对全密度聚乙烯反应器现场组装的质量控制

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， HG 20584
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等标准， 且以其为依据， 制
施工方法、 组装顺 订施工方案 （ 包括： 施工组织、 序、 各部件的成形工艺过程、 成形方法及措施、 机 焊接要求、 质量控制体系等 ） 。 对于 具配置情况、 无损检测、 热处理、 水压试验等工序， 要求施工单 并召开多次专题会议进行论证。 位单独编写方案，
图1
全密度反应器结构
1
设备制作的难点或关键点
经对现场施工中一系列关键点的分析， 制订 的施工方案见图 2 。 2 全密度反应器现场组装的质量控制 筒节、 锥片及球封头零部件验收 该全密度聚乙烯反应器由裙座、 筒体， 锥体及
（ 1 ） 由于设备庞大、 结构复杂且设计要求严 ， 格 制作时不仅要遵循多种标准规范 ， 而且要制订 详细的施工方案以及焊缝排版图 。 该反 应 器 按《压 力 容 器 安 全 技 术 监 察 规
因反应器筒体纵环焊缝以及接管数量多 （ 共 76 个接管 ） ， 为避免出现与规范不符的情况， 诸 ： 、 、 如 十字焊缝 焊缝间距 接管管孔与纵环缝重合 需精心规划实际的焊缝排版图。 等， （ 2 ） 由于设备的结构刚性大且形状复杂， 既 要避免焊接裂纹， 又要防止部件变形， 特别是因为 现场无法校形， 过大的变形可能造成构件组装尺 寸超标， 甚至无法装配。 反应器组装过程中各部件的形状和尺寸控制 有诸多关键点， 且实施难度极大。 例如： 反应器下部的分布板 （ 它与筒体的内 径允许偏差仅为 12 mm） 需从锥体吊装入， 穿过筒 体， 安放在设备下部； 按现场条件， 筒体成形后在 故需制订合理的组装程序、 正确的 现场无法校形， 以保证既不产生焊接裂纹， 又使其尺寸 焊接工艺， 。 到位 器壁厚、 直径大且由 3 段组成的锥体成形也 是设备制作中的难点， 其成形精度要求极其严格， 因该反应器锥体需在高空完成组对， 各锥段成形 精确， 才能保证锥体整体形状。 实际上， 在反应器的现场组装的各环节都围 绕着各部件的形状和尺寸的质量控制 。 （ 3 ） 由于设备高大、 形状复杂、 壁厚差异也较 大， 如何保证热处理时的温差控制， 至关重要。 在进行整体热处理时， 保证热处理过程中的 温差控制， 防止因温差大而产生新的应力或变形 ， 也是其关键点之一。
测量项目 长度 L1 宽度 b1 宽度 b2 宽度 b3 对角线 C
组成） 。对于壳体筒节和裙座筒节的验收， 主要 按 GB 150 —1998 ， 为保证筒节成形后椭圆度以及 两个端面的水平度， 也按封头和锥体的板片尺寸 。 验收
CPVT
对全密度聚乙烯反应器现场组装的质量控制
Vol28. No8 2011
焊接变形、 防止焊接裂纹等工序分析的基础上 ， 提出相应的质量控制措施和对策 。成功地完成全密 度反应器的现场制作， 这为我国大型压力容器或同类型的全密度大型反应器的现场组焊提供借鉴 。
关键词： 全密度反应器； 现场组焊； 焊接； 热处理； 质量控制 中图分类号： TE966 ； TE973． 3 文献标识码： B 文章编号： 1001 － 4837 （ 2011 ） 08 － 0055 － 05 doi： 10． 3969 / j． issn． 1001 － 4837． 2011． 08． 011
unipol 工艺， 但其运行工况苛刻。 该装置结构为 0 引言 60 万吨 / 年全密度聚乙烯反应器是中国石油 独山子石化千万吨炼油及百万吨乙烯装置中的核 心设备。该装置采用工艺简单， 投资少 （ 比其他 工艺约低 35% ， 运行费可降低 10% ） 且不需除去 ［1 ］ 低聚物 和 溶 剂 的 美 国 联 合 碳 公 司 （ UCC ） 的 流化床反应器， 乙烯和共聚单体 （ 1 － 丁烯或 1 － 己烯） 在该反应器内聚合生成颗粒状聚合物， 循 环物通过外部冷却器除去反应热 。反应器属大型 立式设备（ 其总高达 43 m， 总重约 450 t ） ， 形状极 其复杂， 既 因 运 输 等 条 件 限 制， 只能在现场组 ［2 ］ 装 ； 又因其结构复杂， 对现场组装的质量控制 提出更高的要求。
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反应器主要参数见表 1 ， 结构见图 1 。
