一种制氢转化炉转油线总管的主管和支管的连接结构制造技术

本发明专利技术公开了一种制氢转化炉转油线总管的主管和支管的连接结构，包括主管和支管，主管上设置有连接管孔，在连接管孔上设置有用于连接主管和支管的管状的支管座；支管座呈倒T形，其的底部连接主管的连接管孔，其顶部连接支管；支管座的底部向外翻折有翻边，翻边的侧边与主管的连接管孔的孔壁之间通过焊接连接，支管座的外壁与翻边的上表面之间以及支管座的内壁和翻边的下表面之间均通过圆弧过渡连接，支管座的外壁由上往下依次为相互圆弧过渡连接的削边过渡段和应力释放竖边段。本发明专利技术的支管座的翻边处采用内外倒角设计，使得过渡更为平缓，能够起到对应力的缓释效果，防止因局部结构突变产生峰值应力，提高了其耐压能力。提高了其耐压能力。提高了其耐压能力。

【技术实现步骤摘要】
一种制氢转化炉转油线总管的主管和支管的连接结构


[0001]本专利技术涉及一种制氢转化炉转油线总管，具体涉及一种制氢转化炉转油线总管的主管和支管的连接结构。

技术介绍

[0002]转油线总管是指制氢装置蒸汽转化炉对流辐射所用管线。这类转油线总管的设计压力3.3MPa，设计温度达到685℃，可见其工况压力以及温度均十分高，因此对转油线总管的结构强度要求极为严苛，尤其是转油线总管的主管和支管相连结构极为关键。
[0003]目前制氢炉管管材质为TP347H，原始焊接工艺为氩弧焊打底(焊丝ER347)+手工电弧焊(焊条CHS137)填充及盖面，焊后进行热处理。经过对焊缝的晶相分析发现σ相，对焊缝断口样品进行铁素体含量测定发现从内壁到外壁铁素体含量逐渐增多，存在严重的σ相和Laves相(Fe2Nb)析出，由此可见焊缝金属材料已出现了σ相脆化导致的材质劣化现象。
[0004]目前常规转油线总管的支管通过支管座与主管相连，支管座与主管的焊接结构形式一般采用安放式角焊缝的结构，或者拔制式的结构。
[0005]拔制式结构，指的是主管开孔，对开孔处采用拔制成对接翻边与支管座对接焊接。这种结构通常应用于主管壁厚较薄的时候，但是拔制过程中，主管拔口壁厚会减薄，且拔口高度不适合太高。对于工况严苛(设计压力较高，或者设计温度较高时)的情况下，拔制方式无法对厚壁主管进行均匀的拔制，且拔口高度低，对于焊接处的检测也有一定影响。
[0006]安放式角焊缝结构，指的是主管开孔，支管座开坡口后安放在主管开孔处，并进行角焊缝焊接。这类结构能应用于主管壁厚较厚的情况，但是角焊缝焊接质量较差，且只能通过表面检测来初步检测焊接质量，焊接结构容易有局部突变，导致在温度和压力高的时候，容易开裂。
[0007]中国专利CN200710178674.0公开了一种制氢转化炉出口集合管，位于制氢转化炉炉体外底部，下尾管汇集处与下尾管连接的出口集合管管材为国内采用离心铸造技术生产的ZG1Cr20Ni32高合金材料，管材的蠕变断裂强度高，高温蠕变断裂性能可运行10万小时，抗渗碳性与高温塑性，可使钢组织中形成枝条状共晶碳化铌，阻碍裂纹扩展，使用寿命长等。该专利为一种铸造炉管，主要是采用高合金材料。
[0008]中国专利CN201420358461.1公开了一种制氢转化炉出口集合管，通过热壁集合管与冷壁集合支管相连，有效地降低了出口集合管的管系应力，制氢转化炉可长期安全操作。
[0009]中国专利CN201810697979.0公开了一种防止管道氢损伤的方法及使用该方法的炼油制氢转化炉转油线及集合管，具体涉及一种防止管道氢损伤的方法及使用该方法的炼油制氢转化炉转油线及集合管。该专利是防止管道氢损伤的方法。
[0010]中国专利CN201911182258.7公开了一种制氢装置转油线总管焊接工艺，初步提出了嵌入式结构进行支管座和主管的焊接相连结构方式。但是在实际应用中发现，单独的外倒角设计和单级的削边过渡段连接无法完美的解决应力释放问题，从而影响支管座的耐压性能。
