沸腾床渣油加氢反应器降液管的制造

张继亮 孙亚杰 朱莎莎 陈恺 张力

(二重(镇江)重型装备有限责任公司，江苏 镇江 212000)

随着石油资源的不断开采，优质原油产量不断降低，开采的原油不断向高密度、高硫、高酸、高金属含量和高残炭的重质化、劣质化趋势发展[1]。社会对运输燃料和化工原料的需求日益增强，环保对油品质量的要求也日益严格，促使炼油技术进一步发展集中在重质、劣质原油加工、清洁燃料生产及炼油化工一体化等方面。根据沸腾床-固定床组合渣油加氢处理技术研究表明，劣质渣油在沸腾床工艺加氢处理后，其金属含量、残炭含量显著降低，成为催化裂化的优质原料[2]。因此沸腾床渣油加氢技术为高硫、高金属和高残炭的劣质原油深度加工和提高原油利用率提供了技术支撑。

我公司承制的国内某炼化厂重油加工结构调整改造项目——沸腾床渣油加氢反应器如图1所示，其内件结构复杂，且技术要求很高。内件中降液管又称中心管，基本惯穿整个反应器，连接顶部循环杯和底部分配盘，将进入循环杯内的液相组分经降液管进入循环泵，由循环泵送回反应器。根据图纸要求，本项目的降液管材料为S31609，规格为∅789 mm×13 mm的钢管，总长度超过41m。按照技术条件要求，降液管的垂直度偏差要求每300 mm长度不大于1.0 mm，总偏差不大于总长度的1‰，降液管在反应器内安装完后也须满足上述垂直度要求。

1 降液管来料控制

由于降液管总长度超过41 m，无法进行整体制作，考虑到成本与运输等原因，最终确定按照六接一的方案进行制造。为保证焊后直线度要求，严格控制来料尺寸。来料尺寸必须满足直线度偏差每300 mm长度不大于1 mm的要求，且接料端端口不得有翻边等缺陷，来料的其中一端上留有一定配作余量。

2 装焊

为保证接料后的尺寸公差满足要求，需制定合理的接料装焊方案。

2.1 接料前尺寸测量

接料前分别测量降液管的六段钢管两端头的周长和直线度，选择周长相近或相差不大的两端头组合，以减小装配时的尺寸偏差。

2.2 装配平台选择

降液管总装后的总长度超过41 m，且装焊后的直线度要求非常高。要保证该尺寸要求，必须找到合适的装配平台。经过对我公司现有场地的测量，最终选择在50 m数控镗床的机加平台上进行组焊，见图2。

2.3 接料制备坡口

将两两组对的降液管分别放于专用小滚轮架上进行预组对，合格后分别划出坡口线和切割线，采用不锈钢专用切割片去除余量后，打磨出接料坡口。将坡口宽度控制在最小，以减小焊接过程中的变形量。坡口打磨过程中，使用专用样板进行比对检测。

图1 沸腾床渣油加氢反应器Figure 1 Fluidized bed residue hydrogenation reactor

图2 降液管在装配平台上进行组焊Figure 2 Assembly welding of downpipeon assembly bench

2.4 装配

装配前将专用小滚轮架放置于装配平台上调整水平，检测合格后用专用卡扣固定。把坡口制备完成的降液管分别放于专用小滚轮架上进行组对，装配时注意调整，使四周坡口间隙均匀，直线度满足要求。合格后用专用不锈钢连接工装固定。

2.5 焊接

为保证焊接质量，打底焊接时，在降液管内壁采用氩弧焊全位置焊接，焊接速度快，以减小线能量，同时在外侧采用压缩空气辅助降温。打底完成后再从外侧快速填充焊接。要求每层焊接完后必须冷至室温才能进行下一层焊接，最后一层焊接时，要求留有约1 mm左右的焊缝余高。

2.6 焊缝外观处理

冷却至室温时，测量降液管直线度，用抛光片抛光焊缝表面，并去除两侧的焊接熔合线。

2.7 无损检测

对焊缝及工装去除部位进行100%PT检测，标准NB/T 47013.5—2015《承压设备无损检测 第5部分：渗透检测》，I级(技术等级B级)。

2.8 直线度检测

重复以上步骤，将降液管焊接成一个整体，并采用激光测量仪测量降液管整体的直线度。组焊后的降液管如图3所示。

图3 组焊完成的降液管Figure 3 Downpipe after assembly welding

3 降液管的装配

组焊后的降液管满足各项技术条件要求，但其转运以及与反应器装配也需要制定合理的方案。

3.1 转运

为减小运输过程中的变形，利用现场槽钢制作专用吊具，以分散受力，用行车起吊，将降液管转运至装配位置。

3.2 总装

根据要求，降液管须在水压后进行装配。通过精确计算，去除降液管上的人孔盖板及连接板后，即可顺利从项部人孔装入。为减少装配厂区道路的影响，装配时间选择在晚间进行。装配时厂房外侧用汽车吊配合，厂房内用行车配合进行。降液管装入壳体内的过程见图4。

图4 降液管装入壳体内的过程Figure 4 Downpipe charged into shell body

4 总结

沸腾床渣油加氢反应器中的降液管材料为S31609，由规格为∅789 mm×13 mm的钢管制作而成，总长度超过41 m。通过采用合适的焊接工艺及控制措施，制造出的降液管满足垂直度偏差每300 mm长度不大于1.0 mm，总偏差不大于总长度的1‰的要求。