蘇旭

摘 要：根據(jù)反應(yīng)器制造過程中積累的經(jīng)驗，介紹了超重、盤管較多的峰環(huán)鏈?zhǔn)皆鲩L反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特點，并對制造過程中的一些關(guān)鍵制造技術(shù)，如內(nèi)盤管環(huán)縫焊接、設(shè)備制造工藝流程等進(jìn)行詳細(xì)介紹，為后續(xù)該類型反應(yīng)器的制造提供參考經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：反應(yīng)器制造；套管焊接；內(nèi)盤管焊接；管束焊接

中圖分類號： TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）18-137-2

1 設(shè)備介紹

本臺設(shè)備是一臺反應(yīng)器，材質(zhì)為SA-516 70，總長度將近40米，總重量186噸左右，設(shè)備內(nèi)件為78根由彎頭連接的蛇形盤管，每根管子長36米，支撐盤管的結(jié)構(gòu)為8塊開孔支撐板。左右各為橢圓封頭，臥式鞍座支撐結(jié)構(gòu)。如圖1：

2 主要制作技術(shù)要求

①焊接接頭型式及尺寸應(yīng)按ASME VIII-1 UW-9、UW-13【1】規(guī)定，角焊縫的焊角高度尺寸按較薄件厚度。所有受壓部件連接焊縫均應(yīng)為全焊透。②內(nèi)盤管需做三次水壓試驗，對接焊縫外表面要打磨齊平，內(nèi)部至少做25%內(nèi)窺鏡成像檢測以保證內(nèi)表面最大余高小于1.6mm。③對于每條縱焊縫，每條環(huán)焊縫和內(nèi)部盤管的焊縫，至少要測6個點的硬度值，最大硬度值不能超過225HB。④筒體環(huán)縫組對錯邊量≤5mm；棱角度≤3.5mm；筒體總直線度≤1/1000L。⑤筒體環(huán)縫焊接時，筒體內(nèi)部焊縫兩側(cè)加兩圈環(huán)向鋼性支撐工裝，控制環(huán)縫焊接后收縮量，焊接時采用小的線能量和嚴(yán)格控制層間溫度。⑥穿盤管時，需有人從人孔進(jìn)入筒體內(nèi)部進(jìn)行引管，注意外部穿管人員與內(nèi)部引管人員的配合，提高安全警示度。在穿管過程中管子外表面不允許有縱向拉傷。

3 設(shè)備制造

3.1 內(nèi)支撐板的制作

內(nèi)支撐板（多孔板）共8快，制作有很大難度，要保證支撐板的水平度，保證支撐板水平度后進(jìn)而保證支撐板間各管孔的同心度。如每塊支撐板水平度出現(xiàn)一點偏差，那么，在后期穿管時會導(dǎo)致每塊多孔板的孔心不一致，無法穿入。另外，支撐板開孔處要焊接78個套管，雙面角焊縫滿焊如圖2：（注：焊接方法為二氧化碳焊接，焊角高度5mm，且套管間距很近，外表面距離約43mm。）

3.1.1 支撐板管孔加工

①支撐板采用自動編程等離子切割下料，所有支撐板統(tǒng)一程序下料。②下料后加工管孔。鉆孔時采用多孔鉆床。按圖3所示在第一塊支撐板上劃管孔線，并用鐵銃點孔。③將8塊支撐板重疊放在多孔鉆平臺上（已點孔板在上面），保證支撐板邊緣平齊。將支撐板與平臺用工裝夾具夾緊。④鉆孔時先選用小鉆頭鉆孔，逐漸擴(kuò)孔至要求尺寸。鉆孔期間時刻檢查夾具是否夾緊，支撐板是否有錯位現(xiàn)象。鉆孔后去除孔邊緣毛刺，最終保證每個管孔尺寸Ф。

