液氮洗冷箱的制造技术
液氮洗技术操作规程
液氮洗技术操作规程一、岗位任务在低温下用液氮洗涤，脱除来自16工号气体对氨合成有害的毒物CO和CO2及惰性气体CH4、AR等制取CO+CO2<10ⅹ10-6的净化气体，同时将中压氮加入到氮洗气中以配置H2/N2为3:1的合成气，作为生产合成氨的原料气。
二、岗位管辖范围塔：C1701 共一台换热器：E1701-E1705 共5台罐及分离器：V1701-V1702;Y1701 共三台分子筛吸附器：D1701-1、2 共两台液氮洗冷箱上述设备及这些设备所属的管线、阀门及仪表等。
三、操作规程（一）、开车1、原始开车1.1、开车前的准备工作1.1.1、本工号检查完毕、检修时拆掉的盲板等已复位，其位置正确无误。
1.1.2本工号各仪表调试完毕且投用正常。
1.1.3吸附器分子筛装填合格，具备投运条件。
1.1.4空分运行正常，有足够的氧气送出（包括N2、N3）1.1.5.所有阀门（除仪表根部阀）均关闭。
1.2、开车前的检查确认工作1.2.1、系统氮气置换干燥①将冷箱加热氮管线上的两块盲板置通的位置（N3-1715-4’） (图号B-104)②开尾气通火炬的切断阀（位于NF17011A-8”NF-1704-10“管线上）将PIC1712设定值调至0.2MPAG,投自动。
(图号B-103)③全开冷箱内各导淋阀（包括SV1711旁路阀）(图号B-104)④将NF17012(合成气排火炬管线)（应该改为：TDV-1716前放空NF-1707-12”）上盲板至“通”位置，开其前后截止阀(图号B-103) ⑤将KV1714（循环氢排火炬管线）(NF-1709-2”)上盲板至“通”开启前后截止阀门(图号B-104)⑥使KV1716打开，NF17014(去低温甲醇洗合成气)(NF-1730-2”)上盲板至“通”位置，开其后截止阀(图号B-104)⑦全开净化气进冷箱前过滤器后切断阀（PG-1703-12’图号B-103)⑧将NF17017（冷箱前净化气排火炬管线）（NF-1728-3’）上盲板至“通”位置，开其前后截止阀。
开封空分液氮洗简介
某60万吨合成氨 粉煤气化
98.5669 0.8711 0.5191 0.0365 0.0064
CH3OH
CO2 压力MPa（g） 温度 ℃ 流量 Nm3/h
≤5ppm
≤20ppm 5.6 -60.85 90509 32000 6.1
≤15ppm
≤20 ppm 3.15 -53.9 173380 64600 3.8
空分液氮洗装置 2套
1973年
武钢集团
焦炉气液氮洗
2套
国内配套大氮肥液氮洗装置的概况
1、2002年以前，合成氨装置配套用液氮洗装置技术 完全依赖于进口厂商，被林德，法液空等垄断。
2、2002年，在德州华鲁恒生集团大化肥国产化项目 中，开封空分拿到了该项目中配套的４万空分，这是国产 化首套４万等级空分装置，被认定为国家级重点新产品， 开封空分被授予在振兴装备制造业工作中做出重要贡献奖 励。配套液氮洗装置由寰球工程院设计工艺包，杭氧制造 液氮洗冷箱设备。中泰由原杭氧人员创建，随后也拿到了 液氮洗的业绩。
4、2013年4月吉林长山“1830液氮洗装置”的中标 中标吉林长山“1830液氮洗装置” ，随后开展了此装置 的详细设计工作，完成了工艺包设计、单体设备详细设计、 冷箱及管道的总体设计，完成了工艺制造所需要的相关实验 ，并完成相关的制造工艺与焊接评定。 并通过了用户及其聘 请专家组织的设计审查，与会各方一致认为开封空分提供的 设计资料达到工艺包设计深度，单体设备设计和总体设计满 足用户及实际要求。（后因用户母公司原因未签合同）
吸附器