表1 项目 设计压力 / MPa 设计温度 / ℃ 操作压力 / MPa 操作温度 / ℃ 储存介质 容积 / m 直径 × 长度 / mm × mm 壳体厚度 / mm 单台重量 / t 水压试验压力 / MPa 筒体板材 锻件
3
设备主要设计参数和结构特点 参数 2． 91 170 2． 41 /2． 48 88． 0 /44． 91 氮气， 乙烯， 氢气， 丁烯 － 1 ， 己烯及其他烃类 800 5200 / 8230 × 43592 94 ， 80 ， 60 ， 52 ， 40 约 450 3． 6375 SA516 － 70 （ 正火） SA － 350
（ 3 ） 为保证接管的标高符合要求， 需保证各 条焊缝组对具有相同的间隙和焊接收缩量 ； （ 4 ） 为防止各部件的端口在吊装等过程中变 在各部件端面 100 mm 处设置支撑。 形， 由 3 段组成的锥体， 在各锥段按施工方案各 自成形后， 为保证锥体整体形状， 在吊装前分别测 量锥体端口的内、 外周长、 环缝坡口端部的直径、 坡口内侧和外侧的直径， 并进行周密的计算， 确认 各锥段之间的组对尺寸能满足高空组装要求 。 该反应器分 9 段组装， 最终各管口的方位的 确定有难度。 为满足各管口方位及其定位尺寸， 在组焊时， 依据焊缝排版图并实测各部件的尺寸 ， 并对考虑环缝的焊接后 2 ～ 3 mm 收缩量， 确定各 根据图纸标高换算出各段的接管方 段的基准线， 从而保证开孔位置准确， 最终使各接管方位的 位， 。 偏差均在允许范围内 各部件成形合格后， 按施工方案逐步组装。 组装时除了控制环缝的错边量外， 还应重点关注 设备的垂直度。 每一段吊装固定后， 均用经纬仪 检测设备的垂直度， 确保其垂直度合格。 3 现场焊接
Quality Control in Manufacturing Fields of All － density Polyethylene Unit
ZHOU Qin － kai1 ， HU Ji － sheng1 ， WANG ZHi － yi2 （ 1． Hefei General Machinery Institute， Hefei Tong'an Engineering Machinery and Equipment Supervision Hefei 230088 ， China； 2． The Fifth Construction Company of SINOPEC ， Lanzhou 730060 ， China） Center， Abstract： The difficulties and key points in field construction of all － density polyethylene unit，such as the control of the formation dimension for cone object and cylindrical shell，nozzle orientation，welding deformation，the prevention of welding crack and so on had been analyzed． On the basis of the analysis results，the corresponding quality control measures and countermeasures were put forwarded． The successfully field assembly of all － density polyethylene unit provided reference for field assembly welding technology of large pressure vessel or the same type of all － density polyethylene unit in China． Key words： all － density polyethylene unit； field assembly welding； welding； heat － treatment； quality control
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图2 表2 瓣片弦长 /m L≥2 1 ． 5 ≤L ＜ 2 L ＜ 1． 5 表3
