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1.8SH/T3506-2007
《管式炉安装工程施工及验收规范》
1.9SH/T3543-2007
《石油化工建设工程项目施工过程技术文件规定》
1.10SH/T3503-2007
《石油化工建设工程项目交工技术文件规定》
1.11NB/T47014-2011
《承压设备焊接工艺评定》
1.12SH/T3554-2013
《石油化工钢制管道焊接热处理规范》
1.13焊接施工质量控制程序及业主管理规定
1.14现场施工组织设计
2.0 工程概况
2.1工程简介
陕西延长石油延安能源化工有限责任公司40万吨/年轻油加工利用装置裂解单元裂解炉(F111及F110)辐射段炉管、集合管及对流段模块管束、汽包(含上升下降管);
加热炉(F-101)辐射段炉管、对流段管束及转油线由中国南海建设工程公司安装工作。
它由惠生工程(中国)有限公司设计。
裂解炉(F111)分为1个辐射室、4个对流模块、共48组辐射炉管由底部2组集合管分别与顶部12个出口管组件连接。
在辐射室正上方共有4组对流段模块。
裂解炉(F110)分为1个辐射室、4个对流模块、共48组辐射炉管由底部2组集合管分别与顶部12个出口管组件连接。
加热炉(F-101)分为1个辐射室、2个对流模块、辐射室内48组辐射炉管通过转油线与对流管束相接。
2.2主要工程量
2.2.1裂解炉(F111&
F110)集合管与炉管工作量、加热炉(F-101)炉管工作量
序号
炉号
部件
数量
备注
1
F111
集合管
2组
2
内翅管(60.3*8.3)
48根
3
出口管组件
12个
4
对流模块
4组
5
F110
6
7
8
对流管束
9
F-101
辐射炉管(219.1*8.18)
10
11
1组
3.0焊接施工程序
炉管、集合管到货
焊丝及坡口清理
焊接前坡口检测
集合管安装
炉管安装
检测
材料验收
打磨
焊接(层间温度控制)
焊缝外观检查
预热
组对
定位焊预热
返修、清除缺陷
无损检验
PMI检验
不合格
试压
热处理及硬度检查
后热
通球清扫
合格
4.0主要施工措施
4.1炉管与集合管入场检验
4.1.1进行100%外观检查,看表面是否有瑕疵和污物。
需要时清理管子,即除去油、油脂、泥等。
所有炉管都不应有皱纹、突出、结点以及其他严重缺陷(经外观检查可看出的,由总包协助完成)。
4.1.2炉管应具有出厂合格证和质量证明文件,其内容应符合国家标准及有关技术条件的要求。
进口炉管应符合设计文件规定的相应标准及有关要求。
4.1.3根据炉管的质量证明文件和炉管上的部件编号核对其规格、化学成分、力学性能是否符合设计文件,并核对其追溯性标识。
4.1.4炉管材料为HPM、A335P9时,其化学成分、力学性能和其他技术要求,应符合设计文件规定。
4.1.5合金材料和部件逐件做光谱分析,注意炉管标识不得用钢印或含铅、锌、锡、硫、氯等有害物质的记号笔。
4.1.6材料验收合格后方能使用。
4.1.7炉管到现场后,外观检查后,对破损的出厂包装进行修补,防止炉管污染和受损。
4.1.8炉管在吊装和施工时不得和碳素钢或低合金钢材料直接接触,在临时支架和炉管接触面处设置隔离层,采用橡胶隔离。
4.1.9吊装前用包装薄膜将炉管包好以对炉管进行保护。
4.1.10拆除包装架时,应避免切割包装架时飞溅污染炉管。
4.2集合管的尺寸和形位偏差应符合下列规定:
4.2.1拔口口部直径允许偏差为1%,壁厚允许偏差为12.5%;
4.2.2相邻两拔口中心距偏差应不大于2mm,任意两拔口中心距偏差应不大于5mm;
4.2.3拔口斜度(在拔口内壁测量)应不大于1mm;
4.2.4各拔口之间的高度偏差应不大于2mm;
4.2.5所有拔口中心线应在一条直线上,其直线度应不大于4mm;