• 对比同类设备外形，得出设计流速范围，来确定设 备外形尺寸。
如：在3.2MPa工作压力下，流速控制在0.2～ 0.25m/s。
• 开封空分长期与上海UOP公司保持良好合作，根据 不同项目提供的原料气参数由UOP核算，并推荐分 子筛型号，用量及设备外形，填充高度。 • 分子筛一般采用UOP 5A 1/16”条形分子筛，吸附性 能强。 • 吸附器设计采用JB/T4732《分析设计标准》
液氮冷处理工艺
液氮冷处理工艺
1 液氮冷处理工艺
液氮冷处理是一种热处理技术，主要以液氮钢作为冷却介质，在
空气中进行半到全部冷却，以改善金属材料组织，增强韧性、强度和
耐温性，改善耐磨性、耐腐蚀性和抗扭转性等。
液氮冷处理还可以改变金属组织的结构，使其更加均匀和细致，
以提高其质量。
液氮冷处理可以减少材料中的缺陷，延长使用寿命，
使材料更加坚硬耐用。
液氮冷处理的基本过程分为四个步骤：将材料环绕到液氮冷却盘中，然后将其放入液氮容器中，继而将液氮容器放入真空室中，最后
将真空室中的液氮容器放入油浴蒸发器中，完成热处理过程。
液氮冷处理是一种具有抗腐蚀作用的金属处理技术，在船舶、飞机、军事和石油行业有着广泛的应用，也可以用于制造电子元件和机
械零件。
液氮冷处理同时也用于制作钨和钛合金以提高材料的耐腐蚀
性和强度。
从上述可知，液氮冷处理是一种极其有效而又安全的金属处理技术，可以改善金属材料的性能，增加其强度和耐用度，减少金属材料
的损坏，使用范围很广。
通过液氮冷处理，不仅能够节约时间和费用，还可以提高材料的使用寿命，从而满足生产对细致、准确和安全性的
要求。
液氮洗技术操作规程
液氮洗技术操作规程一、岗位任务在低温下用液氮洗涤，脱除来自16工号气体对氨合成有害的毒物CO和CO2及惰性气体CH4、AR等制取CO+CO2<10ⅹ10-6的净化气体，同时将中压氮加入到氮洗气中以配置H2/N2为3:1的合成气，作为生产合成氨的原料气。
二、岗位管辖范围塔：C1701 共一台换热器：E1701-E1705 共5台罐及分离器：V1701-V1702;Y1701 共三台分子筛吸附器：D1701-1、2 共两台液氮洗冷箱上述设备及这些设备所属的管线、阀门及仪表等。
三、操作规程（一）、开车1、原始开车1.1、开车前的准备工作1.1.1、本工号检查完毕、检修时拆掉的盲板等已复位，其位置正确无误。
1.1.2本工号各仪表调试完毕且投用正常。
1.1.3吸附器分子筛装填合格，具备投运条件。
1.1.4空分运行正常，有足够的氧气送出（包括N2、N3）1.1.5.所有阀门（除仪表根部阀）均关闭。
1.2、开车前的检查确认工作1.2.1、系统氮气置换干燥①将冷箱加热氮管线上的两块盲板置通的位置（N3-1715-4’）(图号B-104)②开尾气通火炬的切断阀（位于NF17011A-8”NF-1704-10“管线上）将PIC1712设定值调至0.2MPAG,投自动。
(图号B-103)③全开冷箱内各导淋阀（包括SV1711旁路阀）(图号B-104)④将NF17012(合成气排火炬管线)（应该改为：TDV-1716前放空NF-1707-12”）上盲板至“通”位置，开其前后截止阀(图号B-103)⑤将KV1714（循环氢排火炬管线）(NF-1709-2”)上盲板至“通”开启前后截止阀门(图号B-104)⑥使KV1716打开，NF17014(去低温甲醇洗合成气)(NF-1730-2”)上盲板至“通”位置，开其后截止阀(图号B-104)⑦全开净化气进冷箱前过滤器后切断阀（PG-1703-12’图号B-103)⑧将NF17017（冷箱前净化气排火炬管线）（NF-1728-3’）上盲板至“通”位置，开其前后截止阀。
