1、化学工业炉受压元件制造技术条件HG 20545-92 编制说明1总则根据化学工业炉受压元件的特点、材质及使用情况将其分成以下几类:(1)轧制炉管。一般用于加热炉内蛇管、盘管。目前国内这类炉管操作压力最高是大型氨厂(日型)，氨合成塔的开工加热炉盘管为23.4MPa，其次是高压水加热炉，热水的临界压力为22.5MPa，有机载热体中联苯的临界压力也只有4.7MPa，其他介质的压力均为中低压，故设计压力定为24MPa。设计温度限制900C主要是根据目前使用INCOLOY800H这类高镰恪无缝不锈钢管，其最高使用温度可达900C。(2)离心铸造炉管。专用于制氢转化炉、乙烯裂解炉炉管，目前国内制氢转化炉管
2、操作压力不断在提高。特别近几年从国外引进的大型氨厂(中原化肥厂)，转化管设计压力为5MPa。裂解炉管的操作压力一般为0.10.4MPa。而高压加氢裂化和加氢精制虽然操作压力高达16MPa，但温度只有400500C，在此温度下，材质可选用铅铝钢或不锈钢，所以离心铸造炉管设计压力定为5MPa。关于设计温度，由于近几年国内外普遍采用HP或HP-Nb等材质，它最高使用温度可达11501200C，但在我们工程设计中考虑使用寿命和经济性等因素，所以设计温度定为1100 C。(3)管件没有限制设计压力和设计温度，主要考虑管件是炉管的一个零件，管件的压力取决于炉管的设计压力，设计温度取决于管件的安装部位，故本
3、技术条件中未作具体规定。(4)对于有耐火衬里的受压筒体、封头等，实际上它不与火焰直接接触，虽然习惯上称之为炉。目前国内外对此都按压力容器规范进行设计、制造与验收，所以在总则内提出没有特殊要求时均按GB150规定。所谓特殊要求，是指根据耐火衬里炉壳的特点，它的设计金属壁温比较高，例如齐鲁甲醇装置上的重油气化炉设计壁温为343C，合成氨8.5MPa的加压气化炉设计壁温为400C;另外，其耐火材料砌筑要求也高，尤其是气化炉内刚玉砖的砌筑。因此，相应对材料复验和简体的圆度提出了特殊要求。2材料(1)对于材料的要求，都有明文规定，如化学工业炉金属材料设计选用规定所述，故不再赘述。(2)关于离心铸造管段材
4、料，原来的HG5-1557标准正在修订，修订后的标准将增加HP离心铸造管，所以本技术条件中的管段材料仍按HG5-1557。(3)对于有耐火衬里的受压筒体等所采用的钢材，当设计压力、温度及厚度越过一定范围时，要作的复验要求，这是根据HGJ15标准对于高温压力容器的规定。因为钢材的高温屈服强度是确定钢材许用应力值的依据，而目前国内数据不太全，虽然在参照国外有关标准中数据基础上整理制订了钢材高温性能参考件，但仅给大家参考，不作指令性规定，而且影响高温屈服强度的因素很多，例如材料来摞.厚度等，故对高温压力容器作上述规定是必要的。3制造(1)轧制炉管a. 炉管拼接:竖直炉管尽量采用整管制造，这样可以减少
5、炉管拼接焊缝。一般轧制无缝钢管长度在3-12.5米范围内，而立式加热炉炉管长也都在10-12米，因此轧制无缝钢管能满足要求。若有些炉管长超过12米，也允许有拼接焊缝，拼接长度最短不小于500mm，是参照JB1611而制订的。b. 管子弯曲:管子的最小弯曲半径是参照GB235108mm时，全长不大于10mm;外径108mm时，全挺不大于5mm。b. HG 5-1557中规定直线度公差在任意1m内为何mm，且全长内为c20mmoc. Lummus R-102(裂解炉辐射盘管中规定，对加工完毕的炉管，其弯曲度应为每10英尺长度不超过1/8英寸，整根炉管偏差不超过1/2英寸。(3)管件a. 锻件:按H