3.1.2 套管的制作， 焊接套管時注意事項

①焊接套管時必須使用夾具和70mm厚以上的鋼板做平臺，以支撐板實物為基準(zhǔn)，在平臺上放樣，裝焊固定支撐板用的卡子。將所有套管組裝點焊后，支撐板外邊緣每隔300mm弧長用一組卡子固定在厚鋼板上，保證焊接套管時支撐板邊緣不翹起、不產(chǎn)生波浪變形。②制作78個直徑略大于套管外徑的小厚圓片（厚度10mm以上），中間鉆孔，將78根螺栓按套管中心位置焊接在厚鋼板上，最后用螺母將小圓片壓在套管上，保證焊接時不產(chǎn)生支撐板局部變形。③焊接的位置也要分散，不能相鄰逐一焊接，必須整體間隔成Z型焊接，保證整個支撐板受熱、散熱盡量均勻，控制其變形。④最后將焊接飛濺、邊緣毛刺打磨去除。

支撐板變形的備用整形方案：

①觀察、分析支撐板變形狀態(tài)，找出導(dǎo)致焊接變形的應(yīng)力集中帶。②用火焰割刀在應(yīng)力集中帶的背面反復(fù)移動加熱（根據(jù)支撐板的厚度，加熱的溫度范圍在800℃～1000℃），使其受熱而應(yīng)力得到釋放，并配合以一定重量的重物施壓支撐板，緩慢整形。最終達(dá)到水平度要求。

3.1.3 支撐板與筒體組裝焊接，按圖紙在筒體內(nèi)部劃線，預(yù)先組裝并焊接支撐板墊板

①將支撐板需焊接的外緣部分用砂輪機(jī)打磨除銹，方便與墊板焊接。②先將筒體旋轉(zhuǎn)至0°和180°上下位置，并用水平尺檢測是否水平。③按預(yù)先劃線組裝第一塊支撐板，用吊墜線和水平尺配合組裝檢查。保證支撐板的垂直度和水平度，點焊固定該支撐板。以此組裝、點焊剩余支撐板。④在組裝過程中使用水平尺、吊墜線檢測。⑤最終在第一塊支撐板上方用0.5mm鋼絲兩根，分別沿兩側(cè)拉至第八快支撐板，用來檢測支撐板的整體組裝水平情況。最后用一根0.5mm鋼絲穿過8塊支撐板上抽取的一個管孔，使鋼絲貼于套管內(nèi)表面，并隨即抽取多個管孔檢測，更精準(zhǔn)地檢測支撐板的同心度。

3.2 內(nèi)盤管的制作

按要求選擇的每根管子規(guī)格為12000mm×Φ114.3mm×13mm，故需將3根管子拼焊才能滿足要求的規(guī)格36000mm長。最終每根成品管子存在兩道拼接縫。且兩條拼縫需100%射線探傷檢測。內(nèi)盤管焊接參數(shù)的預(yù)選擇如表1（文章最后）。

3.2.1 盤管拼接注意事項

①由于盤管內(nèi)介質(zhì)為石蠟，粘稠度高，故對拼縫的內(nèi)表面余高必須保證1.6mm以內(nèi)。所以拼接時錯變量必須嚴(yán)格控制在0.6mm以內(nèi)，拼接間隙均勻，且焊接時打底焊的送絲量也要控制。②管子組對前要將待組裝的兩管頭50mm范圍的內(nèi)外表面和坡口表面的油污、鐵銹清理干凈，且用風(fēng)動打磨出金屬光澤，以保證拼縫焊接時不產(chǎn)生氣孔、夾雜等缺陷。③拼接時要使用加持工裝將兩管頭夾緊，防止產(chǎn)生錯邊，且可以保證整根管子的直線度。④環(huán)縫焊接前用4組（8個）定向滾輪制作簡易的滾輪架，放于地面調(diào)平。將拼好的管子放在滾輪架上，要保證整個管子于自由狀態(tài)，保證其直線度。一端準(zhǔn)備一臺小變位機(jī)，夾持管子一端。變位機(jī)的作用是為管子的旋轉(zhuǎn)提供了穩(wěn)定的動力，因環(huán)焊縫的焊接方法是氬弧焊打底，手工焊填充蓋面，手工焊焊接時必須保證管子定向勻速旋轉(zhuǎn)。

