前言
本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国石油和化学工业联合会提出。
本文件由全国化工机械与设备标准化技术委员会(SAC/TC 429)归口。
本文件起草单位:中石化南京化工机械有限公司、一重集团大连核电石化有限公司、中国石化工程建设有限公司、中石化上海工程有限公司、江苏省特种设备安全监督检验研究院、合肥通用机械研究院有限公司、中国化工装备协会、天华化工机械及自动化研究设计院有限公司
本文件主要起草人:李艳、汪加将、卢峰、谢智刚、李霁、浦江、范志超、侯莲香、余胜麟、元少昀、张霁菁、赵敏、张万尧、秦宗川、朱宁、周兵风、唐秋芬。
环氧乙烷反应器
1 范围
本文件规定了环氧乙烷反应器的材料、设计、制造、表面处理以及标志、随行文件、涂覆与运输包装,描述了检验与试验方法。
本文件适用于工作温度低于300 ℃的乙烯直接氧化法环氧乙烷反应器(以下简称“反应器”)的设计、制造和检验。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 150.1 压力容器 第1部分:通用要求
GB/T 150.2 压力容器 第2部分:材料
GB/T 150.3 压力容器 第3部分:设计
GB/T 150.4 压力容器 第4部分:制造、检验和验收
GB/T 151—2026 热交换器
GB/T 228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法
GB/T 228.2 金属材料 拉伸试验 第2部分:高温试验方法
GB/T 229 金属材料 夏比摆锤冲击试验方法
GB/T 709—2019 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差
GB/T 713.1 承压设备用钢板和钢带 第1部分:一般要求
GB/T 713.2 承压设备用钢板和钢带 第2部分:规定温度性能的非合金钢和合金钢
GB/T 1804—2000 一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差
GB/T 1958 产品几何技术规范(GPS) 几何公差 检测与验证
GB/T 4334—2020 金属和合金的腐蚀 奥氏体及铁素体-奥氏体(双相)不锈钢晶间腐蚀试验方法
GB/T 4732.1 压力容器分析设计 第1部分:通用要求
GB/T 4732.2 压力容器分析设计 第2部分:材料
GB/T 4732.3 压力容器分析设计 第3部分:公式法
GB/T 4732.4 压力容器分析设计 第4部分:应力分类方法
GB/T 4732.5 压力容器分析设计 第5部分:弹塑性分析方法
GB/T 4732.6 压力容器分析设计 第6部分:制造、检验和验收
GB/T 5777—2019 无缝和焊接(埋弧焊除外)钢管纵向和/或横向缺欠的全圆周自动超声检测
GB/T 7735—2016 无缝和焊接(埋弧焊除外)钢管缺欠的自动涡流检测
GB/T 8923.1—2011 涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第1部分:未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级
GB/T 13305 不锈钢中 α-相含量测定法
GB/T 13306 标牌
GB/T 20066 钢和铁 化学成分测定用试样的取样和制样方法
GB/T 25198 压力容器封头
GB/T 30583 承压设备焊后热处理规程
HG/T 20592 钢制管法兰(PN 系列)
HG/T 20615 钢制管法兰(Class系列)
JB/T 12201 焊接检验尺
NB/T 10558 压力容器涂敷与运输包装
NB/T 47002.1—2019 压力容器用复合板 第1部分:不锈钢-钢复合板
NB/T 47008—2017 承压设备用碳素钢和合金钢锻件
NB/T 47010—2017 承压设备用不锈钢和耐热钢锻件
NB/T 47013.2—2015 承压设备无损检测 第2部分:射线检测
NB/T 47013.3—2023 承压设备无损检测 第3部分:超声检测
NB/T 47013.4—2015 承压设备无损检测 第4部分:磁粉检测
NB/T 47013.5—2015 承压设备无损检测 第5部分:渗透检测
NB/T 47013.7 承压设备无损检测 第7部分:目视检测
NB/T 47013.8 承压设备无损检测 第8部分:泄漏检测
NB/T 47013.10—2015 承压设备无损检测 第10部分:衍射时差法超声检测
NB/T 47013.15—2021 承压设备无损检测 第15部分:相控阵超声检测
NB/T 47014 承压设备焊接工艺评定
NB/T 47015 压力容器焊接规程
NB/T 47016 承压设备产品焊接试件的力学性能检验
NB/T 47018.1 承压设备用焊接材料订货技术条件 第1部分:采购通则
NB/T 47018.2 承压设备用焊接材料订货技术条件 第2部分:钢焊条
NB/T 47018.3 承压设备用焊接材料订货技术条件 第3部分:气体保护电弧焊钢焊丝和填充丝
NB/T 47018.4 承压设备用焊接材料订货技术条件 第4部分:埋弧焊钢焊丝和焊剂
NB/T 47018.5 承压设备用焊接材料订货技术条件 第5部分:堆焊用不锈钢焊带和焊剂
NB/T 47019.1 锅炉、热交换器用管订货技术条件 第1部分:通则
NB/T 47019.2 锅炉、热交换器用管订货技术条件 第2部分:规定室温性能的非合金钢和合金钢
