甲烷化炉设计说明书

甲烷化炉的焊接
设计说明书
姓名：
学号：
班级：10级材料一班
专业：材料成型及控制工程
院系：煤炭工程学院机械系
指导老师：
目录
前言 (3)
第一章甲烷化炉的工作原理 (4)
1.1反应原理 (4)
第二章甲烷化炉的筒体技术参数 (4)
2.1选用 (4)
2.1.1化学分析和力学性能分析 (4)
2.2筒体主要技术参数的选取与计算 (4)
第三章甲烷化炉的焊接方法与焊接材料的选择 (5)
3.1甲烷化炉的结构 (5)
3.2珠光体耐热钢的焊接性分析 (5)
3.3焊接方法的选择 (6)
3.4焊接材料的选择 (6)
3.5焊接材料的验收、保管与使用 (7)
3.6焊接材料的使用 (7)
第四章甲烷化炉的焊接工艺流程图 (8)
第五章甲烷化炉的备料、下料工艺 (8)
5.1 备料 (8)
5.2 材料复检、入库 (9)
5.3 钢材的预处理以及钢板的矫正 (9)
5.4板材的划线、放样工艺 (9)
5.5下料工艺 (10)
5.5.1筒节的下料 (10)
5.6卷制成形 (10)
第六章其他部件的选择 (11)
6.1封头的选择 (11)
6.2人孔与接管 (12)
6.3补强管的选择 (13)
6.4容器的支座 (14)
第7章甲烷化炉的焊接工艺 (15)
7.1焊接要求 (15)
7.2坡口加工 (15)
7.3焊接注意事项 (16)
7.4施焊环境 (17)
7.5焊接工艺参数 (17)
7.6纵焊缝焊后圆筒的矫圆 (17)
7.7焊接接头的外观质量和力学性能要求以及焊缝的校核 (18)
7.8焊后修补 (19)
第八章焊接接头的质量检测及结果分析 (19)
8.1X射线探伤检验及结果分析 (19)
8.2水压压力的选取及结果分析 (19)
第九章结论 (22)
设计心得 (22)
前言
2003年，我国钢产量突破2.3亿吨，其中焊接结构用钢量超过1.0亿吨，跃居世界首位，由此推动了我国焊接结构制造业向规模化发展。

焊接技术也已从一种传统的加工工艺和材料连接方法演变成为当今世界先进的制造技术之一。

本设计中的甲烷化炉属于重型中压容器，是生产化肥中合成氨工业的容器。

筒体及椭圆封头材质为15CrMoR珠光体耐热钢，加厚接管材质为0Cr18Ni9奥氏体不锈钢。

筒体之间、筒体及椭圆封头之间属于同种材料焊接，筒体与加厚接管之间属于异种材料焊接。

产品结构较复杂，直径和体积较大，在安排焊接顺序和保证坡口形状尺寸及装配间隙的难度较大，且工作温度较高，工作压力大，工作介质及工作环境具有一定的腐蚀性。

因此，对焊接工艺设计要求较高【1】。

本文对其焊接性进行了分析，并制定了相应的材料处理措施，各接口形式通过查阅相关资料确定。

焊接方法采用传统的埋弧自动焊工艺。

在这次设计中引用和参考了许多专家、学者和单位的有关资料、论著，在此向他们感谢！同时感谢魏雷老师的指导，使得这次设计顺利的完成！
第一章甲烷化炉的工作原理
1.1反应原理
甲烷化反应在催化剂存在下，用氢气还原一氧化碳和二氧化碳生成甲烷和水的反应。

甲烷化反应原理CO和CO2,在一定的温度和甲烷化催化剂作用下，与H2发生反应，生成CH4和水蒸气，通过后部冷却，使水蒸气冷凝分离，最后得到只含有CH4杂质的合格氢。

甲烷化反应就是体积缩小、强放热过程。

【1】
第二章甲烷化炉的筒体技术参数
2.1选用
该压力容器在焊接时选用珠光体耐热钢，即15CrMoR为主要材料。

2.1.1化学分析和力学性能分析
本次设计选用材料为15CrMoR，根据《压力容器设计手册》中表1-1-4和表1-1-5得知其化学分析和力学性能分析如表1和表2。