液氮洗冷箱的Aspen Plus模拟与分析
近年来，上海华谊能源化工有限公司不断在氢 氮 气 、合 成 气（CO +H2）以 及 一 氧 化 碳（CO）、纯 氢 气 （H2）等各种工业气体供应领域进行拓展，业务领域 也由公司本身的煤制甲醇逐步涉及包括合成氨在内 的化工领域。液氮洗是合成氨工艺中重要的气体处 理工序，有利于原料回收利用，节约能源。本文应用 Aspen Plus 软件对液氮洗冷箱装置进行模拟，并分 析液氮洗冷量利用、原料气中 CO 含量、高压 N2 用 量等因素对液氮洗冷箱的影响。
却器和 1裕 原料气体冷却器被返流气体冷却后，其中 大部分经节流直接与自氮洗塔顶部来的氮洗气混 合，基本达到 H2，N2 化学配比为 3颐1；其余部分继续 在 2裕 原料气体冷却器中冷却并液化，液氮进入氮洗 塔顶部，作为洗涤剂，在氮洗塔中将原料气中的 CO， Ar 和 CH4 等杂质洗下。
氮洗塔底部的液体经过减压后在氢气分离器中 闪蒸，气相作为循环 H2，经过 2裕 原料气体冷却器、1裕 原料气体冷却器和高压氮气冷却器复热后出冷箱， 送至低温甲醇洗工序的循环气压缩机加压后再回收 利用；由氢气分离器底部排出的液体，经过 2裕 原料 气体冷却器、1裕 原料气体冷却器和高压氮气冷却器 复热后出冷箱，作为燃料气送至全厂燃料气系统。
分冷量。N2 的焦耳-汤姆逊转变曲线如图 2 所示。 节流效应可用焦耳-汤姆逊系数 滋JT 表示。
滋JT<0
滋JT>0
滋JT=0
p / MPa 图 2 N2 的焦耳 - 汤姆逊转变曲线
·16·
上海化工
第 43 卷
滋JT以（琢T 琢p）域滋JT 代表恒焓下温度对压力的变化率。当 滋JT>0
甲醇洗、液氮洗流程说明
第二部分单元及工艺流程说明2 单元及工艺流程说明2.1 单元及工艺流程图技术提供方提供的工艺流程图（PFD图）见附图。
2.2工艺流程说明1)低温甲醇洗装置低温甲醇洗净化装置工艺流程如附图“工艺物料流程图（PFD）”所示。
变换后原料气<1>已先在变换系统中用水洗涤使其中的NH3含量降至1ppm以下。
进低温甲醇洗系统的原料气先与合成气<8>、CO2产品气<39>初步换热后经氨冷器EC-2201进一步降温，在原料气分离器V-2201初步分离出水分。
初步分离水的原料气再喷射防结冰甲醇<17>并与压缩后的循环闪蒸气<15>混合，然后经多流股绕管式换热器原料气/净化气/CO2产品气换热器EA-2202与合成气<100>和<38>换热后冷却，在原料气分离器V-2213分离几乎全部的水分和甲醇后进入H2S吸收塔C-2201，用吸收了CO2的并经氨冷器EC-2202降温的低温甲醇<19>洗涤。
原料气在H2S吸收塔C-2201塔脱除全部的H2S和部分CO2等组分，得到的不含硫气体进入CO2吸收塔C-2202，C-2202塔共分为三段，塔顶用贫甲醇洗涤，段间设有中间冷却器EA-2204和氨冷器EC-2203，用以降低半贫甲醇的温度，保证甲醇液在较低温度进行吸收。
脱除CO2的净化气<7>由CO2吸收塔C-2202塔顶引出，送往液氮洗装置。
中间闪蒸塔C-2203塔为中压闪蒸塔，由上部和下部两个闪蒸罐组成。
从H2S吸收塔C-2201出来的、吸收了H2S和CO2的含硫甲醇富液经闪蒸甲醇冷却器EA-2215与循环富甲醇换热冷却并减压后在中间闪蒸塔C-2203下部闪蒸出溶解的氢气及少量CO2等气体。
同样，从CO2吸收塔C-2202塔出来的不含硫的甲醇液分一部分<18>至H2S吸收塔后，另一部分<21>在净化气/富甲醇换热器EA-2221中与液氮洗返回的部分冷合成气<105>换热，再经氨冷器EC-2204冷却并减压后在CO2吸收塔C-2202上部闪蒸出溶解的氢气及少量CO2等气体。