NB/T 47019.5 锅炉、热交换器用管订货技术条件 第5部分:不锈钢
NB/T 47019.6 锅炉、热交换器用管订货技术条件 第6部分:奥氏体-铁素体型双相不锈钢
NB/T 47041 塔式容器
QB/T 2443—2024 钢卷尺
3 术语、定义和符号
3.1 术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
3.2 符号
下列符号适用于本文件。
dp 换热管与管板连接接头缺陷直径,单位为毫米(mm)。
———不锈钢钢管点蚀当量指数的质量分数(%)
t 换热管管壁厚度,单位为毫米(mm)。
wC 碳(C)的质量分数(%)。
wCEV 基于熔炼成分的钢材碳当量元素的质量分数(%)。
wCr 铬(Cr)的质量分数(%)。
wCu 铜(Cu)的质量分数(%)。
wMn 锰(Mn)的质量分数(%)。
wMo 钼(Mo)的质量分数(%)。
wN 氮(N)的质量分数(%)。
wNi 镍(Ni)的质量分数(%)。
wP 磷(P)的质量分数(%)。
ws 硫(S)的质量分数(%)。
wV 钒(V)的质量分数(%)。
δs 钢材厚度,单位为毫米(mm)。
4 材料
4.1 通用要求
4.1.1 当采用规则设计时,材料应符合 GB/T 150.2的规定;当采用分析设计时,材料应符合 GB/T 4732.2和设计文件的规定。
4.1.2 钢板、锻件、复合板、换热管等受压元件的材料应附有质量证明书。质量证明书的内容应齐全、清晰,印刷可追溯的信息化标识,加盖材料制造单位质量检验章。
4.1.3 新材料的使用和境外牌号材料的使用见 TSG 21。
4.2 承压元件
4.2.1 钢板
4.2.1.1 受压元件用钢板牌号见表1。钢板除应符合 GB/T 150.2或 GB/T 4732.2的规定外,还应符合下列规定。
a) 化学成分(熔炼分析)中 wP≤0.020%,wS≤0.010 %。
b) SA-516Gr70钢板碳当量元素的质量分数(基于熔炼成分) wCEV ≤0.48%,13MnNiMoR、SA-302GrC钢板碳当量元素的质量分数(基于熔炼成分 ) wCEV ≤ 0.55 %。钢板碳当量元素的质量分数(基于熔炼成分 ) wCEV 按公式(1)计算。
wCEV = wC + wMn /6 + (wCr + wMo + wV) /5 + (wNi + wCu) /15(1)
c) 力学性能试件按设计文件的规定进行模拟焊后热处理。
d) 按设计文件的规定进行设计温度下的高温拉伸试验。
e) 厚度大于或等于80 mm 的钢板进行全厚度拉伸试验。
f) 逐张进行超声检测,超声检测合格质量等级不低于 NB/T 47013.3—2023中的Ⅱ级。
g) 13MnNiMoR钢板的表面质量、尺寸公差、包装等符合 GB/T 713.1的规定。
h) SA-302GrC、SA-516Gr70钢板的表面质量、尺寸公差、包装见 ASME SA-20/SA-20M。
i) 厚度偏差不低于 GB/T 709—2019中的 B类。
j) 设计文件规定的其他要求。
| 材料牌号 | 材料标准 | 使用状态 |
| 13MnNiMoR | GB/T 713.2 | 正火加回火 |
| SA302 GrC | ASME SA302/SA302M | 正火加回火 |
| SA516 Gr70 | ASME SA516/SA516M | 正火或正火加回火 |
4.2.1.2 制造单位应按下列规定对钢板进行复验:
a) 逐张进行超声检测;
b) 按炉号进行化学成分复验,按逐热处理张进行力学性能复验;
c) 设计文件规定的其他复验要求。
复验结果应符合4.2.1.1的规定。
4.2.2 锻件
4.2.2.1 受压元件用锻件牌号见表2。锻件除应符合 GB/T 150.2或 GB/T 4732.2的规定外,还应符合下列规定:
a) 符合 NB/T 47008—2017、NB/T 47010—2017的规定,管板锻件级别为 NB/T 47008—2017中的Ⅳ级,其他元件锻件级别为 NB/T 47008—2017或 NB/T 47010—2017中的Ⅲ级;
b) 当锻件采用钢锭或坯料锻造时,锻件主截面部分的锻造比不小于3.5;
c) 除管板锻件可采用拼焊外,其余锻件为整体锻件;锻件的形状、尺寸符合设计文件的规定;
d) 化学成分(熔炼分析)中 wP≤0.020 %, ws≤0.010 %;
e) SA-765GrⅡ、SA-350GrLF2CL2锻件碳当量元素的质量分数(基于熔炼成分) ) wCEV ≤0.48%, 20MnMoNb、SA-182F1、SA-508Gr3CL1锻件碳当量元素的质量分数(基于熔炼成分) wCEV≤0.55%。碳当量元素的质量分数(基于熔炼成分) ) wCEV 按公式(1)计算;
f) 力学性能试件按设计文件的规定进行模拟焊后热处理;
g) 按设计文件的规定进行设计温度下的高温拉伸试验;
h) 设计文件规定的其他要求。
| 材料牌号 | 材料标准 | 使用状态 |
| 20MnMoNb | NB/T 47008—2017 | 淬火加回火 |
| SA182 F1 | ASME SA182/SA182M | 正火加回火 |
| SA508 Gr3 CL1 | ASME SA508/SA508M | 淬火加回火 |
| SA765 GrII | ASME SA765/SA765M | 正火加回火 |
| SA350 GrLF2 CL2 | ASME SA350/SA350M | 正火加回火 |
4.2.2.2 制造单位应按下列规定对锻件进行复验。