表1 15CrMoR化学分析
C Mn Si Cr Mo S P
0.1～0.18 0.40～0.70 0.15～0.40 0.80～1.20 0.45～0.60 ≤0.02 ≤0.030
表2 15CrMoR力学性能分析
厚度δ抗拉强度MPa 屈服强度MPa 伸长率ξ冲击功J 供货状态
6～60 450～590 295 19 31 正火+回火
2.2筒体主要技术参数的选取与计算
本次设计的甲烷化炉的筒体和封头的直径根据GB/T9019-2001《压力容器公称直径》选用DN=1200mm为公称直径。

选取工作压力Pw=3.1MPa，设计压力P=(1.05～1.1)Pw=1.1×3.1=3.41，取P=3.4。

工作温度为350℃，设计工作温度为450℃。

容器筒体的纵向焊接接头和封头的拼接接头基本上采用的是双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，取φ＝1mm。

查GB/T150-1998中表4-1得，抗拉极限强度为450MPa，屈服极限强度为295MPa，450℃下需用应力为112MPa。

内压圆筒的理论计算厚度：则采用公式为
P PD t i
-][=σϕδ2
带入各数据得δ=18.49mm 。

查标准HG20508-1998《钢制化工容器设计基础
规定》表7-1得，钢板厚度负偏差为0.18，而由GB/T150-1998中3.5.5.1知，
当钢板的负偏差不大于0.25mm ，且不超过名义厚度的6%时，负偏差可以忽略不
计，故取C1=0.
查标准HG20580-1998《钢制化工容器设计基础规定》表7-5知，对于有轻
微腐蚀的介质，腐蚀裕量C2=1.5mm 。

则容器的名义厚度δn ≥
18.49+1.5=19.99mm ，圆整后取δn=20mm 。

圆柱形筒体的容积内表面积和质量：根据表2-1-12得出1m 高的容积为
1.131m 3，1m 高的内表面积为3.77m 2，厚度为20mm 的1m 高筒节钢板的质量为602kg
具体参数如表3。

表 3 甲烷化炉的主要技术参数
第三章甲烷化炉的焊接方法与焊接材料的选择
3.1甲烷化炉的结构
甲烷化炉的结构由一节筒节构成，焊接时，需要进行一道纵焊缝和两条环焊
缝。

筒体与封头采用容器双头螺栓连接，有利于减少环焊缝数量。

纵焊缝交错分
布，避免了十字交叉，有利于减少焊接应力及变形；封头与接管均采用标准件；
主要加工手段为焊接，此外还采用冲压、卷弯、机加工等辅助工艺。

焊接方法采
用埋弧自动焊，手工电弧焊，接头形式为对接，角接，焊缝质量易于保证，焊缝
位置分布合理，有利于焊后检查。

3.2珠光体耐热钢的焊接性分析
根据国际焊接学会（IIW ）所采用的碳当量（CE ）计算公式： 介质
氢气 容器类型 Ⅲ 设计压力
3.4MPa 设计工作温度 450℃ 工作压力
3.1MPa 腐蚀裕度 1mm 试验压力
5.7MPa 焊缝系数 1 筒体的容积
4.524m 3 筒体的质量 2408kg 工作温度 350℃ 型号 φ1200×4000
5156V Mo Cr Cu Ni Mn C CE ++++++= （%）
将15CrMoR 所含化学成分的相应数值代入上式，计算其碳当量。

通过计算得出，15CrMoR 的碳当量CE=0.39%～0.48%。

当CE=0.40%～0.60%，钢的淬硬倾向逐渐增加。

珠光体耐热钢的焊接性与低碳调质钢相近，焊接中存在的主要问题是冷裂纹、热影响区的硬化、软化，以及焊后热处理或高温长期使用中的消除应力裂纹。

如果选择焊接材料不当，焊缝中还有可能产生热裂纹。

15CrMoR 钢属于珠光体耐热钢中的Cr-Mo 合金系列，具有良好的抗氧化性、热强性能和较强的耐腐蚀性能。

其碳当量较大，且含有某些热裂倾向大的元素，焊接时若采用较大的线能量输入以及焊后冷却速度过快，容易在焊缝处形成树枝状的热裂纹【2】，因而该钢具有较大的热裂倾向。

同时，当焊件刚性较大而且冷却速度较快是，在焊接接头近缝区和焊接热影响区容易产生淬硬组织【3】，此时若在拘束盈利和扩散氢的共同作用下，容易在焊接热影响区和近缝区产生冷裂纹。

