中国机械工程学会会讯2004年第2期 燃料的目的,发挥我国原煤储量大的优势,弥补即将出现的国内石油储量缺乏的劣势。 核电站压力容器是核电站的主体设备,按工艺原理分为核反应堆压力壳、主管道、蒸汽发生 器、稳压器和主泵泵壳等。它们在高温、高压、放射性辐射条件下工作。 随着国内外石油化工工艺技术、煤液化工艺技术和核工艺技术的不断提高和迅速发展,要求 加氢反应器、核电站压力容器和目前国内刚刚启动的煤液化反应器的制造技术也要不断改进、提 高和更新。 多年来,我国不断在重型容器制造技术方面进行研发,取得重要进展,已达到国际先进水平。 主要包括 1.冶炼技术。采用真空浇注、钢锭热送等先进的冶炼工艺和手段,进行2%Cr-IMo、3Cr-1Mo 3Cr-Mo-V、2%Cr-Mo-%V钢的冶炼,为满足千吨级加氢反应器的需要,研究出国内领先的」 包钢水合浇成200t以上钢锭的工艺技术。 2.锻造技术。根据现有条件经周密计算后调整了引进室兰技术制作的扩孔用三点砧垫片厚度。 收口筒体为异径扩孔锻造,国内外只有少数企业掌握这种锻造方法, 3.热处理技术。热处理是提高锻件综合性能、决定锻件质量的关键工序。研制出了国外先进 的热处理工艺和淬火冷却系统(水循环量2400t/h),全部锻件性能满足技术条件要求,尤其是筒 节锻件的全截面化学成份性能均匀,组织细密,产品质量达到国际先进水平。 (1)锻后热处理。采用合理的奥氏体温度和随后的冷却方式,再进行高温回火,以打破晶粒遗 传,细化晶粒,进一步降低锻件中的氢含量,为性能热处理做准备。 (2)性能热处理。采用先进的淬火工艺及手段,使锻件全截面得到均匀、细小的晶粒,致密的 以贝氏体为主的组织,经过回火后获得强度高、韧性好的高性能锻件。 4.焊接技术 (1)窄间隙埋弧焊工艺技术。该技术处于国内外领先水平,具体体现在三方面:①坡口型式先 进,与其他国家相比具有热影区小、均匀的特点,并可节约焊接材料20%;②焊缝一次探伤合格 率高达9986%,日本室兰仅达9941%;③焊缝金属的各方面性能均达到国际先进水平。 (2)大面积不锈钢堆焊技术。该技术处于国内最好水平,有三方面优势:①堆焊工艺成熟,应 用带极宽;②堆焊表面质量高;③采用良好的堆焊工艺和宽带极,使堆焊层的化学成份均匀,铁 素体控制理想,抗晶间腐蚀和抗剥离性能优良。 (3)接管自动焊设备及焊接工艺。硏制和开发成功了接管自动焊机,摸索成熟了焊接工艺,满 足了各类接管自动焊的要求,大大提高了焊接质量和生产进度。 (4)小管内壁不锈钢自动堆焊技术。开发了小管内壁自动堆焊设备,进行了深入的焊接工艺研 究,使内壁堆焊质量良好,探伤合格率达到100%。 (5)现场组焊技术。随着炼油工业的发展,热壁加氢反应器逐步向大型化方面发展,给现有的 公路、铁路运输带来很大困难,有时要花费巨额运输费用,甚至根本无法整体运输。由于制造者、 运输条件和用户地理位置等因素,致使加氢反应器的某些部分必须在用户工地制造,从而提出了 现场组焊。 现场组焊的关键技术有:①现场窄间隙埋弧自动焊技术。为保证现场焊接的质量和稳定性
·中国机械工程学会会讯 2004 年第 2 期· 燃料的目的，发挥我国原煤储量大的优势，弥补即将出现的国内石油储量缺乏的劣势。 核电站压力容器是核电站的主体设备，按工艺原理分为核反应堆压力壳、主管道、蒸汽发生 器、稳压器和主泵泵壳等。它们在高温、高压、放射性辐射条件下工作。 随着国内外石油化工工艺技术、煤液化工艺技术和核工艺技术的不断提高和迅速发展，要求 加氢反应器、核电站压力容器和目前国内刚刚启动的煤液化反应器的制造技术也要不断改进、提 高和更新。 多年来，我国不断在重型容器制造技术方面进行研发，取得重要进展，已达到国际先进水平。 主要包括： 1．冶炼技术。采用真空浇注、钢锭热送等先进的冶炼工艺和手段，进行 2¼Cr-1Mo、3Cr-1Mo、 3Cr-1Mo-¼V、2¼Cr-1Mo-¼V 钢的冶炼，为满足千吨级加氢反应器的需要，研究出国内领先的多 包钢水合浇成 200t 以上钢锭的工艺技术。 2．锻造技术。根据现有条件经周密计算后调整了引进室兰技术制作的扩孔用三点砧垫片厚度。 收口筒体为异径扩孔锻造，国内外只有少数企业掌握这种锻造方法。 3．热处理技术。