a) 逐件进行超声检测。
b) 按炉号进行化学成分复验;NB/T 47008—2017或 NB/T 47010—2017中的Ⅲ级锻件按批进行力学性能复验,NB/T 47008—2017或 NB/T 47010—2017中的Ⅳ级锻件逐件进行力学性能复验。
c) 设计文件规定的其他复验内容。
复验结果应符合4.2.2.1的规定。
4.2.3 换热管
4.2.3.1 当采用进口管坯时,应附有坯料原始质量证明书。
4.2.3.2 换热管用钢管牌号见表3,钢管除应符合 NB/T 47019.1、NB/T 47019.2、NB/T 47019.6的规定外,还应符合下列规定:
a) 采用无缝、冷轧(拔)生产工艺制造,每根钢管不拼接,且不采用焊接的方式进行修补;
b) 化学成分(熔炼分析):w P ≤0.025%、 ws≤0.010 %(熔炼成分);
c) 双相不锈钢钢管点蚀当量指数的质量分数(基于熔炼成分)PREN ≥34%,碳钢钢管碳当量元素的质量分数(基于熔炼成分) wCEV≤0.43 %,PREN 按公式(2)计算,碳当量元素的质量分数(基于熔炼成分 ) wCEV 按公式(1)计算;
PREN = wCr +3.3wMo +16wN(2)
d) 按设计文件的规定进行设计温度下的高温拉伸试验;
e) 逐根进行涡流检测,涡流检测对比样管合格验收等级不低于 GB/T 7735—2016中的 E2H 级;
f) 逐根进行超声检测,超声检测合格验收等级不低于 GB/T 5777—2019中的 U2级;
g) 逐根进行耐压性能试验,耐压性能试验过程中无渗漏、可见的变形和异常声响;
h) 设计文件规定的其他要求。
| 材料牌号 | 材料标准 | 使用状态 |
| Q345D | NB/T 47019.2 | 正火 |
| 022Cr22Ni5Mo3N(S22253) | NB/T 47019.6 | 固溶 |
| UNS S31803 | ASME SA789/SA789M | 固溶 |
| SA210 GrA1 | ASME SA210/SA210M | 正火 |
4.2.3.3 制造单位应按下列规定对换热管进行复验:
a) 按炉号进行化学成分复验;
b) 按同一炉号、同一规格、同一热处理制度抽取1根进行力学性能及工艺性能复验;
c) 双相不锈钢钢管按同一炉号、同一规格、同一热处理制度抽取1根进行金相组织检查和晶间腐蚀试验;
d) 设计文件规定的其他复验内容。
复验结果应符合4.2.3.2的规定。
4.2.4 复合板
4.2.4.1 复合板应符合 NB/T 47002.1—2019和设计文件的规定,复合钢板级别应为 NB/T 47002.1— 2019中的 B1级,且应在设计文件中注明代号和级别。
4.2.4.2 复合板覆层应进行晶间腐蚀试验,晶间腐蚀试验的质量要求应符合设计文件的规定。
4.2.4.3 制造单位应按下列规定对复合板进行复验:
a) 按炉号分别对覆层及基层材料进行化学成分复验,复验结果符合4.2.4.1的规定;
b) 按批号进行力学性能及弯曲性能复验,复验结果符合4.2.4.1的规定;
c) 逐张进行超声检测,采用100%扫查方式,结果符合 NB/T 47002.1—2019中 B1的规定;
d) 按炉罐号对覆层材料进行晶间腐蚀性能复验,复验结果符合设计文件的规定;
e) 设计文件规定的其他复验内容。
4.3 焊接材料
4.3.1 通用要求
4.3.1.1 焊接材料应符合 GB/T 150.2、NB/T 47018.1~NB/T 47018.5的规定。
4.3.1.2 制造单位应在焊接工艺评定合格后形成焊接工艺规程,确定采用焊丝、焊剂和焊条的材料。
4.3.2 堆焊层材料
4.3.2.1 制造单位应根据基层材料的性能和不锈钢堆焊层的化学成分、金相组织等规定,经焊接工艺评定合格后确定用于过渡层、耐蚀层堆焊的焊材化学成分、规格和型号
4.3.2.2 焊带表面质量应平整、光滑,无油污、翘曲等影响堆焊质量的缺陷,其他堆焊材料的质量应符合NB/T 47018.5的规定。
4.3.2.3 不锈钢堆焊层焊材应进行晶间腐蚀试验,晶间腐蚀试验的质量要求应符合设计文件的规定。
4.4 环管
环管应采用无缝钢管,材料应附有质量证明书,且化学成分应满足 wP≤0.025 %、wS≤0.015%、C≤0.23%、 wCEV ≤0.43%。 wCEV 应按公式(1)计算。
4.5 非承压件
4.5.1 刚性环支座材料应与其相连接的壳体材料一致,并应逐张进行超声检测,超声检测合格质量等级应不低于 NB/T 47013.3—2023中的Ⅱ级。
4.5.2 与反应器壁焊接的内件材料应与反应器内壁相匹配。
4.5.3 裙座过渡段筒体材料应与其相连接的壳体材料相一致。裙座下段筒体用材料应符合 GB/T 713.2的规定,供货状态为正火。
5 设计
5.1 通用要求
5.1.1 当反应器整体采用规则设计方法时,反应器设计应符合 GB/T 150.3、GB/T 151—2026和本文件的规定。
当反应器总体结构采用规则设计方法,局部结构采用应力分析方法时,总体设计应符合 GB/T 150.1、GB/T 150.3和 GB/T 151—2026 的规定,此局部结构的应力分析方法及结果的评定方法应符合GB/T 4732.3或 GB/T 4732.4或 GB/T 4732.5的规定。
当反应器整体采用分析设计方法时,反应器设计应符合 GB/T 4732.3、GB/T 4732.4或 GB/T 4732.5和 GB/T 151—2026的规定。
5.1.2 焊接接头的分类应符合 GB/T 151—2026的规定。