当热输入量较大时，在热影响区的Ac1附近，容易出现硬度降低的软化现象。

此外，15CrMoR 钢焊后的再热裂敏感性也较大，在焊后热处理过程中或长期高温使用中容易形成碳化物夹杂，从而产生再热裂纹【4-5】。

此外，在焊接热循环的作用下，容易使碳发生迁移，在珠光体钢（主体）一侧形成脱碳层，在奥氏体钢（加厚接管）一侧形成增碳层，从而使焊缝两侧性能不均，导致应力集中，产生焊接缺陷。

3.3焊接方法的选择
珠光体耐热钢一般在预热状态下焊接，焊后大多要进行高温回火处理。

珠光体耐热钢的定位焊和正式焊前都需要预热。

甲烷化炉的主体材质为15CrMoR 珠光体耐热钢，其焊接性较差。

打底焊采用传统的埋弧自动焊工艺，焊接时若焊接工艺设计不当，会造成焊接热影响区宽、晶粒粗大、焊缝脆化、韧性降低，过大的热输入量还将扩大焊接接头的软化区，使街头的抗拉强度降低【6】。

同时，因筒体纵焊缝接头装配误差较大，选用埋弧自动焊打底不能保证打底焊焊缝坡口两侧接头的焊缝质量，容易引起坡口两侧焊缝金属产生未熔合、咬边和热裂纹等缺陷。

而填充盖面焊采用手工电弧焊，焊接生产率较低，焊缝层间清渣不完全，容易造成夹渣和冷裂纹等焊接缺陷。

鉴于上述原因，对筒体间纵、环焊缝以及筒体和封头间的环焊缝，打底焊采用手工电弧焊的焊接方法，填充盖面采用埋弧自动焊工艺。

根据上述15CrMoR 与0Cr18Ni9的焊接性分析，甲烷化炉主体与加厚接管间的焊接需要选用熔合比较小的焊接方法，考虑到两侧材料的厚度的差异，选用TIG 焊打底和手工电弧焊填充盖面的焊接方法。

3.4焊接材料的选择
为了保证焊缝性能与母材匹配，具有必要的热强性，珠光体耐热钢的焊缝成分相近，这与其他合金结构钢不同。

为了防止焊缝有较大的热裂倾向，焊缝中的碳的质量分数要求比母材低一些。

实践中，若焊接材料选择适当，焊缝的性能是可以和母材一样的。

根据15CrMoR钢的焊接性分析，SMAW焊接材料选择碱性低氢耐热钢焊条R307，焊条直径为Ф5mm；SAW焊接材料选用H13CrMoA焊丝，焊丝直径为Ф4mm，焊剂采用HJ250G。

根据15CrMoR与0Cr18Ni9的焊接性分析，为减少焊缝稀释，防止碳的迁移及产生残余应力【7】，弥补焊接过程中合金元素的烧损，改善焊接接头组织和性能，TIG焊选用H1Cr24Ni13焊丝，根据GB/T983手工电弧焊选用A302焊条。

R307及A302焊条使用前须在350℃～400℃条件下进行烘培，烘培时间为1.5小时，然后放入150℃保温筒保温，随用随取，两种焊条间不得混合烘培。

所用焊丝H13CrMoA及H1Cr24Ni13使用前清除表面油垢、锈等污物，直至露出金属光泽。

焊剂使用前后于200℃经过2小时烘干。

具体情况如下表4和表5.
表 4 主体焊缝焊接工艺参数
焊接方法焊接顺序焊材直径d/mm 焊接电流I/A 焊接电压U/V 焊接速度v/cm/min SMAW 打底焊Ф5.0 200～230 27～28 13～18
SAW 填充盖面Ф4.0630～650 36～40 40～50
表 5 主体与加厚接管焊缝焊接工艺参数
焊接方法焊接顺序焊材直径d/mm 焊接电流I/A 焊接电压U/V 焊接速度v/cm/min TIG 打底焊Ф2.090～110 19～21 7～9
SMAW 盖面Ф4.0130～150 24～26 11～13
SMAW 盖面Ф5.0150～170 25～27 11～13
3.5焊接材料的验收、保管与使用
焊接材料入库前，应检查制造厂提供的质量证明书和合格证及焊材型号标记。

