锆钢复合板反应器的制造实践

图1 设备简图

锆钢复合板反应器的制造实践

万建春 郑世平 王 建 刘生海（南京斯迈柯特种金属装备股份有限公司，南京211102）

摘 要：介绍了锆钢复合板反应器制造过程中的一些关键工艺措施和质量控制要点，以此保证设 备的加工质量。

关键词：锆钢复合板 反应器 制造

1 概述

在掌握先进的甲醇羰基化法合成醋酸、醋酐 工艺技术之后，伴随天然气和新型煤化工的蓬勃 发展，醋酸、醋酐已成为近年来有机原料的投资 热点，国内多个天然气或煤化工基地都以碳一— 化学作为重要的产业链，新建或扩建了多套醋 酸、醋酐项目，在这些项目的工艺过程中，锆钢 复合板设备占有较大的比重，其中反应器又是其 核心设备。

量要求高等特点。通过调研，以前只有部分国外公 司和国内个别企业具有相应制造业绩，通过对已投 用情况的了解，都出现过不同程度的泄漏。

针对该反应器的技术特点和可靠性要求，本 次在为国内某公司醋酐项目制造锆钢复合板反应 器过程中，通过技术分析，工艺试验，方案比 较，对制造过程中的关键工序采取了必要的工艺 和质量控制措施，从而达到了加工质量要求。以 下就此进行扼要阐述，希望起到交流借鉴作用。

2 主体用复合板要求 2.1 原材料的要求

锆钢复合板中R60702复层板应满足ASME SB 551/SB551M 标准的规定，TA1过渡层板应 满足GB/T3621标准的规定，Q345基层板应满足 GB713标准正火板的规定。爆炸复合前对复层板 和基层板材料进行了力学性能和化学成分复验， 其中化学成分复验结果分别见表1、表2。此外， 基层板逐张进行了超声检测，满足JB/T4730.3的 Ⅰ级要求。

2.2 复合板爆炸复合前的加工要求

锆钢复合板采用三层爆炸复合的形式，交货 状态要求为退火状态。

2.2.1 复合板原材料的拼接要求 首先根据反应器的结构尺寸、管口方位、内

件的焊接位置及加工工艺要求进行用料排版，确 定主体所需复合板的数量及每张复合板规格尺 寸。排版时要遵循基、复层材料的拼接处须避开

反应器结构型式及主要尺寸见图1，主体材 料采用锆复层（R60702）+钛过渡层（TA1）+钢 基层（Q345R ）爆炸复合板；上下封头为球形结 构；带有搅拌或内加热部件。其设备技术参数： （1）设计温度：220℃～240℃；（2）设计压 力：3.3～4.5MPa ；(3)介质特性：易燃易爆、高 毒性危害介质（CO 、HAC 、催化剂等）。

该反应器具有材料性能特殊，加工难度大，质

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图2 复合板热处理曲线图 化工装备 技术应用与发展

表1 R60702的化学成分%

表2

Q345R 的化学成分% 管口开孔区域的原则，同时在保证复合板爆炸复 合质量前提下，复合板单张尺寸尽可能加大，以 减少焊接拼缝数量。

为满足球形封头成形加工的要求，上下球形 封头所用的复合板过渡层和复层均不允许拼接。 筒体复合板上的锆复层板拼焊时，使用纯 度≥ 99.999% 的氩气进行双面保护，以避免氧 化。

焊接完成以后，应分别按JB/T4730.5和JB/ T4730.2对焊缝进行100%渗透及射线检测，合格 级别分别为I 级及II 级。钛过渡层板拼焊时，使用 纯度≥99.99%的氩气进行保护，焊接完成以后， 拼接焊缝应磨至与钛板表面平齐，并进行

100%

渗透检测，按JB/T4730.5标准I 级验收。

2.2.2 复合板的热处理要求 复合板爆炸成形后，需进行消应力热处理。

热处理前锆复层板表面须进行清洗，除去锆材表 面的污物和铁离子。热处理采用电炉加热的方 式，控制炉内气氛为中性。复合板在炉内摆放须 用耐火砖隔开，使板板之间有一定的间隙以便确 保温度均匀，另外在炉内的多点位置设置热电 偶，以测量复合板实际热处理温度，并自动记录 热处理曲线。复合板热处理工艺曲线见图2。

2.2.3 复合板搬运吊装要求 复合板在搬运、吊装时严禁使用金属吊钩直

接夹板复层表面以造成损伤污染，应在吊钩表面

2.2.4 复合板的矫平要求

复合板热处理后需进行矫平加工，矫平过程 中对锆复层表面应采取复层贴保护膜的隔离措施 并对矫辊进行清理，防止铁离子污染。矫平过程 中应均匀施压避免局部频繁碾压。

2.3 复合板的检验要求

对复合板应进行以下检测试验，合格以后才 能投入使用。

2.3.1复合板的不平度应符合设计图样规定, 复合板表面不允许有机械损伤。

2.3.2 逐张进行全区域100%超声检测，贴合 率应大于99%，任何一个未贴合区的最大尺寸不 得超过25mm ，且周边100mm 范围内不允许存在 不贴合区域[3]。

2.3.3 锆复层拼缝进行100%渗透检测，按照 JB/T4730.5要求Ⅰ级合格。

2.3.4 复合板取样进行剪切试验，剪切强度 值应不小于137.9MPa [3]。

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元素 C

Mn Si

V

Mo

Nb N

Cr

Ni S P 标准值[2]

≤0.20 1.20～1.60 ≤0.55

≤0.015 ≤0.025

实测值(筒体板) 0.18 1.41 0.38 0.00 0.014 实测值(封头板) 0.16

1.30

0.30

0.004

0.013

元 素 Zr+Hf Hf Fe+Cr Sn H N C Nb O 标准值[1] ≥99.2 ≤4.5 ≤0.2 …

≤0.005 ≤0.025

≤0.05 …

≤0.16 实测值 99.6

1.2

0.08

0.0005

0.003 0.01

0.14