低温液氮洗工艺原理
低温液氮洗工艺原理今天咱们来唠唠低温液氮洗这个超有趣的工艺原理呀。
你知道吗，低温液氮洗就像是一场超酷的气体“大变身”魔法秀呢。
这个工艺主要是对合成气进行净化处理的。
合成气里有好多东西，就像一个大杂烩，有氢气、一氧化碳，还有一些杂质气体，像二氧化碳、甲烷之类的。
那液氮洗就是要把这个大杂烩里的杂质给挑出来，让氢气和一氧化碳变得更纯净。
那它是怎么做到的呢？这就和温度有超级大的关系啦。
液氮啊，温度可是低得很呢，就像一个超级冷的大冰箱。
当合成气进入到这个低温的环境里，那些杂质气体就开始变得不一样啦。
比如说二氧化碳，它在低温下就会变成固态，就像水变成冰一样，然后就被从气体里分离出来啦。
这就好比在一群小伙伴里，有个小伙伴特别怕冷，一到冷的地方就动不了了，然后就被单独挑出来啦。
甲烷在这个低温环境里呢，也会和氢气、一氧化碳有不同的表现。
液氮洗利用了不同气体在低温下的不同物理性质。
氢气和一氧化碳在低温下还能保持气体状态，但是甲烷就会和那些杂质一样，变得容易被分离出去。
这就像在一个班级里，根据同学们不同的特点来分组，把那些不一样的同学分到其他组去，只留下我们想要的那些小伙伴。
而且呀，液氮洗还有一个很厉害的地方，就是它能让氢气和一氧化碳的比例变得更合适。
就像做菜的时候，要把调料的比例调得刚刚好一样。
通过这个工艺，能把合成气里氢气和一氧化碳的比例调整到最适合后面反应的状态。
这可太重要啦，如果比例不对，后面的反应就可能搞砸了，就像你做蛋糕的时候，面粉和鸡蛋的比例不对，蛋糕就做不成啦。
在这个低温液氮洗的过程中，设备也像是一群超级英雄呢。
那些管道啊，就像一条条运输线，把合成气安全地送到低温的环境里。
还有那些分离装置，就像一个个小卫士，仔细地把杂质气体给揪出来。
整个工艺就像是一个有条不紊的小社会，每个部分都有自己的工作，大家齐心协力，就能把合成气变得又纯又好。
这个工艺在工业上可是超级重要的呢。
比如说在一些化工生产里，如果没有这个低温液氮洗，生产出来的产品可能就会有很多问题。
液氮洗装置中一些技术问题的探讨
但 流 体 节 流 产 出 的冷 量 会 偏 少 ，
系统 冷 量会 不 足 ，进 而导 致 系 统
氧 化碳 等 物质 ，另一 个 目的是 防 止 它们 进 入液 氮 洗冷 箱 堵 塞冷 箱
内板翅 式换 热 器 。
无法 正 常运 行 。如 果 选 用 的高 压
氮 气压 力 大 ，则 节 流产 出 的冷 量 多 ，但 压力 偏 高 则造 成 能耗 的增
２ 出了 采 购 分 子 筛 系 统 中 ． 提 切 断 阀及分 子 筛需 考 虑 的技 术 问
５ ６
免焊 缝层 间未 焊 透 、未熔 合 等缺 陷 ：４ 加 强 清 理 工 作 ， 量 减 少 （） 尽 由此 导 致 的焊 缝 缺 陷如 夹杂 和气 孔 的产 生 。 ５加 强 层 间温度 的控 （） 制 ，使 焊缝 熔 池在 较 合理 的温度
范 围 内完 成结 晶过程 ，从 而 获 得
层检验 ： 即焊缝 焊 至 １ ／ ２或 １３厚 ／ 度时 ， 就进 行 Ｘ 线 检 验 ， 有 缺 射 如
较 高 的要 求 。并 且换 热 器热 负 荷
比较 大 ， 用普 通 翅 片 ， 热器 体 如 换
七、 结束语
本 文提 出了 以下几 个 问题 ： １提 出 了液 氮 洗 装 置 的冷 量 ． 平 衡 中两 个 需 注意 的 问题 ，建 议
液氮洗 分子筛共设 置两 台， 正 常 生产 时 一 台在 线 ，另 外一 台
