本文介绍了空分设备在石化、煤化I中应用后，设备等级越来越大，大
型铝制设备的制造技术有了新的研究课题，杭氧结合液氮洗冷箱和“四万八”空分的大型铝制设备的实际制造，攻克了四项制造技术难关，为今后制造“六万”等级空分奠定了基础。
关键词：空分应用新领域；大型化；制造难度；解决措施；技术进步
随着我国“油改煤”、“煤液化”等项目的启动，使得空分设备又有了新的应用领域，杭氧相继承接了山东华鲁恒升化工股份有限公司的合成氨配套设备(液氮洗冷箱)，和中石化湖北、安庆分公司的两套48000空分设备的制造合同。杭氧通过这些设备的制造，在大型铝制设备的制造技术上又有了新的进展，这主要是因为湖北48000空分的配套钢制设备(空冷塔、水冷塔和分子筛吸附器)与杭氧在1997年制造的宝钢60000空分的钢制设备相似，制造是没有问题的，但低温铝制设备，无论在形状尺寸及重量上，还是在零件成形、组装焊接的制造难度上，都有了进一步的增大：国内所制造过的铝制精馏塔(北台50000空分上塔)最大内直径为40000mm，但湖北48000空分下塔内直径达4800mm，下塔底座和主冷吊耳的外圆已达到5200mm，主冷与下塔在制造厂内对接后重量达64吨，这些大型工件在成形、加工、安全组装、运输都有较大的难度；山东华鲁恒升的液氮洗冷箱中的氮洗塔，系内压为5．8MPa的铝制筛板精馏塔，其壳体是由材质为5083、直径为qSl200mm、厚度(?64mm的小直径厚壁筒体和封头所组成，这种产品在零件成形、焊接、组装等方面同样是有难度的。为此，杭氧结合“液氮洗冷箱”和48000空分的实际制造，开展了以下4项制造技术攻关：l开展大厚度(35—64nun)、高强度铝合金5083的焊接技术攻关
由于铝板厚度增加后，焊接电流就将增大，焊缝金属的晶粒就会变得粗大，焊缝的机械性能就有可能降低。随着板厚的增大，焊缝中的未焊透、层间未熔合、夹杂、气孔甚至裂纹等缺陷就容易产生。为确保48000空分设备的大型厚壁铝制容器的焊接质量，杭氧进行了多项焊接试验及焊接评定。在焊接试验、产品制造及检测时，采取了以下措施：
①添置、选用匹配的焊机、焊接升降架、焊接滚轮架等焊接设备。
②焊接的时候采用合理的较小的电流及合适的焊接速度以控制焊接热线能量。
③采用薄层多道焊，合理设计焊接坡口，焊接次序，以避免焊缝层间未焊透、未熔合等缺陷。
④加强清理工作，尽量减少由此导致的焊缝缺陷如夹杂、气孔的产生。
⑤加强层间温度的控制，使焊缝熔池在较合理的温度范围内完成结晶的过程，从而获得较好的机械性能。
⑥焊缝质量分层检验：即焊缝焊至二分之一或三分之一厚度时，就进行射线检验，如有缺陷，立即返工，以避免大厚度焊缝焊接完成后检查发现焊缝缺陷在最深部所造成的大工量返工，由此而造成焊接的变形影响产品质量。
⑦对不同的结构，采用了不同的焊接方式，如：双人双面手工钨极氩弧立焊，熔化极半自动氩弧焊，熔化极自动氩弧焊等。同时对焊接试件进行机械性能测试，以确保焊缝强度。2开展大直径4800、厚壁45mm、高强度铝合金5083封头的成形攻关
由于高强度铝合金5083的延伸率只有普通碳铜的二分之一、奥氏体不锈钢的三分之一，在室温下变形量超过10％就会出现裂纹。因此，大直径、厚壁5083封头的成形不可能在室温下进行，必须加热增加塑性后才能成形，但加热温度过高，封头的成形减薄量就很容易超差；加热温度过低，成形时又容易出现裂纹，所以封头的成形温度区间很小，工件又大、又重，成形难度较大。为攻克大直径、厚壁5083封头的成形难关，杭氧对现有的加热设备，旋压成形设备进行了技术改造，同时添置了远红外测温仪器。在封头成形的各个过程中，严密监控工件温度，目前杭氧已完全掌握了5083封头成形的温控范围及旋压成形的操作技能，已能成批生产这种大直径、厚壁的5083封头。德国LINDE公司在国内的制造厂(金重)已向杭氧成批订购该类封头。3开展大直径4800、壁厚35mm、高强度铝合金5083扳边锥体成形攻关
