山东方宇润滑油有限公司
40×104t/a润滑油基础油中压加氢精制装置
加氢反应器（R-101）
制造方案
山东齐鲁石化机械制造有限公司
2010年 10月
1
一、概述
山东方宇润滑油有限公司 40×10 4t/a润滑油基础油中压加氢精制装置的核
心设备，加氢反应器由长岭炼化岳阳工程设计有限公司设计，山东齐鲁石化机
械制造有限公司承制，由于加氢反应器是我公司首次制造，因此，从各方面做
了大量的前期准备：1、技术前期准备：⑴ 派出技术人员到有加氢反应器制造
经验的同类兄弟厂家学习取经。⑵ 编制了整套齐全可行的制造工艺和检验工
艺，⑶ 完成加氢反应器焊接所需的各类焊接工艺评定。2、工装设备及检测仪
器：针对重型容器制造能力提升的需要，近些年，我公司整体制造能力大幅提
高:起吊600T，射线透照厚度200mm，有专用 Co60探伤室及 6兆加速器，拥有
W11S--130×3500卷板机及我公司自行设计制造的冷卷厚度可达180mm的大型卷
板机、4×4×14米微机温控火燃加热退火炉、6×6×24米微机温控电加热退火
炉、可加工最大直径 6300mm的 DVT630×40/80-Q数控立式车床、CK5263/2双柱
数控车床，单丝和双丝窄间隙埋弧焊机、带极电渣和电弧埋弧堆焊焊机、专用
小孔堆焊机、30吨焊接变位器等大型设备和各类先进的焊接设备、机械加工设
备、无损检测等设备 370余台，有专用同轴度测量的经纬仪，可进行现场铁素
体含量检测、微观金相检测、化学成分光谱检测、硬度检测，具有进行回火脆
化步冷试验的设备和技术力量、可完成各类低温冲击和高温拉伸等力学性能试
验。
二、产品简介
加氢反应器是整个石油炼化系统中的核心设备，设备净重 210吨，总高度
约23m，设备内径￠2613mm，材质为2.25Cr-1Mo，厚度为140mm，设备内壁采用
双层堆焊技术，堆焊厚度为 3.5+3mm，容器类别：三类；设计温度：410℃；设
2
计压力：13.2MPa；操作介质：氢气、硫化氢、蜡油、汽油、柴油、轻烃等，该
设备在高温、高压、临氢条件下运行，使用工况较为恶劣。
三、主要技术要求
3.1材料要求
3.1.1 2.25Cr-Mo钢板
2.25Cr-Mo钢应采用电炉或氧气转炉加真空脱气精炼工艺冶炼，应为本质细
晶粒镇静钢，供货状态为正火加回火，其化学成分见表1，力学性能见表 2。
表 1—2.25Cr-1Mo钢板化学成分（%）
C（ Max） Mn * Si *（Ma x） P (Max) S (Max) Ni (Max)
熔炼分析 0.15 0.30～0.60 0.20 0.010 0.010 0.18
产品分析 0.15 0.25～0.66 0.25 0.010 0.012 0.18
Cu（Max） Mo Sb ** Sn ** As ** Cr
熔炼分析 0.16 0.90～1.10 ≤0.003 ≤0.010 ≤0.010 2.0～ 2.50
产品分析 0.16 0.85～1.15 ≤0.003 ≤0.010 ≤0.0
10 1.88～2.62
* Mn、Si含量在满足性能要求的前提下，尽可能接近规定范围的下限。
** 这些元素的分析结果只作记录，不作为验收条件。
回火脆化敏感性系数要求：J=(Si+Mn).（P+Sn）≤0.014；X=（10P+5Sb+4Sn+As）×10 -2≤15ppm。
表 2—2.25Cr-1Mo钢板力学性能
试验项目 单位 性能数值
室温抗拉强度σb MPa 520～ 690