4.2.6集合管总长的直线度(在四个不同角度测量)应不大于10mm;
4.2.7炉管的制造、组装、安装应保证炉管安装就位后所有炉管在同一平面内,平面内外错差不得大于5mm,垂直度偏差不得大于5mm;
4.2.8炉管安装就位后,两集合管的标高相对偏差不的大于5mm。
炉管安装方式
F110裂解炉炉管安装方式:
辐射炉管共48根,每4根连接一个炉管出口组合件,共炉管出口组合件共12个。
炉子底共2根集合管,每集合管与24根炉管相连接。
整体炉管由炉17米处的12个炉管出口组合件通过48根炉管与炉底2个集合管相连。
辐射炉管通过在地面上将整体炉管组装完,使用抱卡固定,经2次整体吊装。
(每组整体炉管共6吨)整体炉管吊装后,现场制作钢构模块对出口组合件进行固定。
F-101加热炉炉管安装方式:
加热炉辐射盘管到货形式分为8组到货,炉管共48根,每组6根炉管。
现场到货后,分为6组进行吊装。
每组辐射炉管重5吨,一组吊装完成后将炉管管卡进行安装定位并固定。
4.3炉管安装要求
4.3.1炉管安装时确保与总图中的方位一致;
4.3.2炉管的制造、组装、安装应保证炉管安装就位后所有炉管在同一平面内,平面内外错差不得大于5mm,垂直度偏差不得大于5mm;
4.3.3应保证炉管等管心距布置,使用白钢炉管管夹将炉管固定,防止变形。
严禁将炉管靠在一起;
4.3.4炉管安装时严禁强行组对;
4.3.5炉管安装过程中严禁将任何杂物滞留集合管或各炉管中;
4.3.6炉管安装就位后,两集合管的标高相对偏差不得大于5mm;
4.3.7组对前,炉管应矫直,弯曲度不应大于1/1000,且整根炉管长度不超过6m时,全长弯曲度不应大于4mm,超过6m时全长弯曲度不应大于8mm;
4.3.8炉管组对内错口不得超过0.5mm(壁厚相同,其内壁应平齐,内壁错边量不得大于0.5mm)。
焊缝余高不大于1.6mm,焊缝单侧增宽量不大于2.0mm。
4.3.9组对前,应清除坡口面及其两侧母材内外表面不小于20mm范围内的氧化物、油污、熔渣、毛刺及其他有害杂质。
4.3.10炉管与集合挂点焊前采用火焰加热法,将需要点焊的部位预热。
4.3.11焊接前清理坡口,PT检测合格才能进行焊接,坡口及两侧20mm的母材用水清洗
4.3.12焊接电流不得大于100A;
焊接方法选用氩弧焊(GTAW);
焊接不得在炉管上引弧,焊接每一道都要在坡口内侧引弧;
焊接采用多层多道焊;
焊接控制层间温度<100℃;
焊接预热使用电加热方法通过温度控制仪进行层间温度控制,火焊预热方式加热后通过红外线测温仪监测并控制温度;
温度每层焊接完成收弧注意填满弧坑;
焊缝进行100%RT检测,100%PT检测。
5炉管安装
现场采用坡口机制作坡口,先制作服役Y型件焊口坡口,PT检测合格后组对预制好的炉管。
Y型件焊口组对完成后根据炉管长度确定辐射炉管下口位置并按照要求制作坡口,坡口经PT检测合格后才能进行对口。
服役炉管割除后需现场制作坡口,从管子端部加工去掉25mm长的内翅片如图3所示。
现场制作坡口示意图如图4所示。
图2:
电动葫芦及轨道安装示意图
图3:
炉管去掉内翅片示意图
图4:
炉管坡口加工示意图
辐射炉管坡口制作在裂解炉辐射室内进行,施工过程注意通风,严格按照密闭空间作业注意事项进行施工。
炉管为竖直状态,加工坡口过程中金属碎屑掉入炉管内,坡口加工完成后使用空压机吹扫炉管并在下方集合管位置将金属碎屑清理干净。
现场采用坡口机分四步进行加工:
第一步切削2mm,切削内翅片;
第二步切削1.5mm,切削内翅片;
第三步切削到炉管内径Φ43.9mm,切削量小,控制内表面切削质量;
第四步切削外坡口,完成辐射炉管内外坡口制作。
为保证坡口制作尺寸及质量,我单位做好如下措施及要求:
1)切削前确认坡口机卡具与炉管为面接触且均匀紧固,紧固面紧贴管壁,避免加工时出现歪斜,导致加工面偏移;
2)使用乙烯厂提供的旧炉管加工坡口,根据加工尺寸误差调整坡口机,确保加工尺寸与图纸相符;
3)坡口机厂家技术人员现场对施工人员交底并全程监督施工人员使用坡口机加工坡口;
4)坡口机厂家对坡口加工中注意事项总结并出具书面文件发于施工操作人员;
5)施工人员配备游标卡尺,每加工完一步后检查加工尺寸,确保不会出现偏差;
6)质量检查人员随时检查坡口制作情况,坡口进行PT检测,对不合格的坡口一律要求校正。
服役炉管坡口制作要保证平齐且PT检测合格。
炉管组对不得将对口器与炉管直接焊接,应通过螺栓固定且对口器与炉管间垫橡胶垫,确保炉管不与碳钢接触。
炉管对口时不得采用强力组对,对口应做到内壁平齐,如有错口,不得大于0.5mm(壁厚相同,其内壁应平齐,内壁错边量不得大于0.5mm)。
高频氩弧焊机对口点焊必须在坡口内引弧,不能伤及母材,炉管对口时不得采用强力组对,对口应做到内壁平齐,错口不得大于0.5mm。
对口点焊必须在坡口内引弧,不能伤及母材。
定位焊缝应满足如下要求:
1)定位焊焊接工艺应与正式焊接工艺相同,具体参数见焊接工艺卡。
2)定位焊缝长度不宜小于10mm,厚度宜为2-4mm。
3)定位焊缝应沿管周均匀分布,不宜少于3点。
4)定位焊缝应保证融透且无焊瘤等焊接缺陷,目测发现裂纹等缺陷时应打磨干净重焊。
5)为保证打底焊道成型良好,减少应力集中,定位焊缝两端应平滑过渡到母材,否则进行打磨修整。
吊装
吊装工艺流程
根据现场的具体情况,经综合比较和分析,集合烟道各分段均采用机械化吊装:
单台吊车的单机提升法,其优点一是施工工期短,二是对其它工种作业影响较小,三是所需劳动力较少。
第一段采用2台260t履带吊双机抬吊,其他四段采用1台260t履带吊单机提升。
具体流程如下:
3.2施工工序流程
1、吊点设计:
烟道采用钢丝绳兜吊,不需设计吊耳,单机吊装各分段吊点设置在分段中心点,第一段双机抬吊吊点设置在两端头靠内10m处。
2、吊装场地地基处理:
大型起重机进场作业前,需对行走道路、组装区域及作业地面进行地基处理,确保大型设备吊装的安全、顺利。
3、起重机站位检查:
起重机按规定位置站位后,由质量检查人员和技术人员进行测量确认。
4、吊索具检查:
吊装前对使用的吊索具进行检查,绳扣规格是否满足方案要求,钢丝绳有无断丝、露芯等现象,卸扣有无裂纹、变形,发现不合格索具及时更换。
5、设置警戒区:
设备吊装前设置警戒区,作业范围设置醒目的警戒设施,并派专人监护,无关人员严禁入内。
6、试吊:
各项准备工作完成后,进行试吊装。
起重机在起重指挥的信号下缓慢提升,主吊车将烟道分段抬离地面约200mm后静置,然后对吊索具的受力情况,起重机运行情况,地基的下沉情况进行检查确认。
7、签署吊装令:
试吊安全后,签署吊装命令书,吊装总指挥下达正式吊装开始。
8、正式吊装:
在试吊安全的情况下,起重指挥发布正式吊装命令,主吊车配合将烟道继续缓慢提升,直到高出炉顶就位固定支座500mm左右,吊车转动或升降臂杆、并走车进行就位调整。
9、设备就位:
将设备缓慢回落到基础上。
10、摘钩:
设备就位后,解除主吊车索具,清理现场,吊装结束。
炉管分段吊装:
炉管按整体吊装,单吊车吊装。
吊车工况选用表如下:
260t履带吊主吊索具(吊钩、钢丝绳、卸扣等)按4t计;
主吊车工况选用表
整体炉管
外形尺寸
设备重量
主吊车参数
(m)
(t)
规格
臂长
作业半径
额定载荷
吊装重量
负荷率
工况
裂解炉
14m*4.6m*0.6m每组
6T
QUY260
41+27m
20m
50t
35t
70%
塔式副臂
加热炉
8组
24.5
22m
45.6t
28.5t
62.5%
由此可见,所选主吊车工况满足吊装需求。
整体炉管吊装立面示意图
4.3地面强度计算