以相应的国家标准规定的性能指标为依据，核对质量证明书各技术参数与相应标准的一致性，凡符合的可入库、有疑问的应复验，不一致的则不予验收。

检查焊接材料的外观质量。

焊条焊丝表面应无油污、铁锈。

焊条药皮无开裂、脱落和霉变，焊条偏心度应符合表规定。

焊剂应无粉尘，颗粒度均匀。

焊材进入焊材库之后，应保持焊材库通风良好、干燥，应配合温度计、湿度计、去湿机和远红外加热器，使室内温度控制在10-25摄氏度，相对湿度小于百分之五十与百分之六十之间，一防止焊材受潮变质。

焊材应按种类、牌号、批次、规格、入库时间分类码放，并应打上验收标记。

焊条堆放距离墙面应大于0.3m，从地面垫高也应大于0.3m，以利通风防潮。

焊剂与焊丝也应存放在框架上，不许存放在地面上，以防锈防潮。

3.6焊接材料的使用
焊接材料使用前应按规定温度进行烘干，焊条用保温桶领用。

焊条应按额定限量发放。

未用完的焊条与用完焊条的焊条头应一并退回焊材库，避免乱扔乱用影响压力容器的焊接质量。

烘过的焊条在常温下超过4小时，在使用时应重新烘
干，重新烘干次数一般不超过3次。

焊丝发放钱应除油、除锈，盘入焊丝盒，并在焊丝盒上转移焊丝标记。

焊剂烘干后，随用随取，剩余退回，不准使用隔天焊剂，焊剂退库前应清楚灰尘、杂物，在使用是应重新烘干。

焊条焊芯有轻微锈迹，基本上不会影响机械性能，但低氢型焊条不宜用于重要结构的焊接。

低氢型焊条锈迹严重，或药皮有脱落现象，应酌情降级使用或用于一把构件的焊接。

各类焊条严重变质时，不应再使用，可除去药皮，焊芯经清洗后会用。

第四章甲烷化炉的焊接工艺流程图
具体工艺流程图
筒体的制造工艺
原材料复检→钢版预处理→划线→拼接→卷筒→装
配→焊接→矫圆
装配焊接工艺
筒节与封头装配→环缝焊接→筒节与接管装配焊接
→封头与支脚装配焊接→法兰装配焊接→补强圈焊
接
↓
无损探伤
↓
消除应力热处理
↓
水压试验
↓
包装出厂
第五章甲烷化炉的备料、下料工艺
5.1 备料
根据设计计算，主要采用钢号为15CrMoR的钢板，厚度为20mm。

要求备料时，要求各项技术参数必须写清楚，以便备料。

对于甲烷化炉附件的备料，要求各项技术参数，参照技术标准，相关图纸号以及数量等必须明确、清晰。

对于一些标准附件，如开口销、垫圈等，在选购时，要求购买的数量要多于图纸上的规定数量，以便互换使用和方便维修。

此外，甲烷化炉的焊接主要采用埋弧焊和焊条电弧焊，所以要求准备足够的焊剂HJ250G和焊丝H13CrMoA和H1Cr24Ni13焊丝，并按要求做好焊前准备及处理。

表6 板材的毛坯规格
名称材质厚度/mm 长度/m 宽度/m 数量供货状态
板材15CrMoR 20 3.7 4 1 正火+回火
板材0Cr18Ni9 20 1.5 1.5 2 固溶处理
5.2 材料复检、入库
无论是钢板，外购件以及焊材等必须按图纸及相关技术标准进行原材料的复验或外购件的进厂检验，确保原材料的各项性能指标符合要求后方可使用。

对钢板的具体要求如下：钢板几何尺寸必须符合计划要求，每块板材均不得拼接，材质为15CrMoR（必要时要进行化学成分测定和力学性能试验），并要求在正火+回火状态下供货，厚度保证20mm，钢板减薄量不得大于0.18mm，必须符合GB6654－96《压力容器用钢板》中的规定，并在交货状态下逐片进行超声波检测，按JB4730－94《压力容器无损检测》规定不低于Ⅱ级为合格，并须在20℃做V型缺口试验，冲击功不小于31J。