室温屈服强度σ0.2 MPa ≥314
室温延伸率δ4 % ≥18
室温断面收缩率Ψ % ≥45
440℃屈服强度σs（ 0.2） MPa ≥234
-30℃夏比冲击功（V型缺口） J
三个标准试样平均值≥54，其中只
允许一个标准试样最低值≥47。
室温弯曲试验 弯曲 180°，无裂纹
回火脆化倾向评定要求：VTr54+2.5△VTr54≤10℃
其中 VTr54—经 Min.PWHT的夏比冲击功为 54J时相应的转变温度。
△VTr54—经 Min.PWHT+S.C后的夏比冲击功伟 54J时相应的转变温度增量。
3.1.2 2.25Cr-Mo锻件
2.25Cr-Mo锻件应采用电炉或氧气转炉加真空脱气精炼工艺冶炼，应为本质细晶
3
粒镇静钢，锻件的主截面部分的锻造比不得小于3.5，钢锭的头尾应有足够的切
除量，以确保锻件无缩孔及严重偏析等缺陷，锻件应锻至尽可能接近成品零件
的形状和尺寸，锻件应以正火+回火状态交货，热处理工艺由钢冶炼厂决定，其
正火温度不得高于968℃，冷却速度以保证达到要求的力学性能和使锻件的金相
组织基本上为贝氏体为原则，其化学成分见表 3，力学性能见表 4。
表 3—2.25Cr-1Mo锻件化学成分（%）
C（ Max） Mn * Si *（Ma x） P (Max) S (Max) Ni (Max)
熔炼分析 0.15 0.30～0.60 0.1 0.010 0.010 0.20
产品分析 0.17 0.25～0.63 0.12 0.012 0.010 0.25
Cu（Max） Mo Sb ** Sn ** As ** Cr
熔炼分析 0.20 0.90～1.10 ≤0.003 ≤0.012 ≤0.015 2.0～ 2.50
产品分析 0.20 0.85～1.15 ≤0.003 ≤0.012 ≤0.015 1.95～2.60
* Mn、Si含量在满足性能要求的前提下，尽可能接近规定范围的下限。
** 这些元素的分析结果只作记录，不作为验收条件。
回火脆化敏感性系数要求：J=(Si+Mn).（P+Sn）≤0.014；X=（10P+5Sb+4Sn+As）×10 -2≤15ppm。
表 4—2.25Cr-1Mo锻件力学性能
试验项目 单位 性能数值
室温抗拉强度σb MPa 520～ 690
室温屈服强度σ0.2 MPa ≥314
室温延伸率δ4 % ≥19
室温断面收缩率Ψ % ≥40
440℃屈服强度σs（ 0.2） MPa ≥234
-30℃夏比冲击功（V型缺口） J
三个标准试样平均值≥54，其中只
允许一个标准试样最低值≥47。
室温弯曲试验 弯曲 180°，无裂纹
回火脆化倾向评定要求：VTr54+2.5△VTr54≤10℃
其中 VTr54—经 Min.PWHT的夏比冲击功为 54J时相应的转变温度。
△VTr54—经 Min.PWHT+S.C后的夏比冲击功伟 54J时相应的转变温度增量。
3.2各部件和附件组装尺寸公差
要求见表 5，无损检测要求见表 6
表5—各部件和附件组装尺寸公差
编号 项 目 公差（mm或度）
1 基准线和顶部切线间的距离 ±16
2 筒体外周长；最大内直径与最小内直径之差 ±12；≤8
3 底部弯管中心线至基准线的距离；顶部切线到人孔法兰顶面距离 ±6；± 6
4 裙座底部到基准线的间距 ±6
5 筒体不直度 1/1000总长，且不大于 20
4
6 从基准线中心至卸料管法兰 ±10
7 卸料口中心线与反应器中心线之夹角 ±1°
