加氢裂化高压管道施工工法.docx
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加氢裂化高压管道施工工法
加氢裂化高压管道施工工法
作者简介:
冀林柱同志1968年毕业于北京石油学院有机系,现任第三工程公司总工程师,高级工程师。
多年来,该同志一直从事石油化工装置施工的技术和技术管理工作,并曾组织审核过多项工法及主笔编制了《大型塔器分段倒装整体吊装工法》,该工法被建设部评为96年度国家级(一级)工法。
本工法和《顶烧转化炉安装工法》被评为98年度总公司(二级)工法。
该同志先后在有关杂志上曾多次发表过施工论著,其中“10000m3球罐施工技术和质量控制“获石油工程建设杂志优秀论文一等奖。
一、前言
加氢裂化是高温、高压、临氢催化工艺过程,是重油轻质化的重要手段之一。
它具有产品结构灵活,中间馏分产率高,产品质量好,对市场要求应变能力强等特点。
高压管道是加氢裂化装置施工的关键和重要组成部分。
其特点是施工工艺复杂、难度大、质量要求高。
本工法采用工厂深度预制;用计算机绘制《单线图》,计算机排料并制作《排料表》;以《工艺卡》为核心,各种记录为见证,实现了全过程的可追塑性;且工期短、成本低、质量好。
二、适用范围
本工法适用于180万吨/年~80万吨/年高压加氢裂化装置(设计压力9.98Mpa~24.71Mpa,设计最高温度495℃;介质为H2、油、烃类、碱液(二硫化碳)的高压管道施工。
管道的钢种类别为:
A106,C—0.5Mo,1.25Cr—0.5Mo,2.25Cr—1Mo,TP321。
也可适用于同类材质和工艺条件接近的管道施工,如加氢精制等装置工艺管道的施工。
三、特点与原理
1、本工法采用了工厂深度预制,实现了与国际施工贯例接轨。
2、本工法采用计算机绘制《单线图》,用计算机进行“排料”,科技含量高。
3、本工法在分析管道施工的实质是将管段、管件、配件以“接口”的形式进行连接(焊接和螺栓联接)的基础上,制定了以“接口”为单位的《工艺卡》,对管道施工实施管理。
4、本工法在认真分析工艺参数(高温、高压、临氢状态)的特点,特别是对氢腐蚀和氢的爆炸极限范围大(4.1%~74.2%)的基础上提出了以无泄漏为目标的管理思路和实施措施。
5、以回火参数[P]确定低合金耐热钢的热处理规范。
根据低合金耐热钢易出现消除应力裂纹确定热处理与无损检测的先后顺序。
四、施工工艺
1、预制施工工艺
对DN≥150的管道要在工厂预制(生产基地的管道预制厂)。
DN<150的管道在现场预制场预制。
预制施工工艺如图1:
技措编制交底
原材料领出与运输单线图绘制机具准备阀门试压焊接工艺评定
材料配件复验编号管段表制作焊工培训考试
计算机排料
排料表制作
下料切割
组对
(2)
焊接
(2)
热处理与无损检测
包装
运输
图1
注:
1)预制管径可根据具体情况确定。
也可定为DN100或DN80。
2)焊接、热处理、无损检测详细程序见图2中1)2)3)。
2、焊接程序见图2中1)2)3)。
焊接程序主要是以保证焊接接头质量和缺陷的检出率为目的而规定的焊接,热处理和无损检测的先后顺序。
组对
S≥25.4
T≤0℃
S<25.4
预热T>0℃
定位焊
预热焊接
S≥19
热处理S<19
S≥25.4NY
硬度检测
N
YN
RT
NYN
MT
图21)A106施焊程序
S—管壁厚;T—环境温度
坡口PT检查
预热
预热定位焊充氩
焊接
热处理
Y
N
硬度检测
Y
RTN
Y
N
UT
Y
N
MT
图22)C—Mo钢、Cr--Mo钢施焊顺序
组对
预热
T<0℃
定位焊
充氩
预热
T<0℃
焊接
RT
热处理
PT
酸洗钝化
图23)TP321施焊顺序
3、安装施工程序见图3:
预制管检查验收相关作业工序交接
预制件吊装就位
支、托、吊、架试压方案
制作安装编制批准
固定口焊接
热处理、无损检测
试压前联合检查确