量 的大 小 主要 取决 于 高 压氮 气 压 加 。 以某 年 产 ３ 万 吨合 成 氨装 置 再 生 ， ０ 运行 周 期 为 ２ 小 时 ， 子 ４ 分 力 的大 小 。如果 选 用 的 高压 氮气 的为例 ， 此装置需 氮气３０ ０ｇ ， ７０ ｋ／ ｈ 筛 的 运 行 靠 分 子 筛 时 序 程 序 控
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工艺制造液氮洗冷箱的制造技术何 传 贤(杭州杭氧股份有限公司)摘要:详细介绍了杭氧在液氮洗冷箱国产化制造过程中所进行的氮洗塔选材论证和制造技术攻关的内容,分析了液氮洗冷箱组装时为保证产品质量所采取的措施。
关键词:液氮洗冷箱;氮洗塔;制造;组装前 言我国是一个人口众多,人均占有耕地面积很少的国家,要解决事关国计民生的粮食问题,就要大力发展化肥工业,提高化肥(尤其是氮肥)产量,以满足农业发展的需要。
氮肥生产的原料气为氮气和氢气。
氮气可由空分设备提供,氢气则由石油或水煤浆加压气化后获取。
由石油或水煤浆加压气化所获得的原料气中,主要成分为氢气,但含有一氧化碳和二氧化碳等有害杂质。
这些杂质气体在合成塔内会使催化剂中毒!而失效。
所以,原料氢气在进入合成塔前,必须经过净化处理,使其一氧化碳和二氧化碳等杂质的总含量不大于10∀10-6。
原料氢气的净化,通常采用铜氨液吸收法、甲烷化法和液氮洗法。
其中液氮洗法,不仅能脱除一氧化碳和二氧化碳等有害杂质,而且也能脱除甲烷和氩气,可以得到惰性气体含量小于100∀10-6的氮氢混合气。
产品合成气的纯度很高,使氢、氮气在合成氨时的消耗量接近理论值,并且大大延长催化剂的寿命。
尤其在以煤或渣油为原料时,往往工厂配有空分设备,酸性气体的脱除采用低温甲醇洗。
此时,采用液氮洗法来脱除一氧化碳不仅节能降耗,且更为经济合理,常被推荐使用。
液氮洗冷箱是液氮洗工序的主要设备,其中包括氮洗塔、板翅式换热器以及其他槽、罐、仪表、调节阀和管线等,冷箱内设备在低温(-193#)、中压(5 2MPa)环境下运行,介质为易燃、易爆和易挥发的高含氢物料。
十五!期间,国家经贸委组织有关专家对十五!重大技术装备∃大型化肥成套设备研制项目%进行了可行性论证。
该项目中的液氮洗冷箱设计及研制!专题经国家经贸委批准,同意以山东华鲁恒升化工股份有限公司油改煤扩建工程中的液氮洗冷箱为依托工程,进行液氮洗冷箱国产化!攻关。
1 氮洗塔制造1 1 氮洗塔制造前期选材论证液氮洗冷箱的制造,由杭氧股份有限公司(以下简称:杭氧)承担,冷箱内的关键设备&&&氮洗塔,其内部结构虽与空分精馏塔类似,塔体高18m,但塔的设计压力为5 8MPa(空分精馏塔内部的设计压力只有0 7MPa)。
对于如此高的内压,氮洗塔的材料究竟选奥氏体不锈钢还是铝合金?中国寰球化学工程公司与杭氧进行了反复论证,提出了3种方案。
1 1 1 全塔材料采用铝镁合金优点:)将从德国林德公司引进的、并已成熟地在空分精馏塔上应用了20多年的铝制筛板塔制造技术!应用到氮洗塔的制造,塔的使用性能有保证;∗塔内件制造所需的铝制异型型材,国内均已生产,规格齐全。
需解决问题:国内只生产过薄壁( +30mm)、低压(P c+0 7MPa)铝制筛板精馏塔,对于氮洗塔的厚壁( =64mm)、小直径( 内=1200mm)、高强度(5083)铝合金壳体的制造,如筒体的卷制、两端封头的成形、焊接及无损检测等,都需进行制造技术攻关。
1 12 全塔材料采用奥氏体不锈钢(0Gr18Ni9)优点:)不锈钢材料强度高,壳体相对可薄一点;∗壳体的封头、筒体制造技术成熟,不存在技术问题;,塔体运行比较安全、可靠。