[0011]总之，目前缺乏一种既能够解决应力释放、同时也能避免连接部位焊缝金属脆化的制氢转化炉转油线总管的支管座与主管相连的结构，并最终能够解决投运后的制氢转油线总管出现的开裂问题。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种制氢转化炉转油线总管的主管和支管的连接结构，其通过内外倒角设计以及多级削边过渡段的连接设计，合理的解决了支管座的应力释放问题，提高了其耐压能力，且可通用于不同厚薄的管壁上；同时，采取新的焊接工艺，根据对失效焊缝金属进行分析，脆化的原因是焊缝金属中铁素体含量高，在高温条件下运行产生严重的σ相导致材质劣化，采用新型焊材降低焊缝铁素体含量，取消焊后热处理过程，避免热处理过程有害相大量析出导致材质劣化。根据YB/T5092
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2005《焊接用不锈钢丝》描述，ER347通过添加铌来稳定碳，防止晶间析出碳化铬，提高钢的抗晶间腐蚀能力，用于焊接成分相似的不锈钢。使用铁素体含量低的焊材，可以使焊缝中铁素体含有不高于5％(体积比)，焊缝具有良好的热塑性，即使在应力作用下，也不会产生热裂纹和弧坑裂纹，焊缝可在焊态或固溶状态下使用。在实践中发现ER16
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2焊条具备低铁素体的性质，且主要用于高温、高压不锈钢管的焊接，因此使用此焊材为焊缝填充，采用在焊态下使用，避免固溶处理等措施，均能够有效避免焊缝材质中脆性相的析出，降低开裂风险。
[0013]本专利技术的连接结构是这样实现的：
[0014]一种制氢转化炉转油线总管的主管和支管的连接结构，制氢转化炉转油线总管包括主管这支管，所述主管上设置有用于与支管相连接的椭圆形结构的连接管孔，在连接管孔上设置有用于连接主管和支管的管状的支管座；所述支管座呈倒T形，其的底部连接主管的连接管孔，其顶部连接支管；所述支管座的底部向外翻折有翻边，所述翻边的侧边与主管的连接管孔的孔壁之间通过焊接连接，所述支管座的外壁与所述翻边的上表面之间以及支管座的内壁和所述翻边的下表面之间均通过圆弧过渡连接，所述支管座的外壁由上往下依次为相互圆弧过渡连接的削边过渡段和应力释放竖边段。
[0015]进一步地，所述支管座的外壁由上往下依次为相互圆弧过渡连接的第一削边过渡段、第一应力释放竖边段、第二削边过渡段和第二应力释放竖边段。所述第一削边过渡段和第一应力释放竖边段之间的夹角为10～20
°
，且第二削边过渡段和第二应力释放竖边段之间的夹角为30～40
°
。
[0016]进一步地，沿支管座的外壁设置有加强段，所述加强段的顶部设置有焊接坡口底部向外翻折有翻边；所述加强段的外壁和翻边的上表面之间通过圆弧过渡连接；所述削边过渡段的上部和焊接坡口通过圆弧过渡相连或者通过竖向直边段相连。所述削边过渡段和应力释放竖边段之间的夹角为30
°
。
[0017]进一步地，沿支管座的外壁设置有加强段，所述加强段的顶部设置有焊接坡口、底部向外翻折有翻边；所述加强段的外壁和翻边的上表面之间通过圆弧过渡连接；所述加强段的内壁和翻边的下表面之间通过圆弧过渡连接，所述加强段的外壁由上往下依次为第一削边过渡段、第一应力释放竖边段、第二削边过渡段和第二应力释放竖边段，所述第一削边过渡段的上部和焊接坡口通过圆弧过渡相连，所述第一削边过渡段的下部和第一应力释放竖边段的上部通过圆弧过渡相连，所述第一应力释放竖边段的下部和第二削边过渡段的上