当材料经检验合格后，存入仓库，保证仓库的干燥及温度的变动范围，并做好标记，妥善保管。

5.3 钢材的预处理以及钢板的矫正
钢材的预处理通常包括矫正、清理和表面防护处理等。

由于钢材总是通过局部的塑性变形来实现矫平和矫直的，而过量的塑性变形会使钢材的塑性丧失。

因而，对冷矫正的变形量有一定的限制。

例如GB/T50205-1995《钢结构施工及验收规范》标准中规定了冷矫正和冷弯允许的最小曲率半径和最大弯曲矢高。

另外，还要注意矫正和冷弯曲不宜在低于-10℃的温度下进行，以避免冷矫和冷弯时钢材发生脆性断裂。

板材矫正多用辊式矫正机，设备名称为多辊板材矫正机。

钢板表面的氧化皮、锈蚀和油污，将对焊接质量产生不可忽视的有害影响，严重的氧化皮甚至会破坏钢材自动切割的连续性。

因此钢材表面的清理是保证焊接质量的重要工艺措施。

钢材表面的清理方法，主要有机械除锈法和化学除锈法两大类。

钢板的表面预处理设备在我国已定型生产，以喷丸除锈为主机的预处理生产工艺路线为：电磁吊上料→辊道输送→进预热室，预热至40-50℃→抛丸除锈→清理丸料→自动喷漆→辊道输送出料。

必要时需对钢材的局部或全部进行化学清理除锈。

即用酸液进行除锈清理，这种清理方法效率高，除锈质量稳定均匀，但成本较高并污染环境，故一般以机械除锈为主。

5.4板材的划线、放样工艺
划线、放样是原材料切割下料前的准备工作。

放样的目的，一是检查设计图样的正确性，二是为制作样板提供实样图形，包括钣金展开图。

5.5下料工艺
准备制作焊接结构的原材料，经划线和号料后即转入下料工序。

金属材料的下料可采用机械切割和热切割完成。

对于有冷作硬化倾向或有淬硬倾向的金属材料，在机械剪切或热切割后，待焊边缘应做进一步机械加工。

对于厚板则需做边缘的坡口加工。

5.5.1筒节的下料
筒节的划线是在钢板上划出展开图。

筒节的展开计算比较简单，即以筒节的平均直径为基准。

由于钢板在卷板机上弯卷是受辊子的碾压，厚度会减薄，长度会伸长。

因此，下料尺寸应比计算出来的尺寸短一些。

筒节展开长按下式计算：
L=πDm-ΔL=π(Di+S)-ΔL1+ΔL2+ΔL3
式中， L—筒节展开式，mm
Dm —筒节平均直径，mm
Di——筒节内径，mm
S—板厚，mm
ΔL1—钢板伸长量，mm
ΔL2—钢板加工余量，mm
ΔL3—焊缝横向收缩余量, mm
通常ΔL= (1-K)πDm，K—修正系数，K=0.9931-0.9960，综合考虑ΔL2 取5mm，所以将数据带入公式可得：L=3789mm。

因此筒节下料单个钢板的具体尺寸为（长x宽x高）：3789mmx4000mmx20mm
筒节钢板的下料选择机械剪切下料。

常用的机械剪切下料多采用圆板剪和龙门剪板机，而以龙门剪板机的应用最为广泛，通常只能做直线剪切。

5.6卷制成形
金属的成型加工可在常温下和高温下进行。

对于塑形良好的薄板材料通常可以在常温下进行成型加工。

焊接结构中绝大多数弯曲及部分成型加工是在冷态下加工的，目的是为了防止变形过大而引起冷作硬化，材料力学性能下降，故规范了冷弯的最小曲率半径和最大弯曲矢高。

见表12.超过此范围可采用加热至900-1000℃的热成型和弯曲卷板。

我国的压力容器制造规程做出规定，当受压部位的冷变形量超过5%时，冷成型后应做600℃以上的消除应力措施。

本文的卷板工艺中未超过，故在成形加工后无需取出应力措施。

表7冷矫正和冷弯曲的最小曲率半径和最大弯曲矢高（mm）
钢材类别
备注
对应轴 矫正 弯曲
r
f
r
f
钢板扁钢 横截面为y-y
横截面为x-x
板厚为δ
x-x 50δ L2/400δ 25δ L2/200δ x-y
100b L2/800δ 50b L2/200δ
实际上采用各种预弯和卷制方法，在筒体两端总还存在一定的直边，但直边部分应控制在一定的范围之内。

