裂解爐本體管道施工技術(shù)研究

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裂解爐是石油化工乙烯生產(chǎn)裝置的核心設(shè)備，在裂解爐施工過程中，必須嚴(yán)格按照各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求組織實(shí)施。本文以上海石化70萬(wàn)噸/年乙烯改造工程中的裂解爐施工為例，闡述裂解爐本體管道的施工技術(shù)，供同類工程參考。
    一、工程概述及施工特點(diǎn)、難點(diǎn)分析
    上海石化70萬(wàn)噸/年乙烯改造工程共有4臺(tái)裂解爐。裂解爐下部為輻射室，上部為對(duì)流室。其本體管道由輻射段爐管、跨越管、對(duì)流段爐管和上升下降管段4部分組成。輻射段爐管位于輻射室中心，爐管安裝受力于上部平衡吊架上，爐管出口部分與廢熱鍋爐對(duì)接，橫向與聯(lián)箱分配器連接。
    裂解爐本體管道施工主要特點(diǎn)和難點(diǎn)：管道材質(zhì)種類繁多；管道清潔及保護(hù)要求高，長(zhǎng)的爐管在吊運(yùn)時(shí)必須有防止變形和損傷的措施；管道坡口加工、組裝精度及彈簧吊支架的調(diào)節(jié)要求相當(dāng)嚴(yán)格；管道焊接工藝復(fù)雜、技術(shù)含量高、一次拍片合格的難度相當(dāng)大，焊接管材有各種FeNi基合金、不銹鋼、CRMo鋼、耐高溫碳等，焊接管材種類繁多、焊接性能各異；管道試氣試壓的技術(shù)要求高，一次試壓成功難度大；管道施工周圍操作空間苛刻，既高又小，操作十分困難。
    二、施工技術(shù)準(zhǔn)備
    裂解爐本體管道施工前必須做好充分的技術(shù)準(zhǔn)備工作，具體包括：認(rèn)真閱讀施工圖紙、技術(shù)規(guī)范等技術(shù)文件，與設(shè)計(jì)單位溝通，領(lǐng)會(huì)各項(xiàng)技術(shù)要求和技術(shù)要領(lǐng)；與鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備等專業(yè)進(jìn)行技術(shù)協(xié)調(diào)，編制詳細(xì)施工方案，并繪制管道單線圖，對(duì)焊口進(jìn)行編號(hào)；對(duì)管材、配件及焊材等材料進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，確保材料質(zhì)量；需進(jìn)行焊接工藝評(píng)定的管材盡早進(jìn)行評(píng)定試驗(yàn)；編制焊接工藝操作要領(lǐng)書；對(duì)技術(shù)工人應(yīng)盡早進(jìn)行操作培訓(xùn)，合格后持證上崗，并儲(chǔ)備一定數(shù)量的應(yīng)急人員；對(duì)需用的技術(shù)裝備進(jìn)行落實(shí)檢查，并確保完好。
    三、施工技術(shù)
    1、施工工藝流程  施工準(zhǔn)備→爐管尺寸復(fù)測(cè)→管口打磨坡口→坡口著色檢查→組對(duì)管調(diào)整就位→組對(duì)管施焊前充氬→管口拼裝→管道焊接→活套法蘭緊固→集管定位→聯(lián)絡(luò)管、橫跨管尺寸復(fù)測(cè)→彈簧吊架就位→管口打磨坡口、著色檢查→管口拼裝焊接→焊口無(wú)損檢測(cè)→管道完整性檢查→管道試氣試壓
    2、輻射段爐管安裝  輻射段爐管由12片爐管組成。每2片爐管出口與相應(yīng)的廢熱鍋爐下封頭連接形成一組輻射段爐管。輻射段爐管組對(duì)焊接須在廢熱鍋爐和輻射段爐管安裝完畢，尺寸調(diào)整后方可進(jìn)行。在輻射段爐管組對(duì)焊接、安裝前，必須先將廢熱鍋爐下封頭的活套法蘭處的變徑管與Y型三通組對(duì)焊接。組對(duì)焊口須進(jìn)行坡口打磨，坡口形式宜采用 “V”型。焊口組裝時(shí)須把焊口內(nèi)外壁的油污、鐵銹等污物打磨干凈，露出金屬光澤。在活套法蘭與Y型三通組對(duì)拼裝時(shí)，應(yīng)先將活套法蘭段倒置于平直的槽鋼上，然后將Y型三通倒置于法蘭口上進(jìn)行組對(duì)拼裝，以提高Y型三通安裝的精度。組對(duì)完畢后，應(yīng)先將焊口進(jìn)行搭接，然后再把活套法蘭和Y型三通的2只口密封好，焊縫應(yīng)用金屬鋁鉑紙進(jìn)行密封，在焊接時(shí)對(duì)該組件進(jìn)行充氬保護(hù)，保證每道口的施焊質(zhì)量。預(yù)制好的Y型三通與輻射爐管出口連接前，須先將輻射爐管按施工圖紙的尺寸進(jìn)行復(fù)測(cè)，把爐管標(biāo)高、間距尺寸和垂直度調(diào)整到圖紙尺寸和規(guī)范要求。Y型三通下口與輻射段爐管出口組對(duì)時(shí)，應(yīng)先將預(yù)制好的活套法蘭緊固好，緊固同時(shí)必須把石棉板墊在法蘭內(nèi)，以保證組對(duì)施焊充氬時(shí)與上部廢熱鍋爐得以隔絕，待施焊結(jié)束后再把石棉板抽出。在Y型三通下口與輻射段爐管出口組對(duì)時(shí)，同時(shí)應(yīng)把輻射段爐管中部組對(duì)準(zhǔn)備工作做好，在每道焊口的兩側(cè)管內(nèi)張貼兩道以上的可溶紙，保證施焊時(shí)的充氬質(zhì)量。