需解决问题:)不锈钢塔内件制造存在较大的困难(如:筛板的冲制、校平等);∗制造塔盘支撑环的异型型材还有待开发;,不锈钢氮洗塔与铝制板翅式换热器的连接需用可靠的不锈钢与铝合金转换接头过渡,这种大口径转换接头目前国内还没有厂家能生产,需进口;−由于奥氏体不锈钢与铝镁合金的线膨胀系数相差较大(大约相差31%),采用不同材料的冷补偿问题比较突出,冷箱内管道设计中如冷补偿问题处理不当,会给设备或管道造成局部应力集中,容易引起设备或管道的疲劳破坏或泄漏。
1 1 3 壳体采用奥氏体不锈钢、内件采用铝合金材料优点:)塔内件采用从德国林德公司引进专项技术制造,尺寸精确、质量好;∗壳体采用强度高、制造技术成熟的奥氏体不锈钢制造,塔体运行安全、可靠。
需解决问题:)制造(与壳体焊接的)塔盘支撑环的异型型材有待开发;∗氮洗塔工作温差266#,不锈钢壳体与铝合金内件热膨胀系数不同会影响铝制塔板的水平度,危及氮洗塔的使用性能;,不锈钢壳体与铝制板翅式换热器的连接同样需用可靠的不锈钢与铝合金转换接头过渡,处理不当,同样会引起设备或管道的疲劳破坏或泄漏。
综合上述,杭氧认为氮洗塔选用全铝结构,液氮洗冷箱整体设计中系统的泄漏问题、冷补偿问题和内件的加工问题等,均可得到较好的解决。
对于小直径厚壁、高强度铝合金壳体的制造,可在原有铝制空分精馏塔薄壳制造经验的基础上,再经厚壁壳体制造技术攻关,完全有把握攻克这一技术难关。
所以,第一台国产氮洗塔选用了全铝结构。
2001年12月29日,在北京召开的十五!大型化肥成套设备研制项目可行性研究报告论证会上,杭氧就某些专家提出的氮洗塔采用全铝结构存在的主要问题是制造所用的厚板材和相应锻件,目前尚缺少准确的机械性能参数,给设计带来困难!向与会专家介绍:杭氧按ASME标准设计乙烯冷箱,一些大型铝法兰锻件由重庆西南铝厂生产。
我国目前虽尚缺铝合金容器设计规范,但杭氧早在20世纪80年代初,与德国林德公司合作生产空分设备时,就已引进了铝合金容器设计规范(德国AD规范),现在又有美国ASME规范、日本JIS标准能参照,相信只要铝材加工厂、氮洗装置的设计、制造单位互相配合,结合氮洗装置的试制,拿出相应的力学数据,就能满足设计要求,同时还能编制我国自己的铝合金焊接容器设计规范。
2002年,全国压力容器标准化技术委员会即组织有关单位的专家编制了JB/T4734&2002∃铝制焊接容器%,并于2003年3月实施。
1 2 氮洗塔制造技术杭氧针对氮洗塔的小直径、厚壁、高强度铝合金壳体的制造,主要进行了4方面制造技术攻关。
1 2 1 大厚度、高强度铝合金的焊接技术攻关由于铝板厚度增加,焊接电流就将增大,焊缝金属的晶粒就会变得粗大,焊缝的机械性能就有可能降低。
随着板厚的增大,焊缝中的未焊透、层间未熔合以及夹杂、气孔甚至裂纹等缺陷就容易产生。
为确保厚壁铝制氮洗塔的焊接质量,杭氧进行了多项焊接试验及焊接评定。
在焊接试验、产品制造及检测时,采取了以下措施:(1)添置、选用匹配的焊机、焊接升降架和焊接滚轮架等焊接设备。
(2)焊接时采用合理的、较小的电流及合适的焊接速度以控制焊接热线能量。
(3)采用薄层多道焊,合理设计焊接坡口,焊接次序,以避免焊缝层间未焊透、未熔合等缺陷。
(4)加强清理工作,尽量减少由此导致的焊缝缺陷如夹杂和气孔的产生。
(5)加强层间温度的控制,使焊缝熔池在较合理的温度范围内完成结晶的过程,从而获得较好的机械性能。
(6)焊缝质量分层检验:即焊缝焊至1/2或1/3厚度时,就进行X射线检验。
如有缺陷,立即返修,以避免大厚度焊缝焊接完成后才发现焊缝缺陷在最深部所造成的大工量返工,由此造成焊接的变形,影响产品质量。
(7)对不同的结构,采用了不同的焊接方式,如:双面熔化极自动氩弧焊;熔化垫板加熔化极半自动氩弧焊打底、熔化极自动氩弧焊覆盖;双人双面手工钨极氩弧立焊打底,熔化极半自动或全自动氩弧焊覆盖。