本次所加工的材料为20mm 的15CrMoR 钢板，选用数控上调式卷板机，型号为20×4500，冷弯裕量为（1.5-2）δ=(27-36)mm 参数列入表8。

表8 CDW11NC 20×4500数控上调式卷板机相关技术参数
最大卷板宽度 最大卷板厚度 最小卷筒直径 电动机功率 外形尺寸
4000mm
18mm
275mm
45mm
9030mm ×1640mm ×1790mm
第六章其他部件的选择 6.1封头的选择
根据JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》的规定：以内经为基准的标准椭圆形封头形式代号为EHA ，则Di/2hi=2，则有hi=1200/4=300mm, 根据GB/T150-1998中椭圆封头的计算公式7-1计算：
Pc KPcDi
S t 5.0][2-=
φσ
带入各项数据得，k=1,δ=17.68mm 。

同上，去C2=1.5mm ，C1=0，封头的名义厚度δn=19.18mm ，圆整后，取名义厚度为δn=20mm 。

应当注意，承受内压的椭圆封头的赤道处为环向压缩应力，为了避免失稳，规定标准椭圆的计算厚度不得小于封头内径的0.0015。

20>20×0.0015=1.8
封头的容积：查标准GB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表2-2-3和表2-2-4 EHA 椭圆形封头内表面积、容积，质量，见表9。

表 9 封头的相关参数
公称直径DH 纵深度H 圆柱短节的高度h 0 内表面积A 容积V
质量m
1200mm
325mm
25mm
1.6552m 2
0.2545m 3
76.4kg
封头示意图
6.2人孔与接管
人孔的选择根据HG/T21518-2005《回转盖带颈对焊法兰人孔》，查表3-3，选取凹凸面的法兰，其明细表见表10。

表 10 筒体上凹凸面人孔尺寸表
密封面形式凸面 D 890 ｂ１67 ｄｏ30
公称压力 4.0ＭＰａD1 795 ｂ２72 螺柱
数量
20
公称直径600 H1 310 Ａ495 螺母
数量
40
dw×s 630×16 H2 125 Ｂ250 螺柱
尺寸
M45×3×245
d 595 ｂ72 Ｌ350
总质
量ｋｇ
664
表 11 筒体两端的凹凸面管法兰尺寸表
密封面形式凸面 D 660 ｂ１45 ｄｏ24
公称压力 4.0ＭＰａD1 585 ｂ２50 螺柱
数量
16
公称直径400 H1 260 Ａ380 螺母
数量
32
dw×s 426×14 H2 125 Ｂ 175 螺柱
尺寸
M36×3×185
d 398 ｂ50 Ｌ250
总质
量ｋｇ
277
表 12 密封面尺寸表
公称通
径DN
f1 f2 f3 W X Y Z
400 2 5 4 447 473 474 446
6.3补强管的选择
承担着补足壳体当量厚度任务的接口管称之为补强管，或者称它为接口管的补强段。

根据《压力容器设计手册》补强管选用无缝钢管或与无缝钢管等效的焊接钢管。

其实际使用的是3.4MPa不属于手册里面规定的六个等级，所以应将设计压力改为当量压力Pd，根据修正公式
Pd=120×P÷[σ]t
=120×3.4÷112=3.64
3.64MPa靠近
4.0MPa，按照[δs]≥δs的原则，选定补强形式，所以根据表3-6-9得知[δs]为27.1mm
确定补强管的补强段：根据要求选择内伸式双侧补强。

根据公式
L1≥2ho＋δn﹢h1
其中h1是补强管与圆筒或与椭圆封头连接时的矢高。

根据表3-6-11查得h1=7.9（根据D型管ds=194mm），所以L1=2×61﹢20﹢7.9=149.9mm，取150
补强管总长L应根据L1，工艺要求的接管外伸高度、补强管与法兰等福建的连接要求等情况来定。

取外伸高度为200mm，L=200＋20＋7.9=227.9mm
补强管的尺寸偏差应符合下列要求：直径偏差（内径或外径）：≤±1％；
壁厚偏差：＋15％，﹣12.5％长度偏差：±2mm。

