CN1128036C - 一种高压容器底封头与裙座的焊接方法及其焊接件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压容器底封头与裙座的焊接方法及其焊接件。本发明的内伸翘角环形件由纵截面类似形的主体和自主体上端向环形件中心伸出的环形上翘角及沿主体下端内侧向下伸出的挡环构成。本发明的高压容器底封头与裙座的焊接方法及其专用的焊接件，有效地克服或减轻了采用现有技术方法带来的成本高、效率低、耗材多、加工过程复杂等缺点，为高压容器底封头与裙座的焊接开辟了一条崭新的途径。

Description

一种高压容器底封头与裙座的焊接方法及其焊接件

技术领域

本发明涉及石油化工及其它设备中的金属焊接领域，特别是涉及一种高压容器底封头与裙座的焊接方法及其焊接件。

背景技术

在石油化工生产过程中有很多产品的生产需要在高温和高压条件下进行，因此，高压容器是经常要应用的一种石油化工设备。由于高压容器底封头与裙座的焊接要求彻底清根，因此它历来是一项投入成本高、加工过程长、技术难度大的复杂工艺过程。目前，在现有技术中最经常使用的主要有以下方法。

第一种方法是类似我国某些炼油厂从国外进口的脱蜡反应器所采取的方法。其过程大致包括：1.先在高压容器底封头的设计部位堆焊上一圈直径由上至下逐渐加大的环状凸台；2.然后将环状凸台的下部加工出适于与裙座焊接的，下部边缘带坡口的环形筒体。此外，裙座与凸台焊接的上部边缘也加工出坡口，上述的两个坡口对接后形成V形坡口；3.最后焊接该坡口处的环向焊缝。由此可见，这种焊接方法不仅成本高、浪费大、焊接过程长、工作量大，尤其是单面焊接方法背面无法清根。这本身就违反了高压容器设计原则，因此国内的设计单位都不采用这种方法。

第二种方法是我国某一些炼油厂由国外进口的板焊结构加氢反应器所采取的方法。其作法是：1、首先预制一个约6毫米厚的临时环形板，其材质与高压容器同材质，比如铬钼钢，因此需要专门定货；2、将焊好临时环形板的一段裙座筒节插入倒置状态的高压容器底封头的适当位置，然后在预热状态下，在界于裙座和高压容器底封头之间的临时环形板上进行环向堆焊；3、焊好后仍然在热态下将上述的工件整体翻转回来进行清根，清根时要把整个临时环形板及其周围与堆焊层相融合的堆焊层全部清除并打磨干净，再做磁粉探伤；4、最后焊接上部角焊缝，从而将裙座与高压容器底封头焊接在一起。这些过程都是在预热状态下进行。由此可见，这种技术的缺点是十分明显的：1.成本高、浪费大，如铬钼钢临时环形板需要定货、加工，最后又全部打磨掉；2.焊接过程长、工作量大、工艺复杂，焊接条件很差，每一次焊接后都要进行大量的热态清根和磁粉探伤。

第三种方法是与锻焊结构热壁加氢反应器基本相同。它首先要专门定做一个材质与高压容器相同的且内径远小于高压容器内径、外径大于高压容器外径的筒形锻件，然后用这个筒形锻件加工成高压容器的一段，这一段包括高压容器的部分筒体和部分底封头，在这段底封头外侧有用于与裙座对接的环形筒体。为了制备高压容器的这“一段”，所定做的锻件，除了上述的“内径小于高压容器内径同时外径大于高压容器外径”之外，其上下里外还要多留出30毫米左右的机加工裕量，同时为了满足产品性能测试取试样的要求，环形锻件的整体厚度(即轴向高度)要增加约250毫米。由此可见，这种方法虽然可行，但是其缺点也是十分显著的：1.大大增加了锻件的重量、增加了机加工工作量，使锻件的利用率仅有20％(即环形件的成品率为20％左右)；2.特别是对于某些铬钼钢容器的该锻件，除了一般的性能测试外，为了做步冷试验就要制备48个夏比冲击试样，可见工作量之大。总之，这种方法成本高效率低、耗材多、加工过程复杂。

发明内容

本发明的目的就是为了既能克服或减轻上述的现有技术的缺陷和不足，还能满足焊缝彻底清根的要求，提供一种高压容器底封头与裙座的焊接方法及其专用的焊接件。本发明的高压容器底封头与裙座的焊接方法及其专用的焊接件，有效地克服了上述的现有技术方法的成本高效率低、耗材多浪费大、加工过程复杂、加工难度大等等缺点，为高压容器底封头与裙座的焊接开辟了一条崭新的途径。