认已达到试压条件
单机试运分系统进行水压刷油保温
强度和严密试验
分段吹扫
气密试验方案
编制、批准
分系统进行
气密试验
图3
五、管理与作业要点
1、管理要点:
1)关于到货验收与编号
到货的管材、管件、配件除按SHJ501的有关规定进行验收检查外,还要对逐根管子、逐个配件进行唯一的“编号”并建立管理台帐。
“编号”由材质代号、公称直径、等级号、顺序号组成。
如S、S—200—160—1,表示材质为TP321,公称直径为200,等级号为SCH160,1表示顺序号。
其它材质代号为C、S表示A106,P22为2.25Cr—1Mo。
P11为1.25Cr—0.5MO,台帐的内容为:
序号、“编号”、管子长度、壁厚、到货日期、合格证号、目视检查结果、尺寸检查结果、力学性能试验结果,化学分析结果,并各有相应的确认人和时间。
哪根管子或配件进行了检验就填到该管子或配件的相应表格中。
合格的管子和配件必须作出纵向色标。
2)《单线图》《管段表》《排料表》
《单线图》上除常规要求(如焊口位置、焊口编号、尺寸、材料表,“inD”数,焊材等)外,还要增加静密点编号和“管段号”。
所谓“管段号”是该管号每一管段的编号。
如管号为P1101公称直径DN200共有三段,DN150共两段,等级均为SCh160,材质为P22,则管段号为P1011—200/P22--1,P1011—200/P22--2,P1011—150/P22—1,P1011—150/P22—2。
《管段表》是将所有高压管道的《管段号》汇总,注明长度,并将同材质、同规格的管段号排在一起,以便计算机排料。
计算机排料的依据是同材质、同规格到货管材的根数和每根的长度(由《材料到货验收与编号》提供)以及《管段表》。
通过计算机排料后可制作出《排料表》。
该《排料表》明确表示出管子编号、规格、材质、长度应下料的“管段号”和长度,作为集中下料的依据。
3)工艺卡:
《工艺卡》是以“接口”为单位编制的,即每一个“接口”有一张《工艺卡》,《工艺卡》中有管线号、接口编号(与《管段图》相一致),需要操作者填写的有:
材料、配件、阀门编号,以下分别为各工序及其操作者、作业日期和检查确认人。
《工艺卡》按工序流转,最后交施工员。
4)焊接与热处理
焊接与热处理要求见表1,表2。
焊接工艺参数
(一)
表1
钢种
焊接
方法
坡口
设计
坡口加工
与检验
焊材选配
预热与层间温度
A106
TiG+SMAW
S<17
V形
S≥17
双V形
机加工
TGS-50
LB-47
S≥25.4100℃
S<25.4环境温度<0℃30-50℃层温>100℃
C-0.5Mo
机加工
100%PT
TGS-M
+
CMA-76
100-150℃
1.25Cr—
0.5Mo
机加工
100%PT
TGS-1CM
+
CMA-96
150-200℃
2.25Cr—
1Mo
机加工
100%PT
TGS-2CM
+
CMA-106
200-250℃
TP321
机加工
TGS-347
NS—37
环境温度<0℃30-50℃
层温≤150℃
焊接工艺参数
(二)
表2
焊接规范参数
热处理参数
电流A
电压
V
线能量kJ/cm
管壁厚
mm
恒温温度
℃
恒温时间
h
升温速
度℃/h
降温速
度℃/h
硬度
HB
A106
90~
180
14~
26
10~
45
19≤S≤25.4
S≥25
600~650
1
2
200
200
C-0.5Mo
90~
180
14~
26
10~
40
S≤25
25<S≤32
32<S≤43
650~700
2
3
200
150
120
200
180
150
≤200
1.25Cr-
0.5Mo
90~
180
14~
26
10~
40
S≤25
25<S≤32
32<S≤43
700~750
2
3
200
150
120
200
180
150
≤225
2.25Cr-
1Mo
90~
180
