[发明专利]一种急冷器端部锻件与内管焊接结构

说明书

本发明涉及一种急冷器端部锻件与内管焊接结构，包括急冷器端部锻件、内管，急冷器端部锻件具有第一连接端，内管具有第二连接端，第一连接端具有第一台阶部，第一台阶部具有与急冷器端部锻件外周面相连接的第一台阶厚度面、与第一台阶厚度面相连接的第一台阶宽度面、连接第一台阶宽度面与急冷器端部锻件内周面的第一坡口面，第一台阶宽度面与第一坡口面之间形成第一施焊区，连接时内管的第二连接端插入至急冷器端部锻件的第一施焊区内。本发明实现了自动化焊接技术，避免了温度对操作的限制，可保证焊接的连续性，保证焊缝一次性合格，提高焊接质量、生产效率，缩短生产周期，降低了制造成本，实现特殊材料的急冷器国产化及规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种特殊材料的焊接结构，特别是涉及一种急冷器端部锻件与内管焊接结构。

背景技术

乙烯工艺装置主要有轻油裂解和乙烷裂解两条工艺路线。裂解原料在裂解炉中经过高温裂解后产生高温裂解气，其组分主要含有目标产品H2、C2H4、C3H6、混合C4、芳烃(C6～C8)，另外还含有苯乙烯、二烯烃等。高温裂解气经废热锅炉冷却，再经急冷器进一步冷却后，裂解气的温度可以降到200～300℃之间。将急冷器冷却后的裂解气依次经过汽油分馏塔油冷和急冷水塔水冷后进一步冷却至常温，在冷却过程中分馏出裂解气中的重组分，得到相关的工艺产品。近年来，我国乙烯工业装置技术水平显著提高，项目也由国外总承包逐步转化为国内设计及采购，大型乙烯工程建设也由成套引进，转变为只引进工艺包和部分关键设备。

目前，由于急冷器使用工况特殊，导致其选材特殊，国内对于特殊材料的急冷器加工制造技术尚不成熟，只有少数单位能够进行小批量制造，而且急冷器的锻件与内管的自动化焊接质量不高，大多采用手工焊接。手工焊生产效率低下，且焊接质量受焊工个人技能水平的影响较大，不可控因素较多，因而焊接稳定性较差。加之国内制造企业掌握急冷器焊接技术的熟练焊工很少，且高技能焊工的培养也需要很长的周期，因此在很大程度上限制了该关键设备的国产化进程。实现急冷器的大批量、产业化生产，必须实现自动化焊接，提高生产效率，提高焊接质量。

由上述可知，由于急冷器的使用工况温度较高（进口温度达到900℃以上，出口温度300℃以上），为满足高温工况要求，其材料使用SA-213 T22耐热钢材料，而这种耐热钢材料施焊条件比较严格，在焊接前需要对钢材施焊区域两侧进行预热，温度达到100-150℃才能施焊，满足此施焊条件是保证焊接质量的前提，并且在整个焊接过程中均不得低于此温度，否则会出现焊后裂纹，可见手工焊焊接难度较大。

内管焊缝位于锻件离端部200mm处（如图1所示），由于焊缝位于内管内侧且内管直径很小，如果采用手工焊接，焊接质量完全取决于焊工个人的技能水平，该急冷器由于在高温高压下运行，焊缝必须保证100%RT检测合格，手工操作时受位置和技能水平的限制，无法保证焊缝焊后RT检测全部合格，而且此结构无法实现焊缝的返修，一旦焊缝出现缺陷无法进行修复就只能报废处理，而急冷器的材料都为国外进口，报废会使得制造成本大幅度提高。又因为该材料在焊接过程中也会产生大量的热，热量在狭小的管子内不易散发，致使该区域温度更高；如果采用手工焊接，施焊工人因受温度影响工作效率下降；当上升至一定温度时，工人甚至无法继续施焊，造成停工，使生产效率大幅降低，影响了急冷器的国产化、规模化进程。

目前常见的自动化焊接结构设计不合理，自动化焊接质量差。急冷器设备的具体焊接位置，如图1所示，主要涉及急冷器端部锻件与内、外管的焊接，外管焊接属于正常焊接，加工难度不大，焊接难点主要是内管与端部锻件的焊接。

由于管子直径较小，焊接机头伸入管子内部焊接时将无法观察到焊接时的具体情况，因此对于焊接结构的设计至关重要，必须保证在不焊穿的情况下焊透，且保证焊缝内部成型。