8 接管（弯管）中心线与基准线偏离角 ±0.5°
9 裙座底面与筒体不垂直度及底面本身不平度 ±5
10 法兰面与轴线的不垂直度（具有盲板的开孔） ±1°（在任何方向上）
11 法兰面与轴线的不垂直度（与管线相连的开口） ±0.5°（在任何方向上）
12 裙座底板上地脚螺栓圆直径 ±2
13 接管中心线距离基准线距离；支持凸台至基准线距离 ±6；± 6
14 每两相邻开口接管中心线及两相邻凸台上表面间距离 ±6
15 顶、底部弯管法兰与设备中心线间距离 ±6
16 顶部弯管中心线至人孔法兰面的距离 ±6
17 接管法兰面至反应器外壁距离 ±6
18 人孔法兰从指定位置的回转值 ±2
19 液体分配盘支撑圈上表面水平偏差 见图面规定
20 催化剂支持格栅支持圈上表面水平偏差 见图面规定
表6—无损检测要求
序
号
检验方法 检验区域 验收标准
1 DT和V T1-a A B类接头的装配尺寸及裙座与壳体的装配尺寸
1-b 壳体焊接接头表面
技术要求相关条款；
图面及 GB150有关规
定
2
RT
（PWHT之前）
2-a壳体和封头的上A、B类接头100%进行
2-b基层金属上的深返修焊缝（如有时）
2-c裙座 Cr-Mo钢部分以及与壳体的连接接头100%进行
2-d裙座上碳钢与碳钢间焊接接头抽查20%（Ⅲ级合格）
JB/T4730.2-2005
100%RTⅡ级合格（AB
级）
UT 3-a封头热成型和正火+回火处理后100%进行
3-b床层支持圈上、下各 200mm范围内的筒体基层
按 SA435/SA435M
100%扫描
3
UT
（ISR之后，
PWHT之前）
3-c壳体和封头上A、B、类焊接接头，100%进行
3-d基层金属上的深返修焊缝（如有时）
3-e裙座与壳体的连接接头以及裙座上的 Cr-Mo钢焊接接头，
100%进行，裙座上其它对接接头，抽查 50%
3-f 2.25Cr-1Mo堆焊凸台
JB/T4730.3-2005
I 级合格
4
UT
（PWHT之后）
4-a壳体和封头上A、B、类焊接接头，100%进行
4-b裙座与壳体的连接接头以及裙座上的 Cr-Mo钢焊接接头，
100%进行，裙座上其它对接接头，抽查 50%
4-c基层金属上的深返修焊缝（如有时）
同上
5
UT
（水压试验后）
5-a壳体和封头上A、B、类焊接接头，100%进行
5-b基层金属上的深返修焊缝（如有时）
5-c裙座与壳体的连接接头
同
上
5
6
MT
（ISR之前）
6-a A、B类焊接接头的全部焊接坡口
6-b A、B类焊接接头的清根表面（包括补焊前的表面）
6-c 凸台附近待堆焊的表面
JB/T4730.4-2005
I 级合格
MT
（ISR之后）
6-d A、B类焊接接头及返修焊接接头的外表面
6-e 所有临时附件去掉后和电弧击伤过的部位
6-f非受压元件与受压元件间的所有焊接接头
6-g裙座与壳体的连接接头以及裙座上的 Cr-Mo钢焊接接头
6-h 2.25Cr-1Mo堆焊凸台的表面
JB/T4730.4-2005
I 级合格
7
MT
（PWHT后）
7-a A、B类焊接接头及返修焊接接头的外表面
7-b 所有临时附件去掉后的部位
7-c 非受压元件与受压元件间的所有焊接接头
7-d 裙座与壳体的连接接头以及裙座上的 Cr-Mo钢焊接接头
JB/T4730.4-2005
I 级合格
8
MT
（水压试验后）
8-a、8-b、8-c、8-d，同上 JB/T4730.4-2005
I 级合格
9
PT