5.1.3 用户或设计委托方应向设计单位提出反应器的设计条件,设计条件应至少包括下列内容:
a) 设计和制造所遵循的产品标准和规范;
b) 操作参数和载荷条件(包括工作压力、工作温度范围和接管外载荷等);
c) 反应器使用地的自然条件(包括历年来月平均最低气温的最低值、抗震设防烈度、基本风压或风速、基本雪压等);
d) 介质组分与特性;
e) 反应器预期使用年限;
f) 反应器几何参数和管口方位等;
g) 设计压力、设计温度;
h) 反应器的安装方式;
i) 其他必要条件,如壳体材料、结构型式、表面处理、防腐、防火、运输要求等。
5.1.4 设计单位履行职责应符合 GB/T 150.1(规则设计时)或 GB/T 4732.1(分析设计时)的规定。
5.1.5 反应器的设计总图的内容应符合 GB/T 150.1的规定。
5.1.6 反应器的设计单位应针对反应器制造阶段和使用阶段预期可能出现的所有工况编写风险评估报告。风险评估报告应符合 GB/T 150.1、GB/T 4732.1的规定。
5.2 设计计算
5.2.1 反应器管板(分析模型至少包含管板、管箱筒体、壳程筒体、换热管等零部件)应采用有限元方法进行分析设计计算,并符合5.1.1的规定。管板计算工况应至少包括设计工况、操作工况和耐压性能试验工况,载荷应至少包括壳程和管板的设计压力、操作压力、操作温度引起的热应力、管板两侧和沿换热管的最大压差、换热管和催化剂及瓷球的重量、壳程液体静压力、支持板和拉杆的重量等
5.2.2 反应器的管程进出口、壳程进出口等工艺管口宜采用有限元方法进行压力和外载荷作用下局部应力和管口法兰压力等级的校核。当存在前烧、尾烧等特殊工况时,管程进出口应进行热应力、外载荷和压力组合作用下的有限元分析设计计算。
5.2.3 反应器与裙座连接结构,应采用有限元方法进行热应力和机械应力耦合分析。裙座与封头连接结构的强度计算应计入反应器承受的地震载荷和风载荷。
5.2.4 必要时,应对换热管支持板进行应力分析,考虑反应器操作时介质的冲击载荷、运输和安装时的机械载荷。
5.2.5 裙座、刚性环支座的设计应按相关标准计入风载荷、地震载荷的作用,另有规定可免除者除外。
5.3 结构设计
5.3.1 管板与管箱筒体、壳程筒体的连接宜采用 GB/T 151—2026 中图 L-2 d)、图 L-2e)所示的连接结构。
5.3.2 换热管与管板的连接应采用强度焊加贴胀结构,并应符合 GB/T 151—2026和设计文件的规定。
5.3.3 除另有要求外,管板的管孔直径和允许偏差应符合 GB/T 151—2026 中的Ⅰ级管束。
5.3.4 反应器换热管材质为双相不锈钢时,管板应采用不锈钢或镍基堆焊结构,管箱筒体应采用复合板或者堆焊结构。
5.3.5 换热管应采用格栅或支持板结构进行支撑
5.3.6 当管箱采用锥形封头时,大、小端均应带折边。
5.3.7 安装在框架上的反应器宜采用符合 NB/T 47065.5规定的刚性环支座。
5.3.8 落地安装的反应器,应采用裙座支撑,裙座与反应器下封头连接处应设置隔热箱,裙座结构设计应符合 NB/T 47041的规定。
5.3.9 接管管口法兰应符合 HG/T 20592或 HG/T 20615的规定,法兰不应选用平焊法兰。
5.3.10 接管开孔应采用整体补强结构,工艺管口接管宜采用嵌入式接管补强结构。
5.4 超压泄放装置
超压泄放装置应符合 GB/T 150.1的规定。
6 制造
6.1 通用要求
当反应器采用规则设计方法时,反应器的制造应符合 GB/T 150.4、GB/T 151—2026、设计文件和本文件的规定。当反应器采用应力分析设计时,反应器的制造应符合 GB/T 4732.6的规定。
6.2 材料标志移植
6.2.1 制造受压元件的材料上应有可追溯的标志。在制造过程中,如原标志被裁掉或材料分成若干块时,制造单位应规定标志的表达方式,并在材料分割前完成标志的移植。
6.2.2 复合板覆层表面不应采用硬印标记。
6.2.3 除6.2.1、6.2.2外,材料标志移植应符合 GB/T 150.4的规定。
6.3 加工成形与组装
6.3.1 壳体
6.3.1.1 筒体及封头上的焊缝宜避开所有开孔,开孔边缘与纵、环焊缝之间的最小距离宜不小于筒体(封头)钢材厚度的2倍,且宜不小于150 mm。
当开孔边缘与纵、环焊缝距离小于或等于筒体(封头)钢材厚度的2倍或150 mm 时,应对以开孔中心为中心,沿反应器表面的最短长度等于开孔直径的范围内的焊缝进行100%射线检测,并进行100%磁粉检测或渗透检测。
6.3.1.2 吊耳垫板、支座、格栅支承板与壳体间的焊接宜避开壳体纵环焊缝,当不可避免时,应磨平纵焊缝、环焊缝,纵焊缝、环焊缝应进行100%射线检测,并进行100%磁粉检测或渗透检测。无损检测的质量应符合6.7的规定。
6.3.1.3 筒体宜采用冷成形。当采用热成形制造工艺时,成形后的筒体应重新进行恢复性能热处理,并应附带母材热处理试件。
6.3.1.4 封头应符合 GB/T 150.4、GB/T 25198的规定。
6.3.1.5 封头成形方式可采用先拼板后成形或分瓣成形。当钢板拼接时,对接接头的错边量应不大于1.5 mm。拼接焊缝的内表面以及影响成形质量的拼接焊缝的外表面,在成形前应打磨至与母材平齐。
6.3.1.6 封头如采用热成形,封头成形后应重新进行恢复性能热处理,并应附带母材热处理试件。
6.3.2 管板
6.3.2.1 当管板直径大于6000 mm 时,可采用拼焊结构,拼焊要求应符合设计文件的规定。
6.3.2.2 当管板采用拼焊结构时,拼接焊接接头应进行100%射线检测、超声检测和磁粉检测,衍射时差法超声检测或相控阵超声检测可替代射线检测。