本发明的高压容器底封头与裙座的焊接方法是这样实现的：

本发明之一是一种高压容器底封头与裙座的焊接方法，它包括如下步骤：

A预制一个与高压容器底封头材质相同的内伸翘角环形件作为底封头与裙座连接的中间焊接件，所述的内伸翘角环形件，由纵截面类似形的主体和自主体上端内侧向环形件中心伸出的环形上翘角及沿主体下端内侧向下伸出的挡环构成；

B将上述内伸翘角环形件倒置，套在倒置状态的高压容器底封头的设计位置上。在倒置状态下焊接上翘角和底封头之间的一圈环向下部角焊缝，焊后整体翻转回来再进行清根，清根时将焊根连同上翘角以及与焊根相融合的底封头表面层一起彻底清除；

C清根后焊接主体上端和底封头之间的一圈环向上部角焊缝；

D用与上述的底封头材质相匹配的钢板，预制一段直径与主体相适应的裙座，将裙座套在主体下端内侧向下伸出的挡环上，两者之间形成内窄外宽的坡口，然后焊接该坡口处的环向焊缝，焊后进行清根，清根时将焊根连同挡环一起彻底清除。

本发明之二的一种用于高压容器底封头与裙座焊接的内伸翘角环形件，由纵截面类似形的主体和自主体上端向环形件中心伸出的环形上翘角及沿主体下端内侧向下伸出的挡环构成。

附图说明

图1为本发明的内伸翘角环形件的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图进一步详述本发明的技术方案。

如图1所示，本发明之一的高压容器底封头与裙座的焊接方法，包括如下步骤：

A预制一个与高压容器底封头材质相同的内伸翘角环形件作为底封头8与裙座9连接的中间焊接件，所述的内伸翘角环形件，由纵截面类似形的主体1和自主体1上端内侧向环形件中心伸出的环形上翘角2以及沿主体1下端内侧向下伸出的挡环3构成；

B上述的内伸翘角环形件做好以后，将该内伸翘角环形件倒置，套在倒置状态的高压容器底封头8的设计位置上。为了使底封头8和内伸翘角环形件的装配位置达到设计要求，可以用打磨环形上翘角2尖角的办法使之与底封头相应位置匹配。然后在倒置状态下焊接上翘角2和底封头8之间的一圈环向下部角焊缝11。该环向下部角焊缝11的表面与内侧水平边6和内侧竖向直边7连接部一样，为圆弧状过渡。焊接完成后整体翻转进行清根，清根时将焊根连同上翘角2以及与焊根相融合的底封头表面层一起彻底清除；

C清根并且进行无损检测后，可以在滚轮架上焊接内伸翘角环形件主体1上端和底封头8之间的一圈环向上部角焊缝10；

D用与上述的底封头8材质相匹配的钢板，预制一段直径与主体1相适应的裙座9，将裙座9套在主体1下端内侧向下伸出的挡环3上，两者之间形成内窄外宽的坡口，然后焊接该坡口处的环向焊缝12，焊接完成后进行清根，清根时将焊根连同挡环3一起彻底清除。

在具体实施的时候，所述的内伸翘角环形件取自与高压容器底封头同材质的壳体筒节的加长部分整体加工制成。或者用相同钢号的钢板、锻件制成，并经无损检验不得有裂纹、分层等缺陷。但该件以取自与高压容器底封头同材质的壳体筒节的加长部分整体加工制成为最佳。

本发明之二的内伸翘角环形件由纵截面类似形的主体1和自主体1上端内侧向环形件中心伸出的环形上翘角2及沿主体1下端内侧向下伸出的挡环3构成。从内伸翘角环形件的纵截面上看，所述的主体1外侧包括两条边，其中外侧顶边4为水平边或者内高外低的斜边，顶边4以内侧高外侧低的斜边为更佳选择；外侧的另一条边为外侧竖向直边5。主体1内侧包括两条边，即内侧水平边6和内侧竖向直边7，内侧水平边6和内侧竖向直边7连接部为圆弧状过渡连接为佳。为了便于焊接，挡环3外侧边上端和外侧竖向直边5的下端连成一个内低外高的斜边、形成内窄外宽的坡口的一侧。

另外为了清根彻底，本发明的内伸翘角环形件的环形上翘角2的顶点应当高于主体1的外侧顶边4。上述的环形上翘角2或挡环3与主体1为一个整体，或者所述的环形上翘角2或挡环3是单独加工成部件后与主体1固接在一起的。