6、GJ15规定中E级进行检验，其理由:化学工业炉受压元件中的锻件一般为中小型，而HGJ15中附录A压力容器用中小型锻件技术条件正好符合。( JB 755规定中奥氏体不锈钢只列入一种1Cr18Ni9Ti，而HGJ13中附录B奥氏体不锈钢锻件中，不锈钢品种多，又有高温性能数据。不锈耐热钢锻件有晶粒度要求，使用在高温状态下希望晶粒要粗大，恃别是奥氏体不锈钢含碳量下限要求二二0.04%时，规定晶粒度粗于或等于6级，而INCLY800H为5级，这是参照HGJ15和ASTM规定而制订的。b. 铸钢件静态铸造的铸钢件主要用于炉管的回弯头或弯头。它是把炉管与炉管连接成连续蛇管的重要零件。在操作时，不仅要承受与炉
7、管相同的温度和压力，而且弯头处冲刷严重，所以要求有足够的强度和致密性。为此，本技术条件除了提出较高质量级别外，增加了水压试验和射线探伤的要求。d对于耐热钢铸件ZG40Cr25Ni20要作高温短时机械性能和持久试验的要求:空心承压铸钢件要求热处理后的机械性能达到相应标准中指标，这是因为国标GB8492、GB 2100中机械性能不作验收项目，所以本技术条件特别提出这一条要求。C. 压制热推弯头的偏差是参照GBJ235的规定，压制异径管的偏差是参照B1611 的规定而制汀的。d. 焊;firJ集合管的加工偏差是参照JB1611的规定而制订的。4焊接(1)对于焊工、焊接环境和焊接工艺评定提出要求，目的
8、是排除因焊工技术水平和焊接环境影响以及伴楼工艺本身的问题而造成炉管接头的缺陷，从而减少焊缝返修，提高炉管质量。对于这方面的要求，压力容器的焊接和锅炉的制造等对此都有明确规定，这里就不再赘述。(2)本技术条件4.0.7条和4.O. 8条焊接材料的选用原则与焊接材料选用表，是参照GB 15、HG41和JB/Z105-73(钢制压力容器焊接规程中有关规定而制订的。对于焊接材料标注方法上不用国标而用焊接材料牌号问题，以及不锈耐热钢列入一些美国AWS有关焊材牌号等方面原因，已在HGJ15编制说明中叙述清楚，不再重复。(3)本技术条件4.0.11条规定不采用衬环焊接法，主要是因衬环会减小管子内径，影响介质
9、流速，若管内要装填触媒，会引起触媒架桥，影响装填均匀度，这给炉管的正常受热带来恶劣影响。另外衬环焊接还会影响焊缝的探伤检查。95 (4)焊前预热和焊后热处理热处理目的是降低或消除焊接接头的残余应力，防止产生裂纹，改善焊缝和热影响区的金属组织、与性能，因此热处理是一项很重要的工序。热处理的温度和处理工艺应根据钢材的洋硬性、焊件厚度、使用条件等综合考虑。焊前预热对于防止冷裂纹有显著作用，特别是对低合金高强度钢更是如此。本技术条件表4.o. 9对焊前预热和焊后热处理要求是参照HGJ 15、GBJ235、HGJ41中有关规定而制订的。5检验(1)外观检查炉管的表面缺陷、焊缝的表面裂纹、气孔夹渣、不熔合
10、和咬边等都会造成严重的应力集中，在使用过程中对炉管的热疲劳、持久强度等影响很大，常常成为爆管的主要原因之一，因此对炉管焊缝表面质量应引起足够的重视。本技术条件的焊缝表面质量标准z轧制炉管是参照GBJ235中的1, 1级焊缝的要求而制订的，离心铸造炉管是参照HG5-1557的规定而制订的。但离心铸造炉管规定焊缝不准咬边的要求，其理由是现在多数国外标准关于焊缝表面的条款中均明确规定不允许咬边缺陷存在，如美国凯洛格公司一段炉辐射管制造规范。而且，现在又广泛应用薄壁HP材质的离心铸造管，焊缝系数为1，所以规定了这一条。(2)管子的通球试验目的是控制流通截面的减少，防止流通截面被管内毛刺、焊瘤堵截而减少