14~
26
10~
40
S≤25
25<S≤32
32<S≤43
700~750
2
3
200
150
120
200
180
150
≤235
TP321
80~
160
13~
26
10~
25
S≤25
20<S≤32
32<S≤47
850~900℃
0.30
0.50
0.67
220×25/S
275×25/S
`5)静密封的管理:
静密封副管理的要点是:
静密封副的验收管理;使用过程中的防护管理;垫圈的安装和螺栓紧固管理。
6)吹扫与气密:
吹扫用“爆破法”,因止回阀为焊接阀,吹扫时介质流向应与阀门流向相一致。
吹扫合格后,必须分系统进行气压严密性和泄漏量试验(包括主要设备)。
7)为确保材料、配件、焊条不错用,在水压试验前应进行一次在线光谱分析。
2、操作要点:
1)坡口加工
坡口必须用机械方法加工,在管道上开孔必须钻孔。
2)减小接口应力
尽量减小接口应力是保证焊接质量和防止静密封泄漏的关键。
静密封副必须做到在自由状态下螺栓能顺利穿入。
3)焊接阀门保护
阀门与管段焊接时以及热处理时要用紫铜管缠绕在阀体上通水冷却保护阀门。
4)关于热处理:
C—Mo钢,Cr—Mo钢,特别是不锈钢,热处理时不得用一般镀锌铁丝或钢丝来固定加热器和热电偶,必须用不锈钢丝捆绑。
DN≤40的焊口热处理,是将小管置于”合复”内,绳形加热器缠在“合复”外进行的。
5)承插口的焊接:
承插队口的焊接易于被忽视,必须引起注意。
操作的要点是必须有1mm的间隙;必须焊两层;必须进行PT检查。
6)TP321焊道及其两侧的酸洗钝化。
TP321焊道及其两侧酸洗钝化前必须进行表面清理,不得有焊疤、飞溅、弧坑、机械损伤。
酸洗时,时间不宜过长,用不锈钢丝刷将表面进行刷洗漏出金属本色即可。
水冲洗要多次、反复进行彻底洗掉酸液。
六、质量标准
1、执行的规范:
本工法的工程质量应符合《石油化工剧毒、易燃、可燃介质管道施工及验收规范》(SHJ501-85)及相关标准和设计文件的有关要求。
2、质量控制要点:
原材料(包括焊材)、配件的质量;
焊接与热处理质量;
静密封副的质量。
七、劳动组织
依据本工法工厂深度预制和管理难度大以及工艺复杂的特点,需建立配套的管理机构和质量保证体系。
依据预制和安装作业时间、工序要求统筹安排劳动力。
1、管理机构和质量保证体系:
管理机构和质量保证体系如图4所示。
管理人员必须相对稳定,从施工准备到完成交工资料,不得轻易更换。
各级管理人员按有关规章制度,履行自己的职责。
项目经理
热
处
理
责
任
工
程
师
1
人
质保工程师
高压管道施工责任工程师
理化检验
师
1人
无
损
检
测
负
责人
2人
质
量
检
验
2
人
计
划
管
理
1人
材
料
责
任
工程师
1人
热
处
理
责
任
工
程
师
1
人
焊
接
责
任
工
程
师
1
人
管
道
安
装
施
工
员
2
人
焊接
责
任
工
程
师
1
人
管道
预
制
施
工
员
1
人
1人1人
图4
2、劳动力安排
下表劳动力安排为高峰人数:
表3
焊工
管工
起重工
探伤工
机械工
热处理工
合计
基地预制
8
16
4
6
2
6
42
现场预制安装
14
28
8
12
4
8
74
合计
22
44
12
18
6
14
116
注:
1、本表以100万吨/年加氢裂化为例安排劳动力。
2、机械工包括吊车司机。
八、主要施工机具
以100万吨/年加氢裂化为例主要施工机具见表4。
表4
序号
名称
规格型号
单
位
数量
工厂预制
现场预安
1
焊接
设备
焊机
ZX7—200ST
AX7—300
台
6
4
9
8
2
远红外线焊条
烘箱
恒温焊条烘箱
空气去湿机
ZYH—100
KQF—5A
台
2
2
1
2
2
1
3
加
工
设
备
等离子切割机
无齿锯
管床
坡口机
钻床
钻床
LGK8—60
SDJ600—1
DN250—350
D250以下