    3、跨越管安裝  跨越管即輻射段爐管進(jìn)口至對(duì)流段出口管之間的管線。每臺(tái)裂解爐的跨越管有6組，跨越管安裝，須待輻射段爐管和對(duì)流段爐管都已安裝就位，并調(diào)整好尺寸后進(jìn)行，并必須自輻射段進(jìn)口管開始向?qū)α鞫纬隹诠芊较蜻M(jìn)行安裝。將輻射段爐管的進(jìn)口管段，按照?qǐng)D紙尺寸調(diào)整在同一軸線上，再進(jìn)行后步的組對(duì)安裝。然后每2片輻射段爐管的進(jìn)口集合管，用四通進(jìn)行組對(duì)安裝，合并成一組跨越管線。安裝好的6組集合管四通外側(cè)接口，必須在同一軸線和同一標(biāo)高上。按照?qǐng)D紙尺寸核對(duì)每段管道，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際復(fù)測(cè)的尺寸進(jìn)行下料組對(duì)焊接。管線的臨時(shí)支架安裝與管道接觸的部位，必須在管道的外壁用石棉板進(jìn)行包扎。管線組對(duì)安裝完畢，按圖紙尺寸要求進(jìn)行集合管的平衡吊架和管線上的配重吊架就位安裝。待整組跨越管安裝結(jié)束后，所有焊縫進(jìn)行酸洗和鈍化處理。
    4、對(duì)流段爐管安裝  對(duì)流段爐管安裝，須待對(duì)流段各模塊組爐管調(diào)整后進(jìn)行，以確保對(duì)流段爐管安裝的準(zhǔn)確率。對(duì)流段爐管有自身聯(lián)絡(luò)段和工藝對(duì)接段兩個(gè)部分。對(duì)流段爐管的現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)焊口均布在每臺(tái)裂解爐南、北兩端面。聯(lián)絡(luò)管段現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)安裝時(shí)，須按圖紙尺寸進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)測(cè)，根據(jù)甲方提供的半成品管段，核實(shí)爐子南、北兩端管段和管段的程序編號(hào)，進(jìn)行管段下料現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)安裝。高壓蒸汽進(jìn)出口與工藝管道組對(duì)安裝時(shí)，進(jìn)出口的集管材質(zhì)為P91，工藝管道材質(zhì)為P22，由于組對(duì)的兩種材質(zhì)等級(jí)相差大，所以在P91集管的管口上，迭焊一層5毫米材質(zhì)為P5的過渡層。迭焊層在施焊時(shí)，疊焊的高度必須保證在8毫米以上，待施焊結(jié)束后，再進(jìn)行迭焊層的坡口工作。迭焊層坡口必須用機(jī)械坡口機(jī)進(jìn)行，坡口形式采用“V”型，迭焊層的內(nèi)外壁削刮到與管子壁厚相同為準(zhǔn)。每組對(duì)焊口的兩側(cè)管腔內(nèi)，必須用布把管內(nèi)壁揩干凈，以確?？扇芗垙?zhí)喂?，使充氬質(zhì)量得以保障。
    5、上升下降管安裝  上升下降管安裝，須待汽包和廢熱鍋爐安裝調(diào)整完畢，方可進(jìn)行，且必須自汽包向廢熱鍋爐方向進(jìn)行。每臺(tái)裂解爐有6組上升下降管。安裝之前，必須對(duì)上升下降管加工好的管段進(jìn)行外觀質(zhì)量、外型尺寸和角度檢驗(yàn)，核對(duì)管段編號(hào)。加工好的管段均有預(yù)留長(zhǎng)度100毫米左右，安裝前要求精確測(cè)量，正確下料和坡口，并將管內(nèi)吹掃干凈。在管口拼裝時(shí)，須用專用對(duì)口夾具進(jìn)行組對(duì)安裝，使組對(duì)口在施焊過程中始終處于無(wú)應(yīng)力狀態(tài)。各管段在組對(duì)拼裝時(shí)，須用拉線進(jìn)行縱向和橫向的尺寸復(fù)測(cè)，使上升下降管始終符合圖紙尺寸要求。
    6、管道安裝應(yīng)遵循的原則  對(duì)焊材必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和驗(yàn)收。對(duì)管道坡口必須進(jìn)行100%PT檢驗(yàn)，對(duì)焊縫必須進(jìn)行100%PT和RT檢驗(yàn)。在焊口組對(duì)時(shí)，決不允許用常規(guī)的組對(duì)拼裝方法，而必須用專用的組對(duì)夾具進(jìn)行組對(duì)拼裝，并應(yīng)先調(diào)整好管道的位置，決不允許強(qiáng)制組對(duì)，以免產(chǎn)生焊接應(yīng)力或焊縫裂紋等現(xiàn)象。在焊接時(shí)，焊工必須持證上崗，必須嚴(yán)格遵守焊接工藝操作要領(lǐng)書。所有的計(jì)量檢測(cè)儀器儀表必須是有效期內(nèi)的合格量具。管道試氣試壓時(shí)，必須嚴(yán)格遵守試壓方案中規(guī)定的試壓程序、試壓要求和試壓的安全技術(shù)措施，確保萬(wàn)無(wú)一失。
    上海石化70萬(wàn)噸/年乙烯改造工程裂解爐本體管道施工方案實(shí)踐證明合理、科學(xué)、可行，其焊接拍片的合格率為99%，系統(tǒng)試氣試壓一次成功。該裝置自2002年投料運(yùn)營(yíng)，4臺(tái)裂解爐本體管道約910個(gè)左右的現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)焊口至今安然無(wú)恙。