11、到不允许的程度。轧制炉管通球直径最大为0.9倍内径，对于装触媒炉管还应适当增大通球直径。一般为了增加焊缝处的接头内径，只有通过焊接工艺来保证。对于盘管和蛇管因无法进行通球试验，截面积减少可通过检查圆度来保证。离心铸造炉管通球直径规定为O.98倍内径，是按图4.o. 6-4、图4.o. 6-5的结构考虑了离心铸造炉管对接缝处坡口内壁向外扩了2mm(切去疏松层)，允许错边量为0.25mm.焊缝余高1.6mm，内径极限偏差1mm，故焊缝接头的最小内径D，=Di一(2X2一0.25-1-2X1.的=D，一0.45，故通球直径定为O.98倍内径是可行的。至于不装填触媒的离心铸造管，若设计上允许焊根可向管
12、内突起，则内径还需减去2倍焊缝余高(3.2mm)。(3)无损探伤a.轧制炉管的无损探伤是根据炉管的设计压力和设计温度以及材料种类划分的。表5.2.3是参照GBJ235和美国凯洛格公司设计规范(炉管焊缝检验)有关规定制订的。对于蛇型炉管采用小半径弯头时，弯头与直管之间焊缝难以达到100%射线探伤，所以本技术条件规定未探到部分用楼透探伤代替，这是根据现在某些工程已实践过的情况而制订的，但又须经设计同意，其理由是现在某些大化肥厂的对流段蛇管要求特别高，是用Y射线和钻60探伤来保证的。b.离心铸造炉管焊后容易出现热裂纹，为了检查焊缝表面质量，微小缺陷采用有效的渗透探伤，而对每道对接焊缝则应100%进行
13、射线探伤。这是按照HG5-1557和参照美国凯洛格公司检验规范(炉子盘管焊缝检验)而制订的。(4)压力试验a.被压试验一般采用水，简称水压试验。96 离心铸造炉管水压试验压力主要参照国外LummusR-102(裂解炉辐射盘管检验规范及美、日型30万吨/年合成氨厂辐射炉管的水压试验压力规定而制订的。所以组焊长管2crs MST -r. r-(未带管件)的水压试验压力，可按公式PT=丁)m确足，但不超过34MPa。而组装后炉管(已焊上管件)的水压试验目的是检查管子与管件组焊后焊缝质量。除裂解炉管的回弯头外，一般管件设计均不在辐射段高温区，工作温度没有管段高。因此，试验压力可按一般管道试压要求，丙和
14、Jt应选管件的许用应力值，并且最终试验压力值不得超过管件(法兰、回弯头)规定的水压试验压力。轧制炉管水压试验压力是参照GBJ235和日本T.E.C公司BA-103(炉管的工厂制造)中有关规定而制订的。在BA-103中试验压力是按最弱零部件来确定的。轧制炉管的管件如法兰设置在炉外，设计条件显然低些，而弯头虽在炉内，但往往采用静态铸造或弯制，强度也低于炉管本身，所以本技术条件中和Jt取的是管件。关于稳压时间的确定:在HG5-1557规定中保压时间不少于10分钟;在CHJB301 规定中稳压时间z局部组焊件10分钟，管排为1小时。国外检验规范如LummusR-102(裂解炉辐射盘管规定中，试验压力下
15、应最少保持5分钟，若对铸造质量有任何疑点时，则时间应增至20分钟;日本T.E. C BA-103规定中试验压力至少应保持1小时。综合以上标准、规范，本技术条件规定为离心铸造组焊长管稳压10分钟，组装后轧制炉管和离心铸造炉管稳压20分钟。b.气压试验气压试验具有一定的危险性，因此只有当炉管组装后，管系试压水无法排尽时才采用，即使如此，也应尽可能对预制部件进行水压试验。组装管系后的安装焊缝进行100%射线探伤后，再进行气压试验。为确保安全，应报请主管部门批准。本技术条件只允许对组装后的轧制炉管进行气压试验，因为离心铸造炉管包括一段炉竖琴管排和乙烯裂解炉辐射盘管在结构设计-上己考虑水压试验的水能排尽。现场安装后(垂直位置)只能按气密性试验要求，所以在制造厂未考虑气压试验。97