同时对上述各种焊接方法及焊接试件,都进行力学性能测试,以确保焊缝强度。
1 2 2 小直径、厚壁和高强度铝合金封头成形技术攻关由于高强度铝合金的延伸率只有普通碳钢的1/2、奥氏体不锈钢的1/3,,在室温下变形量超过10%就会出现裂纹。
因此,小直径、厚壁封头的成形不可能在室温下进行,必须加热增加塑性后才能进行。
但加热温度过高,封头成形的壁厚减薄量就很容易超差;加热温度过低,成形时又容易出现裂纹,所以封头的成形温度区间很小,成形较难。
为攻克小直径、厚壁封头的成形难关,杭氧对现有的加热设备进行了技术改造,同时添置了远红外测温仪器,在封头坯板的加热升温、保温及压制过程中,精确测量工件温度,根据温度控制工件的变形程度,分数道将封头加热、压制成形。
1 2 3 小直径、厚壁和高强度铝合金筒体制造技术攻关氮洗塔内的筛板安装水平度(也就是筛板与塔体轴线的垂直度),直接关系到氮洗塔的氮洗效果。
而筛板的安装,是以筒壳为基准,所以对筒体的圆度及直线度有较高的技术要求。
但这种小直径、厚壁筒体的圆度、直线度及焊缝对口错边量较难控制。
为确保筒体的制造质量,杭氧采取了相应的工艺措施。
(1)对原有的数控水下等离子切割机进行技术改造,解决厚铝板的切割难题。
(2)筒节坯板经等离子切割下料后,上刨边机,将坯板周边等离子切割后的热影响区刨掉;同时控制坯板的长、宽及对角线长度,以确保卷制后筒节直径尺寸精确、筒节两端口互相平行、筒节接长拼焊后筒体直线度误差小于1/1000,且总长误差小于10mm。
(3)为控制筒体的圆度,减小纵缝附近的棱角(直边),防止卷制时产生壁厚减薄量超差,杭氧经卷制试验后,采用1200t水压机模压预弯筒节坯板卷制方向前后两端,并用样板精确控制预弯形状,然后在事先经技术改造、操纵系统实现数控操作的60m m四辊卷板机上卷圆。
(4)对熔化极自动氩弧焊机的机头和送丝机构进行改装,缩小焊丝送丝盘,将该盘与焊机机头的固定位置放低,使机头和送丝盘都能进入小直径筒体内施焊。
(5)为减少筒体卷制冷作硬化及残余应力,杭氧在筒节卷制、纵缝施焊后,增加一道退火工序,然后再用卷板机校圆,从而有效地防止了小直径、厚壁铝筒节室温卷制微裂纹的产生。
(6)设计制造专用的焊缝对口错边校正器来控制筒节接长搭焊时的环缝错边量。
(7)筒体环缝采用无间隙熔化极自动氩弧焊焊接,既确保了筒体全长的直线度,又提高了环缝焊接的工作效率。
1 2 4 氮洗塔组装技术攻关氮洗塔塔内件,如泡罩塔板的泡罩、筛孔塔板的孔板等,都是直接影响氮洗效果的关键零部件。
杭氧全面应用从德国林德公司引进的空分精馏塔制造技术进行制作,但在厚壁、小直径筒体内组装、试压等,还是出现了新的制造难题。
(1)由于氮洗塔筒体壁厚、直径小,有的部位焊工无法在筒体内实施熔化极自动氩弧焊,例如:筒体两端与封头连接的内侧环缝,筒体内放了焊机,就没有焊工施焊的位置。
为此,杭氧对不同结构、不同位置,采用不同的焊接方法,如底部封头与筒体的连接环缝,采用双人双面手工钨极氩弧立焊打底,再在外侧用熔化极自动氩弧焊覆盖;而顶部封头与筒体的连接环缝,因焊工无法进入塔内,所以在环缝内侧采用熔化垫板、在环缝外侧用熔化极半自动氩弧焊打底后,再熔化极自动氩弧焊覆盖。
一些厚壁接管与筒体、封头的连接,采用双人双面手工钨极氩弧立焊打底,熔化极半自动氩弧焊覆盖的方法焊接。
(2)厚壁焊缝的检验,一般采用X射线仪单壁单投影的方法检测,但氮洗塔顶部封头与筒体的连接环缝检测时,X射线仪或人都不能进入筒体内,杭氧应用大功率X射线仪,在筒体外侧,采用双壁单投影的方法检测焊缝质量。