6.3.2.3 管板拼缝在无损检测合格后应进行消除应力热处理,在热处理后应对拼缝再进行100%超声检测和100%磁粉检测。
6.3.2.4 当管板管箱侧采用堆焊结构时,堆焊前应在待堆焊面进行打磨、喷砂或机加工处理后进行100%磁粉检测。带极堆焊过程中应控制预热和层间温度,在堆焊完过渡层后,应进行焊后消除应力热处理,并进行100%超声检测和100%渗透检测,检验合格后进行面层堆焊,堆焊完缓冷后,再次进行100%超声检测和100%渗透检测
堆焊过渡层厚度应不小于2 mm,耐蚀层厚度应不小于3 mm。堆焊过程中应采取措施防止堆焊引起的管板变形。
6.3.2.5 管板终钻后,所有孔桥宽度应不小于设计文件规定的最小孔桥宽度。管孔应垂直于管板表面,垂直度公差应不大于0.10 mm。
6.3.2.6 无损检测的质量应符合6.7的规定。
6.3.3 格栅支撑板
6.3.3.1 格栅条之间的交叉点应间断点焊固牢,各层格栅条组焊后,上、下面应平整,平面度公差应不大于3 mm。
6.3.3.2 制造单位应制作专用的模具进行成型、点焊,并用正公差管子对通孔逐个进行检验
6.3.3.3 制造单位应制作专门工装用于格栅支撑板的起吊、组装,以保证格栅的刚性。
6.3.3.4 组对固定格栅时,应控制每层格栅的同心度、平行度和方位,保证与上下管板的要求一致性,可采用预穿管的方法检查格栅支撑板的装配精度,使管子在无阻力状态下能自由移动
6.3.4 支持板
6.3.4.1 支持板应平整,平面度公差应不大于3 mm。支持板外径尺寸与偏差、机械加工表面质量应符合 GB/T 151—2026的规定。
6.3.4.2 除另有规定外,支持板管孔直径尺寸及偏差应符合 GB/T 151—2026的规定。
6.3.5 换热管与管板的连接接头
6.3.5.1 换热管与管板连接接头的焊接、检测、试验等应符合 GB/T 151—2026和设计文件的规定。
6.3.5.2 换热管与管板连接接头在所有无损检测合格后应进行氦检漏性能试验,换热管与管板的接头焊接应按经焊接工艺评定合格后制定的焊接规程进行。
6.3.5.3 换热管与管板接头焊接时应采用至少两道焊接的工艺,换热管与管板接头焊接后进行胀接。
6.3.5.4 氦检漏性能试验方法及合格判定应符合 NB/T47013.8的规定,泄漏率宜小于 10-6Pacdotm3/s
6.3.6 尺寸公差
6.3.6.1 除设计文件规定外,零部件机加工未注尺寸公差应符合 GB/T 1804—2000中的 m 级,非加工未注尺寸公差应符合 GB/T 1804—2000中的c级。
6.3.6.2 管板堆焊后整体平面度:直径小于或等于5000 mm 的管板整体平面度公差应不大于10 mm,直径大于5000 mm 的管板整体平面度公差应不大于15 mm。
6.4 焊接
6.4.1 通用要求
6.4.1.1 反应器在焊接之前,应进行焊接工艺评定。
6.4.1.2 焊接工艺评定应符合 NB/T 47014的规定,焊接规程应符合 NB/T 47015的规定。
6.4.2 焊接热处理
所有主体基层焊接接头,在焊接前应预热,并应控制层间温度。焊接完后应立即进行消氢处理或中间消应力热处理,最终应进行焊后热处理。
6.4.3 外观质量
焊接接头内、外表面的外观质量应符合下列规定。
a) 焊缝和热影响区表面无咬边、裂纹、气孔、弧坑、夹渣等缺陷,焊缝上的熔渣和两侧的飞溅物消除干净。
b) 筒体 A 类、B类焊接接头内表面有碍管束拆装的焊缝余高应磨至与母材表面齐平,外表面焊接接头的焊缝余高符合下列规定:
1) 对单面坡口:焊缝余高不大于1.5 mm;
2) 对双面坡口:焊缝余高不大于2 mm。
c) A 类焊接接头错边量不大于 δ s /16,且不大于8 mm。
d) B类焊接接头错边量不大于 δ s /8,且不大于15 mm。
e) 复合钢板焊接接头错边量不大于覆层厚度的0.5倍,且不大于2 mm。
f) 堆焊层表面应平整,两相邻焊道之间的凹陷不大于 1 mm,焊接接头的平面度公差不大于1 mm。
6.4.4 焊接返修
6.4.4.1 经检查不合格的焊接接头表面缺陷允许用砂轮打磨去除,经打磨去除的深度应不大于该部位钢材厚度的5%,且不大于2 mm。焊接接头打磨部位应与周围金属平滑过渡,打磨后的焊接接头应进行100%磁粉检测或渗透检测。
6.4.4.2 焊接返修前应将缺陷清除干净,并经100%磁粉检测或渗透检测合格后方可修复。
6.4.4.3 焊接返修应按经过工艺评定合格的焊接规程进行。
6.4.4.4 返修焊接接头的检验规定应与原焊接接头一致。
6.4.4.5 焊缝同一部位的返修次数宜不超过2次。如超过2次,返修前应分析原因,并经制造单位技术负责人批准且征得设计方同意,返修次数、部位和返修情况应记入产品质量证明文件。
6.4.4.6 堆焊层返修不应采用碳弧气刨。
6.5 热处理
6.5.1 反应器的中间热处理和焊后消应力热处理宜在热处理炉内进行。除 A 类焊接接头外,因结构原因,无法进行整体热处理的焊缝可采用局部热处理。
在局部热处理前,应制定防止工件变形的措施。管箱侧合拢环焊缝的局部热处理,应采取措施控制温度梯度,保证不影响管板和换热管连接接头性能。
6.5.2 对于复合板或堆焊部件,热处理时可采取降低热处理温度等工艺措施,降低对覆层或堆焊层耐晶间腐蚀性能的影响。
6.5.3 焊后热处理的实施要求应符合 GB/T 150.4、GB/T 30583和设计文件的规定。
6.5.4 反应器在最终热处理后不应再在本体上实施焊接作业。
6.6 试件与试样
6.6.1 产品焊接试件
6.6.1.1 反应器应逐台制备产品焊接试件,产品焊接试件应符合 GB/T 150.4 或 GB/T 4732.6 和NB/T 47016的相关规定。