（ISR之后）
9-a裙座与壳体的连接接头以及裙座上的 Cr-Mo钢焊接接头 JB/T4730.5-2005
I 级合格
10
PT
（PWHT之后）
10-a 裙座与壳体的连接接头以及裙座上的 Cr-Mo钢焊接接头 JB/T4730.5-2005
I 级合格
11
PT
（水压试验后）
同上 JB/T4730.5-2005
I 级合格
12
硬度检测
（PWHT后水压
试验前）
12-a壳体封头上每条纵、环向焊接接头各取一组
12-b每个接管与壳体吧（或封头）的连接接头做一组
12-c顶部和底部弯管的每条环向接头做一组
12-d裙座与筒体之间的连接接头做一组
母材、焊缝、热影响
区：HB≤225
132.25Cr-1Mo焊
接接头化学成
分分析
13-a筒体和封头上的每条纵、环向接头各检一处
13-b顶部出入孔与封头间接头检 1处
13-c其它开口接管与筒体或封头间接头按同一种焊接方法，同
一批焊接材料和焊丝、焊剂同一种组合的接头检一处
13-d顶、底部弯管中的接头按同一种焊接方法，同一批焊接材
料和焊丝焊接接头检一处。
Cr=2.00～2.50%
Mo=0.90～1.10%
Mn=0.30～0.95%
Ni≤0.25%
Cu≤0.20%
Si+Mn≤1.20%
四 制造要点
4.1材料进厂检验：
①、质量证明书验收，按照材料采购计划和采购技术条件核对质量证明书内容是否齐全，
所提供的数据、检验方法等是否符合要求，质量证明书是否为原件或加盖经销单位红章和经
办人印章的有效复印件，即质量证明书应符合≤容规≥的要求。
②、实物验收，质量证明书验收合格后应进行实物验收，主要包括：材料的牌号、规格、
数量、表面质量是否正确合格，材料的标识是否正确齐全。
③、以上两项验收合格后，对于没有复验要求的材料就视为验收合格。
④、复验要求：材料检查员负责委托复验或补验，钢板和锻件化学成分、力学性能复验
6
7
结果应符
合表1～表4 的规定，复验合格视为改类材料验收合格，我公司可进行常规力学性
能和化学成分检验，可进行高温拉伸试验、低温冲击试验，回火脆化步冷试验，扩散氢含量
检测，可对材料或现场产品进行硬度检测、微观金相分析、化学成分光谱分析。
4.2 主要焊缝布置和排版：
设备的封头用整板，无拼接焊缝，焊接接头节点图见图1,筒体排版图见图2。
4.3 关键零部件制造工艺
4.3.1 筒节成型
筒体材料采购的是定尺钢板，每端留300mm 带头余量，先划出实际尺寸线并打上样冲标
记。根据我公司卷板机说明书计算需要温卷，加热至150℃--200℃，保温2.5 小时后进行卷
制。终卷温度不底于200℃。卷制过程中随时用样板检查圆度，用远红外测温仪测量温度。
卷后测量外圆周长，即检查卷圆前划的线是否准确并进行校正。然后割掉带头，气割出坡口，
坡口打磨后按 JB/T4730-2005I 级 100%MT 检查，再次温卷碰口，对口错边量复合板小于 2mm，
其他不大于 5mm，纵缝焊接，加温校圆，椭圆度不大于 5mm，筒节和 A 类接头进行尺寸检查及
外观质量检查合格，A 类接头和筒体外表面按技术要求进行无损检测合格，环向坡口用数控
车床进行机械加工，加工后坡口进行 100％MT 检测。
4.3.2封头成型
①、下料：采用整张钢板热压成型。
②、成型：封头投料厚度要考虑冲压减薄量，一般不小于10％，在中心φ1000范围内
做出永久性扎制方向标记备做验证试板。
③、热处理：封头热成型不能替代正火热处理，为回复母材性能需对封头和验证试板重
