尿素裝置高壓厚壁管安裝技術(shù)的探討

1、尿素裝置高壓厚壁管安裝技術(shù)的探討徐忠文中國(guó)核工業(yè)第五建設(shè)公司摘要 :隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展,尿素這一原料的生產(chǎn)裝置也大量上馬,裝置 的規(guī)模也越來越大。 作為這一裝置的關(guān)鍵安裝部分, 高壓厚壁管的安裝就顯的格外重要。 對(duì)管道的安裝技術(shù)提出了更高的要求。本文從高壓厚壁管的材料驗(yàn)收、焊接質(zhì)量、管道 敷設(shè)及施工監(jiān)督等各個(gè)方面對(duì)尿素裝置高壓厚壁管道安裝進(jìn)行有意義的探討。關(guān)鍵詞 :尿素裝置 高壓厚壁管 安裝 探討引言:在我國(guó)大化肥工業(yè)的發(fā)展中, 高壓厚壁管的施工安裝一直是一個(gè)難點(diǎn)和重點(diǎn), 也是影響行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。而尿素工業(yè)的發(fā)展又在其中占據(jù)了很重要的位置。 隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)一步深入,大化肥

2、工業(yè)也將步入快速發(fā)展的軌道,那么生產(chǎn)裝 置的建設(shè)安裝質(zhì)量將成為關(guān)系到產(chǎn)業(yè)發(fā)展和安全的首要任務(wù)。目前,我國(guó)的尿素生產(chǎn)工藝以水溶液全循化法為主,而在此工藝中高壓厚壁管的安 裝就顯得極為重要了, 其核心設(shè)備合成塔的設(shè)計(jì)壓力達(dá)到了 32MPa , 同樣的進(jìn)合成塔 的 CO2、 一甲液、 液氨等原料的工藝管道設(shè)計(jì)壓力都達(dá)到了 32MPa , 合成塔的出口溶液 管道也達(dá)到了同樣壓力。那么作為其生產(chǎn)前提的管道安裝就放在了突出的位置上了,它 的安裝質(zhì)量直接決定了裝置的運(yùn)行安全和穩(wěn)定,必須要按規(guī)范、設(shè)計(jì)做好、做到萬無一 失。那么,尿素裝置中高壓厚壁管的安裝質(zhì)量的保證措施和過程控制如何能做到更好? 在安裝施工中對(duì)

3、出現(xiàn)的問題如何處理?根據(jù)本人所主持和參加施工的山東魯西化工 40萬噸 /年尿素裝置的特點(diǎn)作一下探討。1. 尿素裝置高壓厚壁管的特點(diǎn)在進(jìn)行管道安裝之前, 應(yīng)該先對(duì)尿素裝置中的高壓厚壁管的特點(diǎn)進(jìn)行一下熟悉和綜 述。1.1 相對(duì)流動(dòng)性。管道與輸送介質(zhì)之間是相對(duì)流動(dòng)的,因此要求管道內(nèi)部,特別是 管壁內(nèi)焊口部位盡可能光滑,以利減少摩阻力,盡量減小沖擊腐蝕。1.2 固定性。高壓厚壁管安裝完之后,除改造、敷設(shè)新線路等特殊原因外,管道一 般不會(huì)發(fā)生位移。1.3 輸送的連續(xù)性。尿素裝置管道一旦建成、投產(chǎn),一般情況下應(yīng)連續(xù)運(yùn)行。 1.4 威脅性。 尿素裝置高壓厚壁管所輸送介質(zhì)具有高溫、 高壓、 有毒、 易爆等特點(diǎn)

4、, 運(yùn)行時(shí)對(duì)地面人員、建(構(gòu)筑物或區(qū)域長(zhǎng)期構(gòu)成威脅。1.5 高壓厚壁管的規(guī)格有如下:180*30、 159*28、 68*13、 102*17、 127*21、 83*15、 68*10、 83*11、 245*26、 219*35等。根據(jù)以上尿素裝置高壓厚壁管的特點(diǎn), 其安裝工程質(zhì)量是確保安全運(yùn)行和延長(zhǎng)使用 壽命的決定性因素。而高壓管道的安裝完全依靠焊接而成,因此焊接質(zhì)量在很大程度上 決定了工程質(zhì)量,焊接工序是尿素高壓管道施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而管材、焊材、焊接工藝 以及焊接設(shè)備等是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。2. 高壓厚壁管安裝施工內(nèi)容及施工工序2.1 施工內(nèi)容高壓管道安裝施工一般內(nèi)容包括:熟悉管道