6.6.1.2 产品焊接试件应与部件或设备进行同炉热处理。封头焊接试件应经历与封头成形过程中相同的加热、冷却过程。
6.6.1.3 产品焊接试件应按设计文件的规定进行检验与评定。
6.6.2 母材热处理试件
6.6.2.1 在制造过程中,若改变了供货的热处理状态的受压元件需要重新进行热处理时,应制备母材热
处理试件。
6.6.2.2 当冷成形或温成形的受压元件,成形后需要通过热处理恢复材料性能时,应制备母材热处理试件。
6.6.2.3 母材热处理试件应与热处理工件进行同炉热处理。
6.6.2.4 当复合板或堆焊层已经热处理时,复合板覆层或堆焊层应制备晶间腐蚀试样。
6.6.2.5 母材热处理试件应按对应的材料标准或设计文件的规定进行检验与评定。
6.7 无损检测
6.7.1 所有待焊接表面或待堆焊表面在施焊前应进行机加工或打磨。对用气割方法制备的焊接坡口,
应加工或打磨掉热影响区和淬硬区,所有焊接坡口或待堆焊面均应进行磁粉检测或渗透检测。渗透检测合格质量等级应为 NB/T 47013.5—2015 中规定的 Ⅰ 级;磁粉检测合格质量等级应为NB/T 47013.4—2015 中规定的Ⅰ级。
6.7.2 A 类、B类焊接接头在最终热处理之前应进行100%射线检测和100%超声检测。射线检测技术等级应为 NB/T 47013.2—2015中的B级,射线检测合格质量等级应不低于 NB/T 47013.2—2015中的Ⅱ级;超声检测技术等级应不低于 NB/T 47013.3—2023 中的 B 级,超声检测合格质量等级应为NB/T 47013.3—2023中的Ⅰ级。
6.7.3 A 类、B类焊接接头在最终热处理之后应进行100%超声检测、渗透检测和磁粉检测。
超声检测技术等级应不低于 NB/T 47013.3—2023 中的 B 级,超声检测合格质量等级应为NB/T 47013.3—2023 中的Ⅰ级。
渗透检测合格质量等级应为 NB/T 47013.5—2015 中规定的 Ⅰ 级,磁粉检测合格质量等级应为NB/T 47013.4—2015中规定的Ⅰ级。
6.7.4 所有厚度大于20 mm 的环向焊接接头和现场焊接的环向焊接接头可采用衍射时差法超声波检测、相控阵超声检测替代射线检测。
衍射时差法超声检测技术等级应不低于 NB/T 47013.10—2015中的 B级,衍射时差法超声检测合格质量等级应不低于 NB/T 47013.10—2015中的Ⅱ级。
相控阵超声检测技术等级应不低于 NB/T 47013.15—2021中的 B级,相控阵超声检测合格质量等级应为 NB/T 47013.15—2021中的Ⅰ级。
6.7.5 所有采用双面焊的焊接接头,焊完一侧后进行清根,对清根后的坡口应进行100%磁粉检测,磁粉检测合格质量等级应为 NB/T 47013.4—2015中规定的Ⅰ级。
6.7.6 对接管公称直径大于或等于80 mm 的 D类焊接接头,在热处理前应进行100%射线检测或相控阵超声检测。热处理后应进行100%超声检测。
射线检测技术等级应不低于 NB/T 47013.2—2015中的 AB 级,射线检测合格质量等级应不低于NB/T 47013.2—2015中的Ⅱ级。
相控阵超声检测技术等级应不低于 NB/T 47013.15—2021中的 B级,相控阵超声检测合格质量等级应为 NB/T 47013.15—2021中的Ⅰ级。
超声检测技术等级应不低于 NB/T 47013.3—2023 中的 B 级,超声检测合格质量等级应为NB/T 47013.3—2023 中的Ⅰ级。
6.7.7 对于所有 D 类焊接接头,在焊缝清根后、焊完后的焊缝表面和最终热处理之后应各进行一次100%磁粉检测,磁粉检测合格质量等级应为 NB/T 47013.4—2015中规定的Ⅰ级。
6.7.8 环管对接接头应进行100%射线检测。接管与弯头的对接接头、环管部件中接管外径大于或等于150 mm 的 D类焊接接头应进行超声检测。
射线检测技术等级应不低于 NB/T 47013.2—2015中的 AB 级,射线检测合格质量等级应不低于NB/T 47013.2—2015中的Ⅱ级。
超声检测技术等级应不低于 NB/T 47013.3—2023 中的 B 级,超声检测合格质量等级应为NB/T 47013.3—2023 中的Ⅰ级。
6.7.9 壳体上的补焊点及临时支撑件割除后的焊疤应打磨光滑,并进行100%磁粉检测或100%渗透检测。磁粉检测合格质量等级应为 NB/T 47013.4—2015 中的 Ⅰ 级,渗透检测合格质量等级应为NB/T 47013.5—2015 中的Ⅰ级。
6.7.10 应对所有换热管与管板连接接头进行渗透检测。渗透检测的合格质量等级应为 NB/T 47013.5— 2015中的Ⅰ级。
6.7.11 换热管与管板连接接头应进行射线检测抽检,抽检比例应不低于管头数量的1%,且保证覆盖所有施焊焊工的管接头或符合设计文件的规定。换热管与管板连接接头射线检测质量验收应符合设计文件的规定。
换热管与管板连接接头射线检测缺陷按性质可分为裂纹、未熔合、条形气孔、虫形气孔、局部密集气孔、球形气孔、夹渣、夹钨和氧化物夹杂、接头根部或表面咬边换热管与管板连接接头射线检测缺陷评定准则应符合下列规定:
a) 换热管与管板连接接头中无裂纹、未熔合、条形气孔、虫形气孔、局部密集气孔等缺陷;
b) 球形气孔、夹渣和氧化物夹杂不超过表4的规定。
根部咬边应在记录和报告上注明
| 缺陷直径(dp)mm | 数量个 | 间距mm |
| dp ≤0.5t,且dp ≤1.5 | 4 | ≥2dp |