新进行正火加回火热处理，其中正火处理要适当加快冷却速度，以细化晶粒，保证较高的冲
击韧性，满足图纸技术要求。
⑤、封头进厂检验：
测量封头形状尺寸，做好原始记录，尺寸符合图纸和标准要求为合格。
在规定的部位对封头测厚并做好原始记录，最小厚度不小于图样名义厚度 96mm为合格。
对母材和焊接接头进行相应无损检测。
对验证试板进行力学性能检验，余料保存和设备一起热处理后在力学性能检验。
⑥、封头开孔：以封头顶点为中心划线，先火焰切割开孔，周边留余量不小于 20mm，
验后机械加工焊接坡口符合工艺要求，坡口焊接前应进行 MT检测。
⑦、组焊法兰，焊缝检验合格后进行退火热处理。
4.3.3嵌入式接管的加工成型
毛坯为整体锻件，利用数控加工中心加工而成，加工后按规定检测合格。
4.3.4中间段筒体锻件及下部大法兰：
①、锻件进厂各项检验合格后，按本体图加工待堆焊面，待堆焊面 MT检验合格。
②、所有堆焊均需在变位器上自动进行。
③、梯形密封
面第一层采用药芯 CO2气体保护焊，焊前按工艺要求预热，经 PT检测合
格后，第二层采用手工钨极氩弧焊；内孔全部采用药芯 CO2气体保护焊，焊后进行退火处理。
各种焊接方法的焊接材料按工艺评定用焊材。
④、加工成型并对堆焊层 PT检测合格。
五、主要部件焊接工艺
8
5.1、反应器所需焊接工艺评定见表 7
表 7 2.25Cr-1Mo类焊接工艺评定一览表
序号 PQRNo 母材牌号规格 焊材牌号规格 焊接方法 热处理要求
1 480-1
2.25Cr-1Mo
δ＝102
CM-A106DN
φ＝4.0/5.0
焊条电弧焊
（SMAW）
回火处理
2 479-1
2.25Cr-1Mo
δ＝102
US521S/φ4.0
+PF-200
埋弧焊(AC)
（SAW）
回火处理
3 482-1
2.25Cr-1Mo
δ＝20
CM-A106DN
US521S/PF-200
SMAW+SAW
(堆焊)
回火处理
4 331-1
2.25Cr-1Mo
δ＝14
TGS-2CM/CM-106N GTAW/SMAW 回火处理
5 340-1
2.25Cr-1Mo
δ＝38
CM-A106N SMAW 回火处理
6 386-1
2.25Cr-1Mo
δ=44
US521N/φ4
+PF200
埋弧焊(DC)
（SAW）
回火处理
注：另有 4套堆焊工艺评定正在进行。
5.2、主要部件焊接工艺
5.2.1、总的工艺要点：
①、焊接材料 铬-钼钢配套焊材全部采用日本神户制钢的材料，不锈钢类和其他非受压
件用国产材料，耐热合金焊材进口 ASME材料。
②、所有铬-钼钢焊接焊前预热200-250℃。并保持此层间温度至每条焊缝结束，每条焊
缝应避免中断焊接，否则应增加消氢处理，铬-钼钢部分焊接完成后进行300-350℃消氢处理，
③、无损检测应在焊接后 24小时进行。
④、过渡层焊接应保持预热温度，焊接后 PT检测合格，复层焊接层间温度不大于100℃。
⑤、过渡层及复合层焊接前分别测量深度并做好记录，确保过渡层不小于 3.5mm复合层
不小于3mm。
⑥、焊接接头按要求进行化学成分和铁素体含量检测。
5.2.2、主要接头的焊接方法
①壳体纵向 A类接头
A12-A18采用单 V型坡口，采用交流埋弧焊，焊材（日本神户）：US521S+PF200，其坡口形
式见图 3
②、壳体环向接头
采用外 U型窄间隙坡口，坡口形式见图4，外侧单丝级交流窄间隙埋弧焊，里侧清根后采