热处理是提高锻件综合性能、决定锻件质量的关键工序。研制出了国外先进 的热处理工艺和淬火冷却系统（水循环量 2400t/h），全部锻件性能满足技术条件要求，尤其是筒 节锻件的全截面化学成份性能均匀，组织细密，产品质量达到国际先进水平。 (1)锻后热处理。采用合理的奥氏体温度和随后的冷却方式，再进行高温回火，以打破晶粒遗 传，细化晶粒，进一步降低锻件中的氢含量，为性能热处理做准备。 (2)性能热处理。采用先进的淬火工艺及手段，使锻件全截面得到均匀、细小的晶粒，致密的 以贝氏体为主的组织，经过回火后获得强度高、韧性好的高性能锻件。 4．焊接技术 (1)窄间隙埋弧焊工艺技术。该技术处于国内外领先水平，具体体现在三方面：①坡口型式先 进，与其他国家相比具有热影区小、均匀的特点，并可节约焊接材料 20%；②焊缝一次探伤合格 率高达 99.86%，日本室兰仅达 99.41%；③焊缝金属的各方面性能均达到国际先进水平。 (2)大面积不锈钢堆焊技术。该技术处于国内最好水平，有三方面优势：①堆焊工艺成熟，应 用带极宽；②堆焊表面质量高；③采用良好的堆焊工艺和宽带极，使堆焊层的化学成份均匀，铁 素体控制理想，抗晶间腐蚀和抗剥离性能优良。 (3)接管自动焊设备及焊接工艺。研制和开发成功了接管自动焊机，摸索成熟了焊接工艺，满 足了各类接管自动焊的要求，大大提高了焊接质量和生产进度。 (4)小管内壁不锈钢自动堆焊技术。开发了小管内壁自动堆焊设备，进行了深入的焊接工艺研 究，使内壁堆焊质量良好，探伤合格率达到 100%。 (5)现场组焊技术。随着炼油工业的发展，热壁加氢反应器逐步向大型化方面发展，给现有的 公路、铁路运输带来很大困难，有时要花费巨额运输费用，甚至根本无法整体运输。由于制造者、 运输条件和用户地理位置等因素，致使加氢反应器的某些部分必须在用户工地制造，从而提出了 现场组焊。 现场组焊的关键技术有：①现场窄间隙埋弧自动焊技术。为保证现场焊接的质量和稳定性， ·10·
科技进展 必须釆用适合现场复杂条件的焊接设备和焊接工艺。采用积木式可拆卸、简易式龙门窄间焊机, 满足现场焊接工艺的要求;②现场热处理技术。研制出局部热处理炉。为适合现场,采用内衬耐 火纤维薄钢板环型结构,分上下左右自由开合的燃油式局部热处理炉,满足热处理的技术要求: ③现场组焊工艺技术的研究。现场组焊技术复杂,压力容器要求质量高,不同于工厂内制造。涉 及现场组焊的关键技术有起重与运输技术、环境保护技术、预热和保温技术、地面施工技术、射 线探伤技术和防护、现场加工技术、现场打压技术和现场施工管理技术等等 在制造更大吨位(千吨级)的加氢反应器时,焊接除成熟的技术和现场组焊技术外,更为突 出的有 1)千吨级抗漂移托辊技术。千吨级加氢反应器单个筒节重量已达100t以上,为了保证焊接稳 定性和防止焊接过程中承受冲击载荷、偏重载荷和轴向偏移,支承辊必须能够调整。为此,研制 开发了千吨级抗漂移托辊,并与窄间隙焊机的计算杋控制中心联合对筒体转动实施控制,使焊接 过程中筒体偏移在±5mm之内,并使焊接机头实现跟踪,确保焊接质量。 (2)深坡口接管自动焊工艺。千吨级加氢反应器的接管坡口深度达350mm,焊接如此深坡口的 次合格非常困难。通过控制坡口型式,选择先进的工序过程和焊接参数,选择合适的焊枪构成 使深接管焊接一次合格率大为提高。 3)厚截面的局部焊后热处理技术。为了确保大厚度焊缝热处理消除应力,调整性能,必须使 全焊缝方向受热均匀。为此,在局部热处理炉烧嘴结构、布置、油路循环等方面儆了深入硏究 满足了技术要求。 通过研制热壁加氢反应器,实现国产化,不仅为国家节约了大笔外汇,还为发展炼油工业和 提高加氢处理能力,提供了优质产品,取得可观的经济效益;同时加速了国家相关行业的发展, 社会效益巨大。以2002年为例,Cr-Mo钢加氢反应器产值达到45000万元,税4417万元,节 约外汇5000万美元。从发展趋势看,2%Cr-Mo-%V钢加氢反应器的需求正在迅速增加,现已应 用于神华2000t级煤直接液化反应器制造上 九、双进双出磨煤机的技术开发与产业化 双进双出磨煤机是火力发电厂直吹式锅炉制粉系统的主要设备,与直吹式制粉系统用风扇磨 煤机、中速磨煤机等制粉设备相比,具有投入运行设备少、系统简单、运行可靠、效率高和运行 成本低等特点,还具备适应煤种范围宽、出力和细度稳定、不受煤中“三块”影响、运行方式灵 活、机电自动化控制水平高、响应锅炉负荷变化快、储存能力大、风煤比低、易损件寿命长、连 续作业率高和维修工作量少等优势。 