集合烟道吊装场地及吊车行车路线,需要进行必要的场地处理。
最重分段炉管吊装作业时,260t吊车对地面压力:
G=1.1(G1+G2)
G1--吊车自重,G1=280t;
G2--吊车所受载荷,G2=12t
地面承载吊车压力面积
S=2×
8.8×
1.2=21.12m2,
吊车对地面压强:
P=G/S=1.1(280+12)×
104/21.12=15.2t/m2
吊车站位处的地面及行车路线需进行场地回填压实,经过处理后的地耐力大于20t/m2,所以260t履带吊车作业安全。
4.4吊索具选用及核算
烟道分段吊装,主吊索具均选用一对Φ36.5mm×
30m钢丝绳。
查规范可得:
Φ36.5mm(1670Mpa)钢丝绳扣最小破断拉力为70.26t;
由于采取单机吊,主吊车受力12t,故以单机受力最大的(吊装重量12t)进行吊索具强度校核,
钢丝绳安全系数为:
2×
(70.2×
0.75×
2)/(12)=17.5
式中:
一对Φ36.5mm钢丝绳为主吊索;
将烟道兜起,保守考虑折减系数0.75;
钢丝绳安全系数为17.5,满足规范要求的5倍安全系数。
6焊接
6.0裂解炉辐射炉管(60.3*8.3)与集合管、组合件的焊接方法及焊材选择
炉管及Y型件属铁镍合金,焊接性差,焊接热裂纹倾向大,针对上述问题对焊接工艺做出如下规定。
焊接方法:
钨极氩弧焊(GTAW)。
焊接材料:
焊丝ERNiCrCoMo-1。
坡口形式:
V型坡口,75°
±
5°
。
焊接时选用较小的焊接电流(小于100A),焊接层间温度<100℃。
焊接完成每道后施工红外测温仪检测焊道温度,温度低于100℃方可进行下一道焊接。
焊前认真清理坡口,使用丙酮或水清洗坡口和母材,除去母材表面的油污和灰尘等脏物。
焊接充氩保护措施:
焊接Y型件上端焊口时沿辐射炉管底部通氩气保护,两根辐射炉管同时通入氩气,氩气浓度99.99%。
开始充氩时保证15-20L/min,氩气充满后焊接,打底焊焊接过程中保持充氩10—15L/min,填充盖面焊继续充氩气,避免焊缝背部被氧化,影响焊接质量。
注意随时检查氩气气压,瓶内压力不小于0.98MPa,保证流量,确保焊接质量。
焊接辐射炉管下端焊口时通过氩气站在炉管下端集合管部位集中充氩保护,开始充氩时保证15-20L/min,氩气充满后逐一焊接,打底焊焊接过程中保持充氩10—15L/min,填充盖面焊继续充氩气,避免焊缝背部被氧化,影响焊接质量。
6.1、
(1)焊材选择
材质
焊丝
直径
HPM
ERNiCrCoMo-1
φ2.4
GTAW
(a)焊接炉管接头时,进行底层焊道的焊接且应一次连续焊完。
(b)底层焊道焊完后,应立即进行下一层的焊接且应连续焊完。
(c)多层焊接时层间温度应等于或略高于预热温度,否则应予以加热,每层焊缝接头应错开。
(d)焊接时应在坡口内回焊引弧,严禁在非焊接部位引弧。
(e)焊工焊完口后应立即自检,打磨焊缝使之圆滑无棱角,若外观有缺陷要立即补焊、修整,合格后进行下道工序
(3)焊缝返修
(a)焊后经检测不合格的焊口必须予以返修,返修时焊接工艺与正式焊焊接工艺相同。
(b)焊后检测出裂纹及其它缺陷时,应首先分析产出原因,再进行返修。
(c)返修焊口标位应由探伤人员进行,标出缺陷的具体位置。
(e)同一部位的返修次数不宜超过两次,经过两次返修仍不合格的焊缝,如需再进行返修,应编制返修工艺措施,经总包单位技术总负责人批准后方可实施,并将焊缝返修次数、部位和无损检测等结果记入焊缝返修记录,返修后仍按原规定方法检测。
6.2、加热炉(F-101)炉管(219.1*8.18)焊接方法及焊材选择
(1)焊接
(a)焊接炉管接头时,先进行预热到200℃,进行底层焊道的焊接且应一次连续焊完。
(b)底层焊道焊完后,应立即进行下一层的焊接且应连续焊完,如中断焊接应立即进行350℃时间为30min的后热,并保温缓冷,中断后继续施焊应重新预热。
