热处理。焊后24h内须进行消氢处理，整体焊后热处理。

2.2.4 00Cr18Ni5Mo3Si2双相钢

采用等温交换方式的甲醇合成塔，换热管材质选型为00Cr18Ni5Mo3Si2 双相钢，该类钢材在施焊过程中不易产生热裂纹、冷裂纹，焊接性能优异，焊材选用E309L，钨极氩弧焊，层间控温<100℃，其在475℃时易发生脆化，故焊前和焊后无需进行热处理。

3 总结

甲醇合成塔在焊接装配过程中，分析不同材质部件的焊接工艺要求，结合相关标准，对各类焊缝分别编制详细焊接工艺规程，并严格按照工艺执行，充分保证甲醇合成塔的焊接質量。

参考文献：

[1]李常阁.甲醇合成塔的焊接要点[J].石化技术，2018，25 （01）：185.

[2]陈亮.甲醇合成塔焊接工艺要点编制[J].大氮肥，2013，36 （04）：258-260.

[3]秦国明，董宏欣.甲醇合成塔的焊接制造[J].化工装备技术，2004（02）：41-44.