用普通交流埋弧焊，焊材（日本神户）：US521S+PF200。
③接管与壳体及封头间 A类接头，采用双面坡口，采用 SMAW焊，焊材（日本神户）：CM-A106DN。
④堆焊接头
9
●筒体及封头的内壁堆焊：采用双层带极电弧堆焊，即过渡层+盖面层，焊材选用北钢院产品，
具体牌号为：H309J+SJ304(过渡层)；H347+SJ305(盖面层)，焊带规格为：60×0.5mm。
●法兰密封面采用 SMAW堆焊，焊材选用北钢院产品，具体牌号为：A062（过渡层）；A132(盖
面层)，在最终热处理前只堆焊过渡层，PWHT后再堆焊盖面层，然后再机加工
密封面，以确
保密封面处的硬度。
●dg≥150mm的接管内壁采用 FCAW堆焊，焊材选用北钢院产品，具体牌号为：TFW-309L(过
渡层)；TFW-347(盖面层)。
●dg＜150mm的接管内壁采用小孔 autoGTAW堆焊，焊材选用北钢院产品，具体牌号为：
ER309L(过渡层)；ER347(盖面层)。
六、设备总检：
主要完成尺寸检查、及核对整体热处理前需进行的各项无损探伤、化学分析、铁素体含量
等检验是否全部进行完及是否全部合格，设备总检需有检验责任工程师、设备检查员、主编
工艺员、车间施工技术员和无损探伤人员等组成，检验完成后应签字确认。
七、热处理
7.1、封头热处理
热压成型后进行正火加回火热处理，
正火：910～930℃，保温 174分钟。升温速度：50-70℃/hr，加水快速冷却。
回火：675±5℃，保温 264分钟。升降温速度：50-70℃/hr。
7.2、中间消除应力热处理
所有接管与筒体、封头焊接后分两段进行中间消除应力热处理，600℃-630℃，保温 3小
时。升温速度：40-60℃/h，降温速度50-70℃/h。
7.3、最终消除应力热处理
设备焊接工作全部完成后进行最终消除应力热处理，690℃±14℃，保温6～8小时。升
降温速度：50-70℃/h，热处理后基层不能再进行焊接工作。
7.4设备整体热处理在我公司自备电加热退火炉中进行，主要控制点：
①、升降温速度及加热温度等实现自动控制及记录。
②、按我公司企业标准及技术条件要求进行热电偶布置，以测定设备实际温度变化过
程热电偶布置图件图三
10
③、设备进炉加热前，检查员和热处理责任工程师应现场确认设备摆放和热电偶布置
情况。
④、热处理完成后，热处理曲线和报告应经热处理责任工程师签字确认。
⑤、热处理后主要进行热处理后水压试验前应进行的各项检验。如无损探伤、硬度及
内部酸洗钝化质量等。
八、水压试验
热处理后进行水压试验，设备内部清理干净，试验用水的氯离子含量不得超过 15ppm。
温度不能底于15℃，缓慢将压力升至13.2MPa，保压10分钟检查，再缓慢将压力升至18.62MPa，
保压 60分钟进行全面检查，不能有异常响声、变形和泄露。然后将压力降至14.9MPa，保压
10分钟后再进行全面检查，不能有异常响声、变形和泄露。试验后将水放净，用压缩空气将
内部吹干。
压力试验按图纸要求进行，主要控制压力试验过程符合《容规》和图纸技术条件的要求、
试验介质的温度和微量元素含量及检验的方式方法符合规定要求。压力试验的过程和压力试
验报告应经压力试验责任工程师监督并确认。
九、设备终检
压力试验合格在对整台设备进行最终检验
，主要包括：压力试验后需进行的无损探伤
等检测是否完成，结果是否合格，复查所有需检验记录的尺寸方位等，复查各类标记（如焊
工钢印、材料标记、探伤标记）等是否齐全准确等。
11