吸附塔制造与安装

张俊

摘 要：吸附塔是变压吸附工艺过程中的大型关键设备，由于压力频繁交替使用，介质特性为易燃、易爆，毒性危害中度，属于易疲劳破坏设备，所以对制造和检测提出较高的要求。本文就吸附塔的制造与安装方面的问题进行了分析和阐述。

关键词：吸附塔 圆度 制造 安装

1 、吸附塔简介

1.1 规格参数

吸附塔壳体尺寸?5800mm×42mm，主体材质16MnR，设计压力1.65 MPa，设计温度2050C，工作介质：混合芳烃，水压试验压力（立试）2.18Mpa； A、B类焊缝（焊接接头）应当按照JB/T4730.1～4730.6-2005 《承压设备无损检测》进行100%射线（RT）检测，II级合格，并附加20%超声（UT）检测，I级合格。单台设备总重量为175904Kg。

1.2 制造难点分析

（1）塔体直径大，筒体自身柔性较大，为保证椭圆度数据测量的准确性，必须采取措施克服其自身柔性和弹性变形。本方案利用专用铁扁担吊住筒体滚圆以克服筒体钢板柔性变形；采用直立筒体后测量椭圆度以克服重力引起的弹性变形，然后找出超标处标记出来后放倒重点校圆。最终成型后椭圆度最大处为6mm，符合设计要求。

（2）控制塔体安装垂直度。①由于下封头为瓦片拼焊而成，其端面不平度必定不如标准压制封头，所以，第一段安装到位后需用软管水平仪测量下封头上口水平度，在保证垂直度在允差范围内的同时将端面水平度调整到最小，必要时可采用气焊修割。②由于各分段在厂房内预制时，直线度都能够控制在2～3mm以内，并且能够保证塔内壁支撑圈与塔壁垂直。因此，塔体安装时只要保证塔内壁支撑圈的水平度，塔体垂直度就能够符合要求。所以安装时可在每段筒体上口用软管水平仪找平。③软管水平仪摆在筒体内支撑圈上测水平，测量12个点，测得水平度最大误差为3mm，最后整体垂直度测量为8mm（塔式压力容器标准要求垂直度小于24mm）。

1.3总体制造方案

综合考虑厂房行车载重能力、运输及吊装等，制定如下施工方案：

（1）将设备分4段预制，第1段为下封头加裙座，长度为7.58m，净重量为46t；第2段为四节筒体，长度为10.34m，净重量为64t；第3段为两节筒体，长度为5.2m，净重量为32t；第4段为上椭圆封头，长度为1.7米，净重量为16t。

（2）分段运至现场，采用德国利勃海尔500t汽车吊吊装四段塔体并组对，焊接环焊缝（第四段即上封头与第三段组对的环焊缝仅点焊牢固，不焊接）。

（3）无损检测合格后现场进行整体热处理。

（4）用砂轮机磨掉点焊的焊缝，从吸附塔顶部取走上封头，安装中心管。

（5）中心管安装结束后将上封头吊回吸附塔顶安装位置重新组对安装，焊接环缝并无损检测合格。现场局部热处理该环缝。

（6）现场进行水压试验。

2、主要零部件制造

2.1壳体段预制

2.1.1封头预制

（1）来料检验 上封头厚42mm，下封头厚62mm。每只封头分8片毛料供货，在厂房内组对。封头分片到货后要进行检查，检查项目主要有：①原材料质量证明书等出厂资料。②按照压力容器封头标准JB/T4746-2002 《钢制压力容器用封头》要求进行外观检查[6]。③用超声波测量封头钢板厚度，要求上封头最薄处不小于41.95mm，下封头最薄处不小于61.95mm

（2）组对（装）组对在专用组装平台上进行，规格为（长×宽×高）8000mm×8000mm×300mm。支撑主梁材质20工字钢，支撑支梁材质10工字钢，并铺设d=20钢板制成，并用水平仪找平后作为每次封头或筒体组对时的专用平台。组装前要放样，制作样板，组装时先画出基准圆并在圆内外焊设挡块起到限位作用。