| 6 | ≥5dp |
6.7.12 耐压性能试验后,应对反应器 A 类、B类和 D类焊接接头进行不低于20%超声检测,并应对所有承压焊接接头(包括非受压元件与受压元件的焊接接头)进行100%磁粉检测。
超声检测技术等级应不低于 NB/T 47013.3—2023 中的 B 级,超声检测合格质量等级应为NB/T 47013.3—2023 中的Ⅰ级。磁粉检测合格质量等级应为 NB/T 47013.4—2015中规定的Ⅰ级。
6.8 耐压性能试验
反应器制造完毕,按规定的项目检验合格后应进行耐压性能试验,试验过程中不应有渗漏、可见的变形和异常声响。
6.9 反应器泄漏性能试验
6.9.1 耐压性能试验合格后,反应器管程应按设计文件的规定进行泄漏性能试验
6.9.2 反应器泄漏性能试验及合格判定应符合 NB/T 47013.8的规定,泄漏率宜小于 10-6 Pa · m3 /s
6.10 分段出厂反应器
6.10.1 制造单位应在出厂前对分段出厂反应器进行预组装,经检验合格后,应对预组装确定的对应位置进行标识。由于运输原因不能与反应器整体出厂的上、下进出口环管组件,应在出厂前进行预组装
6.10.2 现场组焊的焊接接头的坡口应在制造厂加工完成,并采取坡口保护的相应措施。
6.10.3 制造单位应采取防止反应器运输过程中变形的措施。
6.10.4 在运输条件允许的情况下,应最大限度地减少现场环缝焊接,不应进行现场纵缝焊接。
7 检验与试验方法
7.1 外观质量与尺寸检测
外观检验采用目视检测,目视检测应按 NB/T 47013.7规定的方法进行。
尺寸检验宜用钢卷尺、游标卡尺、螺纹千分尺、百分表、焊接检验尺等进行。钢卷尺尺带的精度等级应不低于 QB/T 2443—2024中的Ⅱ级,游标卡尺分度值应不大于0.02 mm,螺纹千分尺的分度值应不大于0.01 mm,百分表的分度值应不大于0.01 mm,焊接检验尺应符合JB/T 12201的规定。
7.2 形位公差
形位公差应按 GB/T 1958规定的方法进行检验。
7.3 化学成分
材料的化学成分分析(含复验)取样应按 GB/T 20066规定的方法进行。
产品焊接试件的化学成分分析试样数量,应在每一焊接试件上取一个试样,熔敷金属化学成分试样允许在力学性能试件上或拉断后的拉棒上制取。
材料和熔敷金属的化学成分分析应分别按 GB/T 150.2、GB/T 4732.2、NB/T 47002.1—2019、NB/T 47008—2017、NB/T 47010—2017、NB/T 47019.1、NB/T 47019.5、NB/T 47019.6规定的方法进行。
7.4 力学性能
材料室温拉伸试验应按 GB/T 228.1规定的方法进行,高温拉伸试验应按 GB/T 228.2规定的方法进行,夏比摆锤冲击试验应按 GB/T 229规定的方法进行。
产品焊接力学性能检验试件的尺寸及试样的截取、数量应符合 NB/T 47016的规定;产品焊接试件与试样在室温和设计温度下的拉伸试验应按 NB/T 47016及设计文件规定的方法进行。
7.5 金相组织检查
金相组织检查应按 GB/T 13305规定的方法进行。
7.6 晶间腐蚀试验
复合板覆层及不锈钢堆焊层晶间腐蚀试验应按 GB/T 4334—2020中方法 E 进行。双相不锈钢管晶间腐蚀试验应按 GB/T 4334—2020中方法 E或方法 F进行。
7.7 无损检测
7.7.1 焊接接头的射线检测应按 NB/T 47013.2—2015规定的方法进行,超声检测应按 NB/T 47013.3— 2023规定的方法进行,磁粉检测应按 NB/T 47013.4—2015 规定的方法进行,渗透检测应按NB/T 47013.5—2015 规定的方法进行,衍射时差法超声检测应按 NB/T 47013.10—2015规定的方法进行,相控阵超声检测应按 NB/T 47013.15—2021规定的方法进行。
7.7.2 壳体用钢板、锻件和复合板的超声检测应按 NB/T 47013.3—2023规定的方法进行。
7.7.3 换热管的超声检测应按 GB/T 5777—2019 规定的方法进行。 换热管的涡流检测应按GB/T 7735—2016 规定的方法进行。
7.7.4 管板管箱侧堆焊层超声检测应按 NB/T 47013.3—2023 规定的方法进行,磁粉检测应按NB/T 47013.4—2015 规定的方法进行。
7.8 耐压性能试验
7.8.1 反应器耐压性能试验
7.8.1.1 反应器耐压性能试验之前应将设备内部杂物、焊渣等清扫干净
7.8.1.2 反应器耐压性能试验用水进行,试压用水和反应器器壁温度均应不低于15 ℃,水中氯离子含量应不大于25 mg/L。
7.8.1.3 耐压性能试验压力应符合 GB/T 150.1和设计文件的规定,压力达到试验压力后,保压时间应不小于30 min,耐压性能试验应按 GB/T 150.4规定的方法进行。
7.8.1.4 耐压性能试验之后应立即将水排尽并用压缩空气或热风机吹干。
7.8.2 换热管耐压性能试验
换热管耐压性能试验应按 NB/T 47019.2、NB/T 47019.6规定的方法进行。
7.9 泄漏性能试验
7.9.1 换热管与管板连接接头氦检漏性能试验
换热管与管板连接接头氦检漏性能试验应按 NB/T 47013.8规定的方法进行。
7.9.2 反应器泄漏性能试验
反应器泄漏性能试验应按 NB/T 47013.8规定的方法进行。
7.10 表面喷砂除锈处理喷射清理等级的评定
表面喷砂除锈处理喷射清理等级的评定应按 GB/T 8923.1—2011规定的方法进行。