部圆弧过渡相连，所述第二削边过渡段的下部和第二应力释放竖边段的上部圆弧过渡相连，所述第二应力释放竖边段的下部和翻边的上表面通过圆弧过渡相连。所述第一削边过渡段和第一应力释放竖边段之间的夹角为10
°
，所述第二削边过渡段和第二应力释放竖边段之间的夹角为35
°
。
[0018]进一步地，沿支管座的外壁设置有加强段，所述加强段的顶部设置有焊接坡口、底部向外翻折有翻边；所述加强段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制氢转化炉转油线总管的主管和支管的连接结构，所述制氢转化炉转油线总管包括主管(1)和支管(3)，其特征在于：所述主管(1)上设置有用于与支管(3)相连接的椭圆形结构的连接管孔，在连接管孔上设置有用于连接主管(1)和支管(3)的管状的支管座(2)；所述支管座(2)呈倒T形，其的底部连接主管(1)的连接管孔，其顶部连接支管(3)；所述支管座(2)的底部向外翻折有翻边(22)，所述翻边(22)的侧边与主管(1)的连接管孔的孔壁之间通过焊接连接，所述支管座(2)的外壁与所述翻边(22)的上表面之间以及支管座(2)的内壁和所述翻边(22)的下表面之间均通过圆弧过渡连接，所述支管座(2)的外壁由上往下依次为相互圆弧过渡连接的削边过渡段(24)和应力释放竖边段(23)；所述支管座(2)与主管(1)之间用TGF347焊丝进行根部打底焊接；采用ER16
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2焊丝填充及盖面焊接，层间温度快速冷却，每层每道间温度不超过60℃。2.根据权利要求1所述的制氢转化炉转油线总管的主管和支管的连接结构，其特征在于：所述支管座(2)的外壁由上往下依次为相互圆弧过渡连接的第一削边过渡段(241)、第一应力释放竖边段(231)、第二削边过渡段(242)和第二应力释放竖边段(232)。3.根据权利要求2所述的制氢转化炉转油线总管的主管和支管的连接结构，其特征在于：所述第一削边过渡段(241)和第一应力释放竖边段(231)之间的夹角为10～20
°
，且第二削边过渡段(242)和第二应力释放竖边段(232)之间的夹角为30～40
°
。4.根据权利要求1所述的制氢转化炉转油线总管的主管和支管的连接结构，其特征在于：沿支管座(2)的外壁设置有加强段(21)，所述加强段(21)的顶部设置有焊接坡口(25)、底部向外翻折有翻边(22)；所述加强段(21)的外壁和翻边(22)的上表面之间通过圆弧过渡连接；所述削边过渡段(24)的上部和焊接坡口(25)通过圆弧过渡相连或者通过竖向直边段相连。5.根据权利要求4所述的制氢转化炉转油线总管的主管和支管的连接结构，其特征在于：所述削边过渡段(24)和应力释放竖边段(23)之间的夹角为30
°
。6.根据权利要求1所述的制氢转化炉转油线总管的主管和支管的连接结构，其特征在于：沿支管座(2)的外壁设置有加强段(21)，所述加强段(21)的顶部设置有焊接坡口(25)、底部向外翻折有翻边(22)；所述加强段(21)的外壁和翻边(22)的上表面之间通过圆弧过渡连接；所述加强段(21)的内壁和翻边(22)的下表面之间通过圆弧过渡连接，所述加强段(21)的外壁由上往下依次为第一削边过渡段(241)、第一应力释放竖边段(231)、第二削边过渡段(242)和第二应力释放竖边段(232)，所述第一削边过渡段(241)的上部和焊接坡口(25)通过圆弧过渡相连，所述第一削边过渡段(241)...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋春，郭慧波，袁晓明，许可，章磊，任首名，杨远柱，薛林锋，姚明华，王永志，李立，
申请(专利权)人：中石油云南石化有限公司，
类型：发明
国别省市：