目前,国内外大型火力发电厂制粉系统大多采用直吹式,省却了老式仓储式制粉系统的中间 环节,简化了系统结构。2000年以前,我国直吹式制粉系统采用的双进双岀磨煤机完全依赖进口 价格昂贵、生产运输周期长、备品备件价格高、供货周期长。通过几年来的技术攻关和消化吸收, 沈阳重型机器有限责任公司已全面掌握双进双出磨煤机选型、设计、制造、检验和制粉系统控制 等技术,实现产品国产化率达95%以上,设计制造出国内第一台双进双出磨煤机,并于1999年 l1月在山东莱城发电厂投入运行。目前,国产双进双出磨煤机已被火力发电厂广泛采用,成为目 前国内电厂的主流制粉设备。其主要技术特点如下:
·科技进展· 必须采用适合现场复杂条件的焊接设备和焊接工艺。采用积木式可拆卸、简易式龙门窄间焊机， 满足现场焊接工艺的要求；②现场热处理技术。研制出局部热处理炉。为适合现场，采用内衬耐 火纤维薄钢板环型结构，分上下左右自由开合的燃油式局部热处理炉，满足热处理的技术要求； ③现场组焊工艺技术的研究。现场组焊技术复杂，压力容器要求质量高，不同于工厂内制造。涉 及现场组焊的关键技术有起重与运输技术、环境保护技术、预热和保温技术、地面施工技术、射 线探伤技术和防护、现场加工技术、现场打压技术和现场施工管理技术等等。 在制造更大吨位（千吨级）的加氢反应器时，焊接除成熟的技术和现场组焊技术外，更为突 出的有： (1)千吨级抗漂移托辊技术。千吨级加氢反应器单个筒节重量已达 100t 以上，为了保证焊接稳 定性和防止焊接过程中承受冲击载荷、偏重载荷和轴向偏移，支承辊必须能够调整。为此，研制 开发了千吨级抗漂移托辊，并与窄间隙焊机的计算机控制中心联合对筒体转动实施控制，使焊接 过程中筒体偏移在±5mm 之内，并使焊接机头实现跟踪，确保焊接质量。 (2)深坡口接管自动焊工艺。千吨级加氢反应器的接管坡口深度达 350mm，焊接如此深坡口的 一次合格非常困难。通过控制坡口型式，选择先进的工序过程和焊接参数，选择合适的焊枪构成， 使深接管焊接一次合格率大为提高。 (3)厚截面的局部焊后热处理技术。为了确保大厚度焊缝热处理消除应力，调整性能，必须使 全焊缝方向受热均匀。为此，在局部热处理炉烧嘴结构、布置、油路循环等方面做了深入研究， 满足了技术要求。 通过研制热壁加氢反应器，实现国产化，不仅为国家节约了大笔外汇，还为发展炼油工业和 提高加氢处理能力，提供了优质产品，取得可观的经济效益；同时加速了国家相关行业的发展， 社会效益巨大。以 2002 年为例，Cr-Mo 钢加氢反应器产值达到 45 000 万元，税 4 417 万元，节 约外汇 5 000 万美元。从发展趋势看，2¼Cr-1Mo-¼V 钢加氢反应器的需求正在迅速增加，现已应 用于神华 2000t 级煤直接液化反应器制造上。 九、双进双出磨煤机的技术开发与产业化 双进双出磨煤机是火力发电厂直吹式锅炉制粉系统的主要设备，与直吹式制粉系统用风扇磨 煤机、中速磨煤机等制粉设备相比，具有投入运行设备少、系统简单、运行可靠、效率高和运行 成本低等特点，还具备适应煤种范围宽、出力和细度稳定、不受煤中“三块”影响、运行方式灵 活、机电自动化控制水平高、响应锅炉负荷变化快、储存能力大、风煤比低、易损件寿命长、连 续作业率高和维修工作量少等优势。 目前，国内外大型火力发电厂制粉系统大多采用直吹式，省却了老式仓储式制粉系统的中间 环节，简化了系统结构。2000 年以前，我国直吹式制粉系统采用的双进双出磨煤机完全依赖进口， 价格昂贵、生产运输周期长、备品备件价格高、供货周期长。通过几年来的技术攻关和消化吸收， 沈阳重型机器有限责任公司已全面掌握双进双出磨煤机选型、设计、制造、检验和制粉系统控制 等技术，实现产品国产化率达 95%以上，设计制造出国内第一台双进双出磨煤机，并于 1999 年 11 月在山东莱城发电厂投入运行。目前，国产双进双出磨煤机已被火力发电厂广泛采用，成为目 前国内电厂的主流制粉设备。其主要技术特点如下： ·11·