[發明專利]一種急冷器端部鍛件與內管焊接結構

在審

• 申請號: 201810192563.3
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108240776A
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 陳卉妍
• 申請（專利權）人: 張家港市江南鍋爐壓力容器有限公司
• 主分類號: F28F1/00
• 分類號: F28F1/00;B23K33/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛;王樺

本發明涉及一種急冷器端部鍛件與內管焊接結構，包括急冷器端部鍛件、內管，急冷器端部鍛件具有第一連接端，內管具有第二連接端，第一連接端具有第一臺階部，第一臺階部具有與急冷器端部鍛件外周面相連接的第一臺階厚度面、與第一臺階厚度面相連接的第一臺階寬度面、連接第一臺階寬度面與急冷器端部鍛件內周面的第一坡口面，第一臺階寬度面與第一坡口面之間形成第一施焊區，連接時內管的第二連接端插入至急冷器端部鍛件的第一施焊區內。本發明實現了自動化焊接技術，避免了溫度對操作的限制，可保證焊接的連續性，保證焊縫一次性合格，提高焊接質量、生產效率，縮短生產周期，降低了制造成本，實現特殊材料的急冷器國產化及規模化生產。

技術領域

本發明涉及一種特殊材料的焊接結構，特別是涉及一種急冷器端部鍛件與內管焊接結構。

背景技術

乙烯工藝裝置主要有輕油裂解和乙烷裂解兩條工藝路線。裂解原料在裂解爐中經過高溫裂解后產生高溫裂解氣，其組分主要含有目標產品H2、C2H4、C3H6、混合C4、芳烴(C6～C8)，另外還含有苯乙烯、二烯烴等。高溫裂解氣經廢熱鍋爐冷卻，再經急冷器進一步冷卻后，裂解氣的溫度可以降到200～300℃之間。將急冷器冷卻后的裂解氣依次經過汽油分餾塔油冷和急冷水塔水冷后進一步冷卻至常溫，在冷卻過程中分餾出裂解氣中的重組分，得到相關的工藝產品。近年來，我國乙烯工業裝置技術水平顯著提高，項目也由國外總承包逐步轉化為國內設計及采購，大型乙烯工程建設也由成套引進，轉變為只引進工藝包和部分關鍵設備。

目前，由于急冷器使用工況特殊，導致其選材特殊，國內對于特殊材料的急冷器加工制造技術尚不成熟，只有少數單位能夠進行小批量制造，而且急冷器的鍛件與內管的自動化焊接質量不高，大多采用手工焊接。手工焊生產效率低下，且焊接質量受焊工個人技能水平的影響較大，不可控因素較多，因而焊接穩定性較差。加之國內制造企業掌握急冷器焊接技術的熟練焊工很少，且高技能焊工的培養也需要很長的周期，因此在很大程度上限制了該關鍵設備的國產化進程。實現急冷器的大批量、產業化生產，必須實現自動化焊接，提高生產效率，提高焊接質量。

由上述可知，由于急冷器的使用工況溫度較高（進口溫度達到900℃以上，出口溫度300℃以上），為滿足高溫工況要求，其材料使用SA-213 T22耐熱鋼材料，而這種耐熱鋼材料施焊條件比較嚴格，在焊接前需要對鋼材施焊區域兩側進行預熱，溫度達到100-150℃才能施焊，滿足此施焊條件是保證焊接質量的前提，并且在整個焊接過程中均不得低于此溫度，否則會出現焊后裂紋，可見手工焊焊接難度較大。

內管焊縫位于鍛件離端部200mm處（如圖1所示），由于焊縫位于內管內側且內管直徑很小，如果采用手工焊接，焊接質量完全取決于焊工個人的技能水平，該急冷器由于在高溫高壓下運行，焊縫必須保證100%RT檢測合格，手工操作時受位置和技能水平的限制，無法保證焊縫焊后RT檢測全部合格，而且此結構無法實現焊縫的返修，一旦焊縫出現缺陷無法進行修復就只能報廢處理，而急冷器的材料都為國外進口，報廢會使得制造成本大幅度提高。又因為該材料在焊接過程中也會產生大量的熱，熱量在狹小的管子內不易散發，致使該區域溫度更高；如果采用手工焊接，施焊工人因受溫度影響工作效率下降；當上升至一定溫度時，工人甚至無法繼續施焊，造成停工，使生產效率大幅降低，影響了急冷器的國產化、規模化進程。

目前常見的自動化焊接結構設計不合理，自動化焊接質量差。急冷器設備的具體焊接位置，如圖1所示，主要涉及急冷器端部鍛件與內、外管的焊接，外管焊接屬于正常焊接，加工難度不大，焊接難點主要是內管與端部鍛件的焊接。

由于管子直徑較小，焊接機頭伸入管子內部焊接時將無法觀察到焊接時的具體情況，因此對于焊接結構的設計至關重要，必須保證在不焊穿的情況下焊透，且保證焊縫內部成型。