[发明专利]焦炭塔锥形封头过渡段制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及大型石化炼制装备制造方法，特别是涉及焦炭塔锥形封头过渡段制造方法。 

背景技术：

焦炭塔是石油炼化装置的关键设备，它的作用是使重质油品加热裂解聚合变成轻质油、中间馏分油和焦炭，主要产品是：气体、汽油、柴油、蜡油、石油焦。该设备运行时是在交变载荷的作用下工作，工作温度达500℃，工作环境较为恶劣。其底部锥形封头和筒体、裙座连接处是应力变化最多的位置，最易产生裂纹等影响设备安全性能的缺陷，其使用寿命直接决定了整个焦化塔的使用周期。传统的制造工艺是整个焦炭塔整体均采用板焊结构，该结构在装置运行几个周期后底部锥形封头和筒体、裙座连接处便产生了裂纹，成了安全生产的最大隐患。 

国内目前采用的传统工艺：炼钢-水压机锻成弧形-组焊-消应热处理-立车加工。其存在的问题在于材料制造成本高，产品毛坯重量每个约为100吨，锻件毛坯利用率低(仅为十分之一)，且热弯时对锻件的机械性能产生影响，其高温机械性能和低温冲击韧性不易达到要求，制造周期长 

(大约8～10个月)。 

现有技术具体问题如下： 

①锥形封头过渡段是由4块组对拼焊而成，其直径均在φ8400～φ9500mm之间，属大型锻焊结构，制造工序多，质量要求高，技术难度大； 

②锻件材料严格控制杂质元素总量，要求冲击韧性为一般材料的2倍，钢材冶炼和锻造难度大； 

③由于锻件厚度和直径较大，且坡口为双U形，组对难度大； 

④14Cr1Mo、15CrMo、1.25Cr-0.5Mo-Si等压力容器用钢焊接时易产生冷裂纹或延迟裂纹，近缝区硬化和热影响区软化等问题，焊接时的焊前预热、层间温度控制、焊后消氢难度大，故必须具备合理的焊接工艺； 

⑤产品要求整体交货，组对部件焊接量大，易造成焊缝处强度和硬度偏高而冲击韧性下降，需选择合适的热处理工艺。 

发明内容：

本发明提高了石油化工装置中关键设备焦炭塔的使用寿命，降低产品 制造成本，缩短制造周期；减少国内石油石化产业对于该产品进口的依赖，满足石化产业对于大型压力容器装备的需求。 

本发明的技术方案如下： 

焦炭塔锥形封头过渡段制造方法，包括优化钢锭、锻件工艺和冷、热加工成型工艺，其特征在于：所述优化钢锭、锻件工艺包括以下步骤： 

1)精炼钢锭：选用低S、P低杂质的优质废钢，在电炉中冶炼，再经钢包炉精炼，真空脱气，真空铸锭； 

2)锻制成型：将单重在15T左右的精炼钢锭，在4000T以上的锻制成型机上经两次镦粗拨长，再锻制成条形，锻比大于等于6。 

3)锻后热处理：包括正回火，组织均匀化、去氢过程；温度控制在900-1000℃，均温时间保证在3小时以上，然后快速冷却。 

所述精炼钢锭工序后，钢锭中S的质量比重小于等于0.01％，P的质量比重小于等于0.01％，C的质量比重小于等于0.17％，Si的质量比重大于0.44％且小于0.86％，Mn的质量比重大于0.27％且小于0.83％，Mo的质量比重大于0.4％且小于0.7％，Cr的质量比重大于0.94％且小于1.56％，H小于等于2PPm。 

上述热处理后进行性能检验：分别在锻坯两端取样检测锻后热处理及强化热处理各项指标是否符合标准。 

所述精炼钢锭中Mn与Si的质量比重之和小于等于1.2％。 

所述锻制成型机为油压冷成型锻制机。 

所述锻制成型机为水压热弯成型锻制机。 

本发明的优点在于： 

将焦化塔底部锥形封头和筒体、裙座连接段采用锻件形式(即锥形封头过渡段)，便能较好的解决焦炭塔底部裂纹的问题，使焦炭塔的使用寿命从10年延长到30年。其具体表现为： 

(1)缩短制造周期、降低制造成本 

通过合理分段锻造改变了以往采用特大型水压机(10000吨以上)锻造的工艺，大大降低了产品制造成本(仅锻件毛坯重量从传统工艺要求的每个过渡段100吨降为50吨左右)，缩短了制造周期、显著地提高了毛坯利用率。 

(2)产品质量优