3.2.2 盤管拼縫焊接缺陷分析

首先管子內(nèi)外表面及坡口油污清理不干凈，因為坡口的加工是利用車床加工的，上面存有油污，拼裝前未清理干凈，這是氣孔產(chǎn)生的最根本原因。其次焊接操作工考慮內(nèi)表面余高的控制要求（1.6mm內(nèi)），故氬弧焊打底時不敢過多加絲，這是出現(xiàn)未焊透的根本原因。

3.2.3 彎頭與直管的制作

36000mm長直管與彎頭拼焊，最關(guān)鍵要注意彎頭另一端必須與焊后一端保證180°，不能有太大的偏差，否則彎頭與另一根直管合攏時會產(chǎn)生錯邊，甚至偏差過大導(dǎo)致無法裝配的現(xiàn)象。具體如圖4：

3.2.4 盤管入筒體工藝方案

①清理折流板套管及筒體內(nèi)部，穿最下方一排管子。②用2部小型吊車將管子水平吊起，在管子前端放引頭工裝（如圖5），對準(zhǔn)支撐板管孔。③筒體內(nèi)兩支撐板間分別有人配合穿管（但要注意配合人員的安全，尤其是手的安全，要做到內(nèi)外配合一致）。④后端用一輛叉車緩慢地將管子推進(jìn)殼體內(nèi)。穿管時注意調(diào)平，避免管外壁與套管端部接觸出現(xiàn)劃傷。⑤彎頭與直管的合攏縫焊接位置較小，人員不容易操作，且大部分位置焊接時都看不見熔池。為了更好地提供焊接位置，在穿管束時選擇如下方案，即對所有管子以排為單位，一側(cè)單數(shù)排伸出，將焊縫露出，另一側(cè)自然形成偶數(shù)排伸出，同樣焊縫自然露出。這樣可以相對解決焊接位置不好的問題。⑥將剩余盤管與彎頭合攏縫按3.2進(jìn)行組裝、焊接。

3.2.5 設(shè)備水壓試驗

內(nèi)盤管共需做三次水壓，第一次是未進(jìn)筒體之前（直管帶彎頭水壓）；第二次是管子穿入筒體，所有彎頭合攏縫焊接結(jié)束后；第三次是盤管與封頭鍛件焊接結(jié)束后。第二次水壓后要注意必須將盤管管口處的水處理干凈，如不去除干凈，在拼焊鍛件法蘭時有水流出，對焊縫質(zhì)量有很大影響。第三次水壓后對盤管做露點試驗，但盤管內(nèi)的水很難去除干凈，預(yù)計的方案是通壓縮空氣、通熱空氣、抽真空、充氮氣，這些方案都是嘗試，最后還是通過充氮氣方法解決，最終露點試驗合格通過。

4 結(jié)語

總結(jié)整體設(shè)備制造要點如下：

①設(shè)備筒體環(huán)縫焊接時，內(nèi)表面環(huán)焊縫兩側(cè)需制作兩圈鋼性支撐工裝，控制焊縫收縮變形。②支撐板制作焊接套管時需制作夾具工裝將整塊支撐板固定于后平臺上，后焊接套管角焊縫，控制支撐板的變形，為盤管順利穿入提供保障。③套管焊接時選擇梅花樁型位置焊接，減小焊接熱量集中，控制支撐板變形量。④內(nèi)盤管拼接前清理焊縫兩側(cè)的油污、銹蝕、水汽。⑤盤管焊縫焊接選擇焊接參數(shù)確定。如表2：⑥總裝時采用奇、偶層盤管錯位組裝，便于合攏縫時焊縫的焊接。⑦設(shè)備水壓后充入一定壓力的氮氣將盤管內(nèi)水汽除凈，保證盤管露點試驗通過。