本发明的内伸翘角环形件的挡环3，即紧靠主体1下端的内侧竖向直边7向下平行伸出的环状结构，是应用现有技术的局部结构。

在内伸翘角环形件材质的选择上，其材质必须与高压容器底封头相同。可以用与底封头相同钢号的钢板、锻件制成，并经无损检验不得有裂纹、分层等缺陷。但从经济实用、加工方便和保证高质量的焊接效果出发，所述的内伸翘角环形件以由取自与高压容器底封头同材质的壳体筒节的加长部分整体加工制成为最佳。

有关高压容器底封头与裙座焊接方法的其它技术细节，均属于本领域普通技术人员都能掌握的技术，这里就不赘述了。

本发明的一种高压容器底封头与裙座的焊接方法及其专用的焊接件，经过在国内的工业规模试用达到了预期的效果。

综上所述，本发明的一种高压容器底封头与裙座的焊接方法及其专用的焊接件，比较好地解决了高压容器焊接工艺中难以彻底清根的老大难问题，克服或减轻现有技术方法所带来的制造成本高、效率低、耗材多、加工过程复杂等等的缺陷和不足，为高压容器底封头与裙座的焊接开辟了一条崭新的途径。

Claims (9)

1.一种高压容器底封头与裙座的焊接方法，包括如下步骤：

A预制一个与高压容器底封头材质相同的内伸翘角环形件作为底封头[8]与裙座[9]连接的中间焊接件，所述的内伸翘角环形件，由纵截面为形的主体[1]和自主体[1]上端内侧向环形件中心伸出的环形上翘角[2]及沿主体[1]下端内侧向下伸出的挡环[3]构成；

B将上述内伸翘角环形件倒置，套在倒置状态的高压容器底封头[8]的设计位置上，在倒置状态下焊接上翘角[2]和底封头[8]之间的一圈环向下部角焊缝[11]，焊后整体翻转回来再进行清根，清根时将焊根连同上翘角[2]以及与焊根相融合的底封头表面层一起彻底清除；

C清根后焊接主体[1]上端和底封头[8]之间的一圈环向上部角焊缝[10]；

D用与上述的底封头[8]材质相匹配的钢板，预制一段直径与主体[1]相适应的裙座[9]，将裙座[9]套在主体[1]下端内侧向下伸出的挡环[3]上，两者之间形成内窄外宽的坡口，然后焊接该坡口处的环向焊缝[12]，焊后进行清根，清根时将焊根连同挡环[3]一起彻底清除。

2.一种如权利要求1的焊接方法，其特征在于：所述的内伸翘角环形件取自与高压容器底封头[8]同材质的壳体筒节的加长部分经机加工制成，或用相同钢号的钢板、锻件制成。

3.一种用于高压容器底封头与裙座焊接的内伸翘角环形件，其特征在于：所述的内伸翘角环形件由纵截面为形的主体[1]和自主体[1]上端向环形件中心伸出的环形上翘角[2]及沿主体[1]下端内侧向下伸出的挡环[3]构成。

4.一种如权利要求3所述的内伸翘角环形件，其特征在于：所述的内伸翘角环形件的纵截面上，主体[1]外侧包括两条边，其中外侧顶边[4]为水平边或者内高外低的斜边，外侧的另一条边为外侧竖向直边[5]；主体[1]内侧包括两条边，即内侧水平边[6]和内侧竖向直边[7]，内侧水平边[6]和内侧竖向直边[7]连接部为圆弧状过渡连接；挡环[3]外侧边的上端和外侧竖向直边[5]的下端连成一个内低外高的斜边。

5.一种如权利要求3所述的内伸翘角环形件，其特征在于：所述的环形上翘角[2]的顶点高于主体[1]的外侧顶边[4]。

6.一种如权利要求3所述的内伸翘角环形件，其特征在于：所述的环形上翘角[2]或挡环[3]与主体[1]为一个整体，或者所述的环形上翘角[2]或挡环[3]是单独加工成部件后与主体[1]固接在一起的。

7.一种如权利要求3所述的内伸翘角环形件，其特征在于：所述的挡环[3]为紧靠主体[1]下端的内侧竖向直边[7]向下平行伸出的环状结构。

8.如权利要求3～7之一所述的内伸翘角环形件，其特征在于：所述的内伸翘角环形件的材质与高压容器底封头[8]相同。

9.如权利要求8所述的内伸翘角环形件，其特征在于：所述的内伸翘角环形件取自与高压容器底封头[8]同材质的壳体筒节的加长部分经机加工制成，或者用相同钢号的钢板、锻件制成。

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