尿素合成塔壳体焊接工艺课程设计

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1、哈尔滨理工大学焊接课程设计18MnMoNb尿素合成塔壳体焊接工艺班级：型10-1班学号：1002040126姓名：秦新刚指导教师：潘强荣2013年12月25日18MnMoNb尿素合成塔壳体焊接工艺1.概述随着尿素工业装置能力的不断提高，尿素合成塔的结构尺寸和结构型式也在不断地变化，世界上第一套尿素合成装置的能力为6.5吨/天，反应器的直径是φ320mm，高度4m。二十世纪五十年代初期反应器的直径大多在φ800mm。到了二十世纪六十年代，反应器的直径已达到φ1000mm~φ1300mm，高度24m。生产能力达到250吨/天。这之前的尿素合成塔结构多为双套筒式，容器的有效反应空间较小

2、。之后发展了衬里结构，大大提高了高压容器的有效利用率。与此同时，尿素生产流程也大大改进，采用了全循环流程。未反应完的原料通过适当处理又返回合成塔进行反应，大大降低了生产成本，从而使尿素生产的发展在理论上不受限制。随着合成氨工业的大型化，尿素工业装置也沿着大型化发展。目前，我国生产的尿素合成塔的最大直径已达φ2800mm，高度36000mm，容积达200m3，生产能力达到1740吨/天。我国从一九六五年开始制造尿素合成塔，起初为双套筒的结构，一九六八年开始制造φ800mm内衬Cr-Mn-Ni(A4)双相不锈钢小型尿素合成塔，生产能力为80吨/天。一九七○年以后全国建有33个这样规模

3、的尿素工厂，全部由国内自行设计和制造。一九七五年以后，从国外开始引进13套年产48~52万吨的大型尿素生产装置，尿素合成塔的内径为φ2100mm~φ2800mm不等，从一九八三年开始，我国也开始自行设计和制造大型尿素合成塔，并对原有的中小型尿素合成塔进行改造，目前我国制造的尿素合成塔规格十分繁多。尿素合成塔的结构与工艺设计要求和制造工艺方法有密切关系，既要满足工艺流程、生产能力的要求，又要适应承担制造的制造厂本身制造工艺方法的要求。在工程建设中往往是由工程公司或用户提出设计条件（数据表或条件图）与制造单位签订合同后由制造单位自已进行尿素合成塔结构施工图设计，设计的施工图由工程公司

4、或用户审查确认后即可投料制造。因此，具体的尿素合成塔结构型式往往是由制造厂决定的。尿素合成简图八所示，主要由高压筒体、上下封头，底部封头物料接管与封头的连接、人孔密封结构、检漏系统、内件等组成。2.焊接材料外壳层板是受压壳体的主要材料，它的制造过程与一般高压容器多层层板的制造过程一样。对于大型尿素合成塔，为了减轻重量方便运输，要求层板采用低合金高强度钢层板如日本神户制钢的K-TEN62M，美国ASME的SA724A.B，我国的15MnVR、15MnVNR等，其厚度可采用8~12mm。-7-3.焊接方法每一层的外壳层都由三片瓦片组成，三部分分别在压力机上压制成形或在卷板机上卷制。层

5、板的制作过程：1检验材料要按合格证书进行验收；第一层层板进行超声波探伤检查，其它各层可不必进行超声波探伤；第一层层板相当于多层高压容器的内筒，所以增加了超声波检查。2气割下料按照每层层板的展开周长分三份划线、气割下料；并在层板上编号做标记。3矫平清理为保证包扎质量，每层层板须校平，并用平尺检查不平度；喷砂清理板内外表面4卷板两头预压弯，然后再卷扳机上卷制瓦片状5切割坡口切割坡口尺寸、坡口表面磁粉探伤或着色探伤6钻泄气孔为防止钻孔时钻伤内筒表面，第一二层板是上的Ø8mm的透气孔必须在包扎前钻完。7待包扎注：在压制板头时需进行模拟试验，根据实际的回弹量来确定压模的半径。4.18MnM

6、oNb材料焊接特性18MnMoNb是用少量铌与钼强化,屈服强度大于50公斤/mm2的普通低合金钢。由于含合金元素较多，并含有较高的碳，所以焊接时有淬硬倾向，焊前应预热至170摄氏度以上，大厚度的结构焊后应及时进行回火处理，以消除残余应力，避免产生冷裂纹。手弧焊时可选用J607、J707焊条，埋弧焊时可选用H08Mn2MoA及H08Mn2MoVA两种焊丝，配合焊剂250或350。其工艺如下：-7-1、焊前应预热150~180℃。对于刚度较大的构件，预热温度应提高至180~230℃，焊后或中断焊接时，应立即进行250~350℃的后热处理。2、焊条电弧焊时，选用E7015焊条。埋弧焊时

7、选用焊丝H08Mn2MoA、H08Mn2MoVA配合HJ250或HJ350；电渣焊时，选用焊丝H10Mn2MoA、H10Mn2MoVA配合HJ431、HJ250或HJ360。3、焊条电弧焊时，焊接热输入应控制在20kJ/cm以下。埋弧焊时，焊接热输入应控制在35kJ/cm以下；但焊接热输入不能过小，否则焊接接头易出现淬硬组织和降低韧度，道间温度应控制在预热温度和300℃之间。4、焊后热处理。电渣焊接头热处理的方式是900~980℃正火加630～670℃回火。电弧焊接头应进行消除应