φ100
φ50
台
1
2
1
2
1
1
4
1
3
1
4
热处
理
设备
温度控制器
控温箱
DJK—180
DJK—30
2
4
2
4
5
检测
设备
X光机
Y射线仪
磁粉探伤
超声波探伤仪
300EG—S2
250EG—S2
XX02502
DL—ⅡA
DD—2D
CTS—26
1
2
2
2
2
3
2
2
2
2
6
试压
设备
试压泵
压风车
高压柱塞泵
SY600
SY350
30Mpa
3DISZ32/25
2
4
4
1
7
吊装
设备
龙门吊
汽车吊
履带吊
5t
100t
16t
40t
2
1
2
1
九、安全措施
1、工厂预制、现场预制、现场安装应分别建立安全保证体系,明确岗位和责任。
使各项安全管理制度能够落实。
施工前必须组织一次安全交底,进行一次安全教育。
2、加工作业
加工作业前操作人员应对所用设备进行认真检查、加油、试运转,确保设备处于良好状态。
机床、切割机、坡口机、钻床设专机专人并经培训取得上岗证。
操作人员必须遵守各自的操作规程,开机后先空转,然后缓慢进刀并严格控制进刀量,作业人员应配戴防护镜,不得戴手套作业。
3、组对与焊接作业
焊机应处于完好状态。
预制厂(场)作业时应在规定的区域内进行,注意吊车的作业范围,龙门吊的行走路线。
组合的管段应放置平稳支撑牢固。
安装口的组对焊接处必须有牢固的架设并经安全检查员确认挂牌后方可使用。
4、热处理作业
电加热设备必须接地良好,作业人员不得在高温和带电状态下进行缠绕加热带作业以防炀伤。
5、无损检测作业
无损检测作业区必须有明显标识并设专人进行监护,以防他人误入作业区,造成射线伤害。
6、试压
试压应严格遵守经批准的方案,组织要严密,升压要缓慢,试压区必须有标识。
发现泄漏不得带压处理。
7、吊装运输作业
大型预制管段的吊装必须制定措施,正确选择吊车及其站位,吊车松勾前必须将管段固定好,并征得管工岗长的同意。
8、其它
各工种应遵守各自的操作规程,并应严格执行SHJ505—87的有关规定。
十、经济效益分析
采用本工法在效益上无法作横向和纵向比较,因国内自行设计和制造安装的100万吨/年加氢裂化属第一套。
但应用该工法可以取得明显的社会和经济效益。
1、应用该工法成功地完成了100万吨/年加氢裂化高压管道的施工。
仅用15天时间完成了高压系统的气密,顺利通过了氢气气密,创造了国内类似工程的新水平,社会效益特别显著。
2、应用该工法,强化了焊接,原材料和配件管理,使整个工程具有可追塑性。
为装置长、满、优运行打下了基础。
3、该工法用计算机绘制管段图,用计算机进行排料,增加了技术含量,对企业管理水平的提高有很大的促进作用。
4、采用本工法提高了焊接一次合格率。
在100万吨/年加氢裂化施工中焊口总数3344道(对接口)共拍片17310张一次合格率99.02%,与其它方法相比一次合格率至少提高2%,即小返工346张片子,每张片返工费(包括拍片费)按70元计可节省2.429万元。
5、本法采用计算机排料,可节约材料至少2%,100万吨/年加氢裂化管材总重332.65t,按1%计算为6.6吨,每吨按0.8万元计为5.28万元。
6、本工法用15天时间完成了高压系统气密比原计划提前15天,节省人工费70×20×15=21000元,即2.1万元,节省压风车台班费0.35万×3×15=15.75万元。
以上总计约:
25.6万元。
十一、工程实例
应用该工法在辽阳石油化纤公司炼油扩建工程100万吨/年加氢裂化高压管道施工中,取得了令人满意的效果。
该装置于95年10月正式投产运行,到目前为至运行良好。
天津炼油厂80万吨年加氢装置正在用本工法组织施工。
附录:
1、《管段图》
2、《管段表》
3、《高压管道施工流程卡》
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- 关 键 词:
- 加氢裂化 高压 管道 施工