一、任务来源 环氧乙烷是一种重要的精细化工原料，应用领域极为广泛。EO反应器是环氧乙烷（EO）/乙二醇（EG）联产装置的核心设备，为特大固定管板式厚壁换热器。我国自上世纪70年代开始引进EO/EG联产装置，由于其结构特异、制造难度大，2006年以前国内EO反应器均从国外进口，2007年9月，中国一重与美国SD公司签订国内第一台环氧乙烷反应器制造协议，开始了EO反应器的国产化研制。 当前，随着环氧乙烷规模化大型化的发展趋势，提高了对单台环氧乙烷反应器生产能力的要求，环氧乙烷反应器的直径越来越大。2007年至2009年中国一重制造的环氧乙烷反应器直径为5100mm，2010年开始直径增加到7400mm以上。 对于超大直径管板，最初的制造方式是拼焊，管板的拼焊制造是整个反应器制造的关键，其管板由三块厚板（约400mm）拼焊而成，包含两条焊缝。后期发展为由两块厚板拼焊，减少了一条焊缝。无论是三块厚板拼焊还是两块厚板拼焊，在厚板焊接、焊接变形和焊接残余应力控制等方面存在着较大的制造难点，同时焊缝的存在对设备的运行始终存在安全隐患。 国内目前已知整体锻造管板锻件最大尺寸为中信重工锻造的7600mm直径的反应器管板，随着制造技术的进步，近年来EO反应器的市场需求呈逐年上升趋势，以往国内EO反应器超大管板（直径超过8000mm）均采用锻板焊接的方式制造，采用该方式不仅增加了一道焊缝，同时大幅增加了制造成本、延长制造周期，在市场竞争中缺乏技术优势。与此同时，市场对超大整体管板的需求是迫切的，如采用整体管板，可直接提价20%。在此背景下，中国一重决定开展超大整体管板锻件绿色制造技术研发。 通过开展150MN水压机体外锻造超大管板工艺技术研究，解决现有装备能力“卡脖子”问题，完成EO反应器超大管板（直径8600mm）制造。同时使150MN水压机制造能力范围得到扩展，具备直径10m级饼类锻件一体化制造能力，在EO反应器大型化、一体化的进程中，使中国一重始终保持竞争优势，将中国一重的绿色制造技术得到广泛应用。 二、应用领域及技术原理 本项目研制的EO反应器超大管板体外锻造技术，属于重大能源装备压力容器制造领域。项目是依托盛虹炼化EO反应器的制造合同，结合中国一重多年来在超大一体化锻件绿色制造技术方面取得的丰硕成果与丰富经验，开展超大管板体外锻造技术研制，主要技术原理是：基于150MN水压机空间结构基础，设计专用工装辅具，将水压机中心压力传递至水压机外部，在不受压机内部空间限制的外侧进行锻造成形，锻制出超出压机空间极限的超大管板锻件。 三、性能指标 表1 锻件材料SA-508 GR.3 CL1的力学性能 检验项目 SA-508 GR.3 CL1 锻件 室温抗拉强度 Rm，MPa 550～725 室温屈服强度 ReL，MPa ≥345 室温延伸率 A， % ≥19 室温断面收缩率 Z，% ≥38 高温屈服强度RP0.2t, MPa （316℃） ≥291 Kv2，J(-10℃) ≥41（三个试样平均值）， ≥34（允许其中一个试样最低值） 四、与国外同类技术的比较 国内目前已知整体锻造管板锻件最大尺寸为中信重工锻造的7600mm直径的反应器管板，是在185MN油压机上整体锻造出的。日本JSW公司在上世纪80年代采用体外锻造的方式锻造了大型筒体锻件。本项目研制的超大管板体外锻造工艺技术，为国内首先设计实施，制造的整体管板锻件也是当前国际上直径最大的饼类锻件，该技术成果目前处于国际先进水平。 五、创新性和先进性 本项目创新点主要包括体外锻造工装辅具的系统设计及其相关锻造工艺技术。自主开发设计的体外锻造工装辅具采用柔性设计，可有效的将压机内部压力传递至压机外部，通过调节横梁位置，可锻制7m-10m范围不同规格的超大管板锻件。该技术突破了150MN水压机立柱间距对超大锻件制造的限制，解决了锻造设备的“卡脖子”问题，将压机锻造能力发挥到了极致，实现了圆饼类锻件制造能力的新突破以及超大管板锻件绿色制造技术工程化应用和批量化制造。 六、作用意义（直接经济效益和社会意义） 前期中国一重公司在制造超出立柱间距的管板时因不能整体锻造，采用锻板焊接的方式制造，但增加一道焊缝将大幅增加制造成本，延长制造周期，同时在市场竞争中缺乏技术优势。近年来EO反应器的市场需求呈逐年上升趋势，对超大一体化锻造管板的需求也相应逐年增加，且一体化锻造管板相对分体锻造管板价格可提高20%。 本项目通过开展150MN水压机体外锻造超大管板工艺技术研究，解决现有装备能力“卡脖子”问题，完成盛虹炼化EO反应器超大管板制造。同时使150MN水压机制造能力范围得到扩展，具备直径10m以上管板一体化制造能力，在EO反应器大型化、一体化的进程中，使中国一重公司始终保持竞争优势。

中国第一重型机械股份公司

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