焊制的补强管对接焊接接头进行100％射线探伤检查，不低于Ⅱ级。

补强段的长度L1补强管的结构如图
表13 补强管尺寸
工程直径DN
接管段补强段ho 每100mm长管子的质量接管段补强段
150
159X6.5 194X24 61 2.44410.06
6.4容器的支座
根据《JB_T4712.1-4712-2007容器支座》选择A型鞍式支座，根据表2得。

本设备采用鞍式支座安装，其型号如下表14。

A型鞍式支座
公称直径DN 允许载Q/KN 高度
h
底板腹板δ2 筋板
L1 b2 δ1 L3 b2 b3 δ3
1200 560 200 880 170 12 10 200 140 200 10
垫板螺纹间距鞍座质
量Kg 增高100mm所增质量Kg
弧长b4 δ4
1410 350 8 720 87 12 形式代号使用公称直径结构特征
轻型 A 1000-4000 焊制120º包角带
垫板四至六块筋
板
第7章甲烷化炉的焊接工艺
7.1焊接要求
压力容器制造中以常用的电弧焊为主，其中以焊条电弧焊和埋弧自动焊用材料为重点。

电弧焊是利用电弧作为热源的熔化焊方法。

对于钢铁材料的熔化焊来讲，一般都要经历四个过程：加热过程、冶金过程、结晶过程和固体想变过程，最后形成焊接接头。

其中，冶金过程是影响焊缝金属的成分、组织和性能的最关键的过程。

焊接冶炼过程，实质上是金属在焊接条件性爱的再冶炼过程。

焊前把焊接坡口两侧30mm范围内的水、油、锈等杂质清除干净。

主体焊缝点固和焊接焊前均需要预热，预热方法采用局部天然气焰，对于材质为20mm的15CrMoR钢预热温确定为180℃【8】，预热的位置范围为距离坡口边缘50mm以内。

焊接过程中层间温度不得低于180℃，对每条焊缝应尽可能一次连续施焊完成，以避免间断焊接过程中产生热裂现象。

甲烷化炉整体焊缝焊后进行整体热处理，以消除焊接应力，改善焊接接头性能，提高高温性能和防止变形，整体退货热处理温度为650℃。

7.2坡口加工
为保证接头的焊接质量，根据焊接工艺需要，经常将接头的融化面加工成各种形状的坡口。

对接焊接接头简称对接接头，是焊接结构中采用最多的一种接头形式。

相对于其它接头类型，由于其受力状况好、应力集中程度小，因而在压力容器的受压件的焊接中，对接接头是最理想的接头形式。

对接接头焊缝的基本形式是对接焊缝。

根据被焊工件的结构特点和需要，对接焊缝可分为单面对接焊缝和双面对接焊缝。

对接接头可开有不同形式的坡口。

开坡口的目的是：保证电弧能够深入到工件根部，使根部焊透，同时便于清渣；调节母材和填充金属的比例，以获得焊缝的最佳成分；在坡口内保留顿边是为防止烧穿。

根部留间隙也是为保证根部能焊透。

对于筒体的对接焊缝、筒体与筒体的环焊缝、筒体与椭圆封头的环焊缝，设计的坡口如图
根据板厚状况、焊接方法特点和要求，15CrMoR与0Cr18Ni9环的焊缝设计为单边K型坡口，由于筒体的一侧较厚，为减小拘束应力，应在筒体壁较厚的方向上两侧开较大角度的坡口。

具体的参数设计如图
所有坡口采用氧乙炔中性切割，然后使用磨光机平整坡口50mm范围内的表面。

7.3焊接注意事项
焊接变形是焊接构件中经常出现的问题。

工件上出现了变形，就需要花很多时间去矫正，有的经矫正无效而报废。

焊接变形不但影响结构的尺寸准确和外型美观，而且有可能将低结构的承载能力，引起事故。

因此，应力求预先防止产生超过允许树脂的焊接变形。

焊接结构在焊接变形的同时，还会产生焊接残余应力，虽然大多数情况下唉对结构的安全使用没有影响，但在某些情况下，焊接残余应力的存在却不可忽视，焊后的结构要进行机械加工，将影响加工精度。

①坡口处理。

焊前将坡口表面和两侧至少20mm范围内的油污、水分及其他有害杂质清除干净。

②焊工布置。

要求对称均匀分布焊工，所有焊工应在统一指挥下同步施焊。

其具体要求详见后面各条焊缝的焊接工艺。