8 表面处理
8.1 外表面除锈
反应器的外表面应在油漆前进行喷砂除锈或手工除锈处理,喷射清理等级应不低于 GB/T 8923.1— 2011中的Sa 2⅟ 级,手工清理等级应不低于 GB/T 8923.1—2011中的St 3级。
8.2 管程内表面清洗与处理
8.2.1 管程内表面在出厂前或装填催化剂前应进行化学脱脂处理,脱脂结束后采用清洁干燥的白色滤纸或绸布擦拭脱脂表面,应无油脂痕迹。
8.2.2 管程不锈钢内表面出厂前应进行酸洗处理。在进行酸洗前,应对管程的内表面进行检查,不应有焊渣、飞溅和任何腐蚀源存在。
9 标志、随行文件、涂覆与运输包装
9.1 标志
反应器铭牌应固定于明显的位置,标牌应符合 GB/T 13306的规定,标牌应至少包括下列内容:
a) 产品名称;
b) 制造单位名称;
c) 制造单位生产许可证编号、许可子项目;
d) 本文件编号;
e) 主体材料;
f) 介质名称、组分;
g) 设计温度(℃);
h) 设计压力[MPa(G)];
i) 耐压试验压力[MPa(G)];
j) 产品编号;
k) 设备代码;
l) 制造日期;
m) 压力容器类别;
n) 设备质量(kg);
o) 容积;
p) 换热面积(m
2
)。
注:(G)为表压。
9.2 随行文件
9.2.1 反应器出厂应至少包括下列随行文件。
a) 反应器竣工图样
b) 反应器产品合格证(含产品数据表)。
c) 产品质量证明文件,产品质量证明文件包括:
1) 材料清单;
2) 主要受压元件材料质量证明书;
3) 封头和锻件等外购件的质量证明文件;
4) 质量计划或检验计划;
5) 外观及几何尺寸检查报告;
6) 焊接记录;
7) 无损检测报告;
8) 热处理报告及自动记录曲线;
9) 耐压试验报告及泄漏试验报告;
10) 与风险预防和控制相关的制造文件;
11) 现场组焊部件的组焊和质量检验技术资料。
d) 产品铭牌的拓印件或者复印件。
e) 特种设备监督检验证书。
f) 反应器设计文件。
9.2.2 所有文件的电子文档应采用光盘或其他电子介质存储,与出厂随行纸质文件一并提供。
9.3 涂敷与运输包装
9.3.1 反应器的涂敷与运输包装应符合 NB/T 10558的规定。
9.3.2 反应器外表面涂漆以及表面色和标志色等应符合工程文件的规定。
9.3.3 反应器出厂前应进行氮封,并保证整个运输过程中氮气压力应不小于0.05 MPa。
参考文献
[1] NB/T 47065.5 容器支座 第5部分:刚性环支座
[2] TSG 21 固定式压力容器安全技术监察规程
[3] ASME BPVC.Ⅱ.A ASME boiler and pressure vessel code—Section Ⅱ—Materials,part A—Ferrous material specifications
[4] ASME SA-20/SA-20M Specification for general requirements for steel plates for pressure vessels
[5] ASME SA210/SA210M Specification for seamless medium-carbon steel boiler and superheater tubes
[6] ASME SA302/SA302M Specification for pressure vessel plates,alloy steel, manganese-molybdenum and manganese-molybdenum-nickel
[7] ASME SA516/SA516M specification for pressure vessel plater,carbon steel,for moderate and lower-temperature service
[8] ASME SA789/SA789M Specification for seamless and welded ferritic/austenitic stainless steel tubing for general service
[9] ASME SA182/SA182M Specification for forged or rolled alloy and stainless steel pipe flanges,forged fittings,and valves and parts for high-temperature service
[10] ASME SA350/SA350M Specification for carbon and low-alloy steel forgings,requiring notch toughness testing for piping components
[11] ASME SA508/SA508M Specification for quenched and tempered vacuum-treated carbon and alloy steel forgings for pressure vessels
[12] ASME SA765/SA765M Specification for carbon steel and low-alloy steel pressure-vessel component forgings with mandatory toughness requirements
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