（3）焊接 为控制封头焊后周长，保证成形后的封头能满足图纸精度要求，需要控制封头焊前周长，并在每道焊缝预留2 mm收缩焊缝。焊接前，必须将钢板预热至150℃±5℃，预热采用气焰加热并用测温仪测量。焊接时内、外侧焊缝实施交叉的多层多道焊。为减小焊接残余应力和焊接裂纹，可以安排四名焊工同时进行同步对称施焊。

2.1.2筒体预制

（1）拼板 筒体周长达18m多，每节筒节需由两张钢板拼接而成。钢板拼接时需控制边长和对角线长度偏差不超过2mm，并在拼缝焊接前后测量，以确保卷制成形后的筒节端面不平度不大于2mm。钢板拼缝焊接采用多层多道双面焊接。

（2）下料 筒体下料按封头里口对齐下料，同时每张钢板正、反面都敲上1米基准线，为下道工序做准备。

（3）筒体滚制 制作2m弦长弧形样板，测量控制筒体滚制弧度。由于直径大，滚制筒体时钢板在重力状态下变形较大，筒体本身刚度不足以克服其变形。为此，需做一付长3m的专用铁扁担，主梁采用20#工字钢，上方两端各安装一付?100mm滚轴以使筒体能圆滑滚动，预制筒节时，将铁扁担置于筒体顶部内表面，用行车吊住扁担，从而减小钢板下坠变形，并用激光测距仪测量垂直方向筒体上下两点之间距离，调整至合适位置后开始滚制。滚制过程中，还需用激光测距仪反复测量，随时对行车、扁担位置进行校正。

（4）校圆

①校圆时将专用铁扁担置于筒体内表面顶部，用行车吊住扁担，并用激光测距仪测量垂直方向筒体上下两点之间距离，使该距离等于筒体内径后开始找圆，用2m弦长样板精确测量，尽量使吸附塔塔体内壁与样板贴合，最大间隙处不大于2mm（标准要求不大于5mm）。为保证筒体校园精度，所有纵缝内表面焊缝余高均需磨平。②为精确测量出筒体椭圆度，必须将筒体直立起来后才能测量。筒体直立后测量数值为：椭圆度误差最大处30㎜，棱角度为6mm。③将测出不合格的地方做好标记，放倒筒体再上滚板机校园，重点校圆标记处。④在专用组对平台上按内径F5800 mm焊设一圈挡块，间隔500mm，将筒体直立置于挡块圈外沿，用斜铁、龙门、顶丝、千斤顶等将标记出椭圆度超标的地方精确找圆使筒体内壁全部与挡块。

（5）组对环缝 筒体环缝组对要在专门组对平台上进行。由于单节筒体重达16t，而厂房行车最大起重能力为32t。为此制定合理组对方案如下：①第一、二段各需先分两小段组对，每一小段重量不大于32吨。②放倒一小段上滚胎摆好，再把另一小段用行车吊装放倒并配合与滚胎上的小段组对成一整段。③卧对筒节时必需在筒节两端0°、90°、 180°、270°四个方位处拉钢丝，量取数据尺寸，确保筒体直线度。

（6）焊接 焊接必须严格执行焊接工艺，且采用多层多道焊接。焊前需将焊道两边各不小于50mm范围内清理干净，用气焰将钢板预热至150℃以上（用红外线测温仪测量）。焊接必须连续进行，如果中断需重新预热到150℃以上才能继续焊接。

3、结语

该工程为厚壁塔器，直径较大，其椭圆度及与中心管的同心度要求相当高，为同行业中少见。通过制定详细可行的施工方案并严格执行，最后将所有参数均严格控制在要求的范围内，经过美国UOP公司专家组现场验收，一次通过。 开工运行顺利，充分达到了设计的工艺效果，并且一直平稳运行至今。其制造经验可为今后同类产品提供宝贵的借鉴。

参考文献

[1]GB150-1998，钢制压力容器[S].

[2]JB/T4730.1～4730.6-2005 承壓设备无损检测[S].

[3] JB/T4710-2005，钢制塔式压力容器[S].

[4] 高志军，王文娟.塔体直线度和塔盘水平度控制方法[J].石油化工设备，2000，29（5）：43-44.