(e)焊工焊完口后应立即自检,打磨焊缝使之圆滑无棱角,若外观有缺陷要立即补焊、修整,合格后进行后热或热处理。
(2)焊缝返修
(d)全部返修完后应重新进行热处理。
(3)焊后后热及热处理
(a)焊后不能立即进行热处理的焊口应进行后热,温度为350℃时间为30min,后热采用电加热,然后保温缓冷。
(b)焊后热处理
①焊后热处理,热处理采用电加热方法,在热处理过程中应能准确地控制加热温度,且使焊件温度分布均匀。
②热处理的加热范围,应为以焊缝中心为基准,两侧各不小于焊缝宽度的三倍且不小于25mm的区域,加热区以外的100mm范围应予以保温。
③温度控制准确,热处理过程中恒温温度偏差不应超过±
14℃,且不超过热处理温度范围,测温元件采用热电偶并用自动记录仪记录热处理曲线,测温点设在加热区且不少于1点。
④不同材质焊接接头之间热处理温度按合金含量高者下限要求,不同厚度的按厚者要求进行。
⑤铬钼钢焊后应立即进行热处理,热处理合格后,将炉管放置48小时以后检查焊缝外观是否有裂纹,如未发现缺陷方可进行100%RT无损检测,Ⅱ级合格;
热处理后焊缝还应进行100%PT,I级合格。
⑤热处理参数如下:
升温速度
热处理温度
恒温时间
恒温温度
P9
≤220℃/h
≤260℃/h
2h
760±
14℃
⑥热处理曲线如下:
恒温温度及时间
℃(温度)
300
T(小时)
⑦热处理后的硬度测定,热处理后对焊口的硬度进行100%检查,每个焊口不少于一处,每处五点,硬度检测结果单是以焊道的编号升序为顺序依次为热影响区、焊缝区、热影响区、附近母材,测点见下图:
焊缝热影响区及附近母材
热处理后的布氏硬度值应符合如下要求:
布氏硬度值
241HB
(5)炉管无损检测要求
(a)所有现场焊接焊道焊接(热处理)完毕后应按设计图纸技术要求规定进行100%射线检测,II级合格,且不允许有未焊透。
(b)辐射炉管吊件或支撑件与炉管焊接后角焊缝应按《承压设备无损检测》进行100%渗透检测,I级合格。
(6)裂解炉炉管现场焊口布置图
加热炉炉管现场焊口布置图
炉管检测
炉焊接完后对所有对接焊缝进行100%RT探伤NB/T47013II级合格和100%PT检测NB/T47013I级合格,外观和无损检测不合格的焊缝必须进行返修。
炉管检测合格后,搭设脚手架拆除炉管卡具。
6.4热电偶布置方式
裂解炉炉管热电偶成品焊接完到货现场,每个五通出口组合件设四个贴壁式热电偶,热电偶与炉管点焊上,热电偶套管与炉管焊接后进行100℅PT检测。
布置形式如下图:
加热炉辐射炉管热电偶现场成品到货,热电偶安装在向火面侧。
热电偶与炉管点焊牢固,屏蔽罩与固定片与炉管焊接时开口朝上,待管壁热电偶调试好再焊。
7一般原则
(1)炉管焊接工作必须由持合格证的焊工担任。
(2)焊条应按说明书进行烘焙。
(3)焊接工作应在构件组对、几何尺寸检查合格后进行。
施焊前应清除表面及周围的油污、铁锈等脏物。
焊完后应及时清除熔渣和飞溅物。
(4)焊接环境出现下列情况之一时,必须采取有效防护措施,否则禁止施焊。
a.氩弧焊时风速大于2m/s;
b.相对湿度大于90%;
c.雨、雪环境。
d.环境温度低于0℃
(5)焊接前,应先将坡口端部以内20mm范围内的氧化皮、水、油污等清除干净,并用砂轮打磨直至露出金属光泽。
(6)焊缝表面质量,应符合下列规定:
a.焊缝成型良好。
焊缝表面不得有裂纹、夹渣、针状气孔、弧坑等缺陷,焊缝表面清理后不得留有熔渣及飞溅物;
(7)断续焊缝长度的允许偏差为0~+10mm。
(8)焊缝外形尺寸应符合图纸要求。
(9)焊条、焊剂及其他焊接材料的储存环境应保持
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