S—Zorb脱硫反应器的制造

王纳新

摘 要：针对S-Zorb脱硫反应器的制造，从筒体焊接、大型锥体成型、电渣堆焊等关键环节介绍了产品制造过程。结果表明，S-Zorb脱硫反应器完全满足设计要求，较好地保证了制造质量，为同类设备的制造提供了更多的技术依据。

关键词：S-Zorb 脱硫反应器 制造 质量控制

中图分类号：TE96 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（c）-0104-02

1 S-Zorb脫硫反应器简介

催化汽油吸附脱硫（S-Zorb）是美国康菲公司开发的技术，此次齐鲁机械制造公司承制的脱硫反应器是SEI设计的陕西延长石油（集团）有限责任公司炼化公司180万t年S-Zorb催化汽油吸附脱硫装置的核心设备，是目前世界上吸附脱硫装置最大的反应器，该反应器最大处内直径φ4620 mm，总高度47 165 mm。结构示意图见图1所示。

2 制作、组对工艺过程及质量控制

脱硫反应器除上、下封头及下部过渡段外筒体共有17节，上部φ4620 mm×92 mm共2节，锥体1节，下部φ2450 mm部分14节分为两种厚度，δ=50 mm有10节，δ=64 mm的有4节，上部φ4620 mm×92 mm规格的2节采用温卷成型，下部φ2450 mm×50/64 mm采用冷卷成型，封头、锥体、过渡段单独制作。

2.1 壳体制作流程

2.1.1 下料

该设备材料采用等离子数控切割，下料尺寸长度允差±3 mm，宽度允差±3 mm，对角线允差≤3 mm，相邻筒节周长相对差≤5 mm，以确保筒节成型后的圆度合格[2-3]。

2.1.2 筒节成型及焊接

（1）δ=50/64 mm的筒体纵缝坡口加工采用刨边机加工，坡口角度25°，允差为±3°，钝边为10 mm，对接间隙≤1 mm。

（2）采用冷卷成型滚圆，用弦长600 mm的内样板检验弧度，保证筒体与内样板间隙不大于2 mm，纵缝的错边量≤1.5 mm，定位焊要求与相应焊缝焊接工艺相同。

（3）纵缝坡口采用手工焊，焊接采用普通自动焊，焊接材料选用法国奥林康焊丝，焊前预热，坡口两侧各100 mm范围内预热温度不少于200 ℃，焊后立即进行300 ℃～350 ℃保温3 h的消氢处理[1-2]。

（4）筒体校圆，在公司大型260卷板机上进行，控制圆度在5 mm以内。

（5）δ=92 mm筒体纵缝坡口加工采用刨边机加工，采用温卷成型，考虑公司卷板机能力和钢板12Cr2Mo1R（H）特性，采用电炉加热到400 ℃出炉开始卷制，终卷温度在120 ℃左右。

（6）纵缝焊接完毕校圆后进行一次中间热处理，防止延迟裂纹。

2.2 锥体成型

锥体的成型是一个制造难点，因直径大，高度方向尺寸大，无法一次成型，所以采取分片压制成型再组焊成锥体的方法。

（1）锥体放样分6片下料，分片单独压制成型，将检验合格的瓣片按立体样板进行划线，大小口端各留20 mm余量不切割。

（2）采用切割机沿纵缝拼装线按图纸要求进行切割，切割前需对切割线200 mm范围内进行预热，预热温度≥200 ℃。

（3）切割合格的瓣片按预组装图要求组焊成锥体，在工装平台上，利用上下支撑环，采取双面手工焊，为防止和减少变形，采取6个焊工同时在外侧施焊，从下往上立向焊接[1-2]。

（4）焊前进行坡口两侧300 mm范围内预热200 ℃～ 250 ℃，焊接完毕后立即进行300 ℃～350 ℃消氢处理，24 h后进行100%RT无损检测，按JB/T4730.1-2005Ⅱ级合格[3]。

2.3 筒体分段预制

筒体分四段分别组焊成型：第一段是上部封头与顶部吸附剂过滤器口与δ=92 mm筒体2节；第二段是锥体；第三段是筒体φ2450 mm部分；第四段为硫化床与过渡段、下封头及裙座。

2.4 下部筒体、下封头的单层堆焊

筒体分段成型后，对下部筒体进行单层堆焊，采用的是电渣堆焊（ESW）方法，焊接试验室根据该容器所选择的堆焊技术条件进行了焊接工艺评定，并委托抚顺石化研究院进行了抗氢剥离试验。单层堆焊关键质量控制点是焊前预热和焊后消氢到位，焊道排列致密且厚度均匀。

（1）对筒体待堆焊部位用磨光机打磨出金属光泽，并对表面进行100%MT检测，按无损检测标准JB/T 4730-2005执行，I级合格[3]。

（2）用自制加热工装对堆焊部位先进行200 ℃～250 ℃的焊前预热。

（3）在预热温度范围内，采用ESW堆焊，堆焊厚度为（4±0.5）mm，要求厚度均匀，表面平滑，焊道间排列致密，搭接量为10～12 mm，堆焊层凹凸量≤1 mm，接头不平度≤1.5 mm。

（4）堆焊后进行消氢热处理：消氢温度300 ℃～350 ℃，保温1.5 h后缓冷。

2.5 过渡段的加工成型及硫化床孔板焊接

过渡段筒体采用整体锻件加工，并采用6.3 m数控立车加工成型。重点是控制焊前预热和焊后消氢，施工过程中采用电加热片将整体锻件环向包裹起来，这样有利于加热均匀，焊接完后也便于短时间内进行消氢热处理。

3 水压试验

试验用水的Cl-含量不得超过20 ppm，水温应保证在整个试压过程中容器壁温不低于15 ℃。试验过程除执行GB 150的相关规定外，必须在试验压力下保持至少2 h。合格后立即将水放净、吹干，然后进行相关的无损检测[2]。

4 使用效果

该180万t/年S-Zorb催化汽油吸附脱硫装置符合脱硫反应器的设计要求。陕西延长石油（集团）有限责任公司延安石油化工厂一次开车成功，目前装置运行平稳，工作压力3.1 MPa，最高工作温度为441 ℃，产出汽油的硫含量指标合格，符合设计预期要求。

参考文献

[1] 中国国家标准化管理委员会.GB 150.1～150.4-2011，压力容器[S].北京：中国标准版社，2012.

[2] 国家能源局.NB/T 47014-2011，承压设备焊接工艺评定[S].北京：新华出版社，2011.

[3] 国家能源局.NB/T 47015-2011，压力容器焊接规程[S].北京：新华出版社，2011.endprint