铝合金锥体的卷制，是一项操作技能较高的工序。如卷板机的卷辊调整不当，所卷锥体的锥度不是过大，就是过小，造成锥体截面不圆，端口不平，形成元宝翘后这种大型厚壁锥体就很难校正。四辊卷板机的上、下二根中辊如调整不当，就很可能将锥体的壁厚轧薄，造成工件报废。为防止此类事件的发生，杭氧对现有的60mm卷板机的操纵系统进行了技术改造，锥体卷制实现了数控操作。同时设计、制造了专用锥体扳边机，成功地解决了厚壁锥体端口直边的成形难题，使这台锥体扳边机可扳材质为5083的铝锥体壁厚可达50mm。运用上述二台关键设备，彻底解决了大直径、厚壁、高强度铝合金扳边锥体的成形难题。
4开展大直径4800筛板精馏塔制造技术攻关
(1)48000空分的筛板精馏下塔对筒体的圆度及直线度有较高的要求，但这种大直径(内径)~4800、厚壁35mm的简体圆度、直线度及焊缝对口错边量较难控制，为确保简体的制造质量，杭氧采取了相应的工艺措施：
1)坏板下料时控制对角线小于2mm，以确保卷制成形后筒节两端互相平行。
2)筒节卷制采用60mm数控卷板机卷制，并设计制造了专用抱圆模来确保筒节的圆度。
3)设计制造专用的焊缝对口错边校正器来控制筒节接长搭焊时的环缝错边量。
4)筒体环缝采用无问隙熔化极自动氩弧焊焊接，既确保了筒体全长的直线度，叉提高了环缝焊接的工作效率。
(2)由于铝材供应厂家不能提供16m长材质为LD2退火状态的塔板支撑环材料，这种长16m的材料如采用两根拼，在精馏塔简体内很难安装，且安装平整度很难控制，这将严重影响精馏塔板的安装水平度，直接影响精馏塔的使用性能。为解决这一制造质量问题，杭氧成功地进行了坯料长16m、硬态材质的支承环弯形试验，掌握了硬态材料的弯形诀窍，在产品制造中将这种硬态的整根(不拼接)的塔板支承环安装在精馏塔筒体内，既确保了精馏塔板的水平度，又增加了大直径简体的刚性(避免精馏塔在起吊运输过程中因筒体刚性不够而塔板受损不平的质量问题)。
(3)直径为4800ram的精馏塔是由16块孔径为1mm、间距只有2．1 mm的密孔孔板和2~3块接液板及溢流斗铆接而成，并用128颗支承螺栓安装在精馏塔筒体内，且塔板的安装水平度要求小于3mm，这么高的技术要求，无论对密孔孔板的冲制，还是对塔板零件的拼接，以及在4800mm大直径简体内安装来说，都是相当困难的。为攻克这些技术难题，杭氧进行了多种制造方案比较，设计、制造了11种、19副专用工装模具和检测工具，制订了切合实际的制造工艺，既保证了筛板精馏塔的制造质量，又确保了精馏塔制造时的生产安全。
(4)直径为4800mm重达37吨的筛板精馏塔组装后还要在厂内与重达27吨的冷凝蒸发器对接，要控制好对口错边量小于标准允差值，对接后重达64吨的铝制容器起吊时要采取有效措施，防止铝容器的变形，这些杭氧都已有了一整套实践经验。
5结语
上述四项制造技术的攻克，为今后制造“六万”等级空分奠定了基础。杭氧目前正着手扩建重型厂房，扩大组装场地，提高起重能力；新添数控剪板机、数控折边机、自动焊机、轨道式焊接滚轮架等加工设备，提高工效，扩大加工范围，以满足新产品制造的需要；改善作业环境，提高铝制产品的清洁度；加强外购配套件的质量监控，提高空分产品的整体质量，努力把特大型空分产品打人国际市场而完善各项工作。