全密度反应器施工工序
上、 下封头和锥体板片尺寸要求 样板弦长 /m ≥2 ≥1 ． 5 1 球封头瓣片几何尺寸允许偏差 允许值 / mm ± 2． 5 ± 2． 0 ± 2． 0 ± 2． 0 ± 3． 0 允许间隙 e' / mm ≤3
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第 28 卷第 8 期
压
力
容
器
总第 225 期
图3
上、 下封头和锥体板片曲率要求
图4
上、 下封头和锥体板片尺寸示意
分布板是整个设备的核心部件， 其水平度关 系到物料反应的均匀性， 对产品质量有影响。 为 检验分布板的水平度， 将其放在水平的平台上， 找 基准点， 用激光测量仪进行测量， 确认平面度不超 对分布板的孔帽焊接方向和 过 ± 13 mm。 另外， 质量检查也很重要。 对于其他接管、 法兰、 凸缘、 焊材等， 分别按 JB 4726 ， JB / T 4747 等验收。 保证在现场使用的 所有部件全部为合格品。 2． 2 筒节、 锥体及球封头的组焊质量控制 按分布板的安装要求， 直径为 5200 mm 的圆 椭圆度需控制在 10 mm 以内， 因此， 尺寸 筒部分， 控制成为现场组装的难点之一。 在组焊凸缘、 人 要求施工单位在筒体内侧增 孔等较大的部件时， 防止在筒体施焊过程中产生较大 加支撑或筋板， 的变形。只有各部件的成形尺寸合格， 才能保证 反应器整体的几何尺寸。 严格要求施工单位按施工方案进行施工， 各 为保证其尺寸， 采取 部件的成形均在平台上进行， 如下措施： （ 1 ） 为保 证 筒 体 椭 圆 度 和 各 部 分 的 组 对 尺 各部件按平台上画的基准圆进行组对 ； 寸， （ 2 ） 为确保各部分的分度线准确对齐， 吊装 组对时采用了定位块；
经
验
交
流
对全密度聚乙烯反应器现场组装的质量控制
1 1 2 周钦凯 ， 胡积胜 ， 王志毅 Hale Waihona Puke Baidu 1． 合肥通用机械研究院 合肥通安工程机械设备监理中心 ， 安徽 合肥 甘肃 兰州 730060 ） 第五建设公司，
230088 ； 2． 中国石化集团
摘
如锥体和筒体组装成形尺寸、 接管定位、 防止 要： 在对全密度反应器现场施工中难点和关键点 ，
层焊道采用分段倒退法； 同时用样板测量棱角度， 当棱角度有超标倾向时， 需要内侧和外侧交替焊。 另外， 在筒体上凸缘、 人孔等大接管焊接前， 应做好支撑， 以减少焊接变形， 保证分布板能正常 安装。 3． 2 保证焊接质量的措施 由于现场施焊条件复杂且恶劣， 诸如大风及 阴雨天气皆会给施工带来难度， 加之设备壳壁较 厚， 刚性大， 焊缝为全焊透结构， 故如何保证焊接 质量成为了整个质量控制过程中的关键点 。 为了保证焊接质量， 首先需做好焊前准备工 作， 如防风、 防雨、 焊材的管理， 烘干等措施； 并在 焊前进行坡口清理和 MT 检 测。 为 消 除 焊 接 应 避免冷裂纹的产生， 在施焊前检查焊缝预热温 力， 确认温度达标后方可施焊； 在施焊过程中需加 度， 强层间温度和焊接参数的控制； 在停止焊接后应 进行充分、 及时的消氢处理。 为保证焊缝全焊透， 在焊缝清根后， 对坡口处 的碳化层进行充分修磨， 直至露出金属光泽， 并采 用表面无损探伤检测坡口质量； 另需将接管角焊 缝的清根和表面无损检测作为停止检查点 ， 以防 止接管焊缝因未焊透而产生过大的应力集中 。同 时为保持层间温度和焊后消氢处理的质量 ， 考虑 环境和操作控制等因素， 采用电加热对焊缝进行 加热。 4 全密度反应器焊后热处理的质量控制
［3 ］ ［4 ］ 程》 和 GB 150 —1998 设计， 在现场组装时， 需 ［5 ］ 执 行 GB 150 —1998 和 JB / T 4710 ， GB
2． 1
上、 下球形封头组成。上、 下球形封头由上极带和 赤道两带组成； 锥段分 3 段 （ 共分 10 片 ） 运到现 场。各分片尺寸是部件成形的基础， 所以在组装 分片前， 对各分片进行了验收。上、 下封头和锥体 3和 各部件按 GB 12337 验收， 其尺寸应符合表 2 ， 4 的要求。外观质量和焊接坡口尺寸检查要 图 3， 合格。 上、 下过渡段和筒节共有 7 节， 每个筒节由两 个 半圆组成 ； 裙座共有 6 节 （ 每节也由两个半圆