5、安裝工程的圖紙及有關(guān)資料、進(jìn)行管道 安裝工程的施工測(cè)量、繪制單線圖、下料預(yù)制、高壓管絲頭加工、支架制作與安裝,管 道安裝、管道焊接、管道與設(shè)備連接、管道沖洗與試壓、調(diào)整交付使用等。2.2 施工工序施工工序可分為施工準(zhǔn)備材料運(yùn)輸管材及配件的檢查、復(fù)檢與清理管子切 割、坡口加工與組對(duì)、管絲頭加工管材焊接管道支撐件安裝、管道安裝檢驗(yàn)和試 驗(yàn)吹掃清洗。3. 管道管材(件和焊材的驗(yàn)收任何工程的安裝質(zhì)量好壞,原材料是一個(gè)重要質(zhì)量控制點(diǎn),高壓管(包括管件的 材料驗(yàn)收采用目測(cè)、尺檢和探測(cè)相結(jié)合。3.1 管子(包括管件外觀不得有凹坑、夾層、管壁薄厚不均等就缺陷,管道橢圓 度、彎曲度等必須達(dá)到國(guó)家有關(guān)規(guī)范規(guī)定;使

6、用超聲波探測(cè),每根管道、每個(gè)管件都進(jìn) 行 100%的探測(cè),結(jié)果符合 JB/T4730-2005規(guī)定,不得有任何質(zhì)量缺陷。3.2 高壓閥門進(jìn)行 100%水壓試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)。 管道用安全閥必須全部送至當(dāng)?shù)刭|(zhì) 量技術(shù)監(jiān)督局進(jìn)行校驗(yàn),校驗(yàn)合格并出具校驗(yàn)報(bào)告后方可使用。3.3 透鏡墊和高壓螺紋法蘭的驗(yàn)收使用白堊粉進(jìn)行一對(duì)一的檢驗(yàn), 使透鏡墊和高壓 螺紋法蘭的密封面達(dá)到完全密封,做好標(biāo)記,使用時(shí)配套安裝使用。螺栓也根據(jù)規(guī)范進(jìn) 行相應(yīng)的檢驗(yàn)驗(yàn)收。所有施工材料必須 100%合格。3.4 不銹鋼材料還需要進(jìn)行材質(zhì)化驗(yàn)分析,保證材料的材質(zhì)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定。 3.5 焊接材料的選用根據(jù)母材的化學(xué)成分、機(jī)械性能和

7、使用條件綜合考慮。當(dāng)同種鋼材焊接時(shí),焊接金屬的機(jī)械性能和化學(xué)成分與母材相當(dāng);異種鋼材焊接時(shí),焊接材料 應(yīng)按合金含量較低一側(cè)的鋼材選用。選用的焊條藥皮要均勻、無明顯的裂紋、脫皮、表 面無孔、焊芯無銹蝕等現(xiàn)象;存放時(shí)注意防潮、防雨、防霜及油類侵蝕。驗(yàn)收合格品經(jīng)編號(hào)后統(tǒng)一入庫保管,按要求做好成品保護(hù)工作,并作材料驗(yàn)收記錄 和入庫登記。 在使用時(shí), 必須按技術(shù)員材料領(lǐng)料單按編號(hào)進(jìn)行領(lǐng)料, 并作材料發(fā)放記錄, 做到材料的可追溯,并進(jìn)行定期和不定期的檢查,使得從材料使用源頭上將質(zhì)量隱患消 除。4. 高壓厚壁管的焊接4.1 焊縫坡口的選擇和加工4.1.1 因?yàn)楦邏汗艿谋诤褡畲笠话阍?35mm 左右,根據(jù)國(guó)家

8、規(guī)范和設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工 的實(shí)際可操作性,一般均選用 V 型坡口,對(duì)接焊縫坡口型式和尺寸要求見下圖: 管道對(duì)接坡口型式和尺寸4.1.2 由于坡口的加工質(zhì)量對(duì)于焊縫的最終質(zhì)量有著很大的影響, 高壓厚壁管因其 管壁太厚,在其管子的切割加工、坡口加工上,全部使用機(jī)床加工,比較下來,機(jī)床加 工有以下優(yōu)點(diǎn):4.1.2.1 加工時(shí)間短,可以保證工期;所有的安裝尺寸經(jīng)過圖紙和安裝現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際 測(cè)量、校核后送到機(jī)加工車間統(tǒng)一加工,這樣就使得勞動(dòng)效率大大提高,從而減少了勞 動(dòng)時(shí)間。因?yàn)楦邏汗艿暮附訒r(shí)間比中低壓管道的要長(zhǎng)很多,那么在管道的下料時(shí)間的減 少就可以在整個(gè)安裝工期上都有了一個(gè)很好的保障。4.1.2.2 加工質(zhì)

9、量好,精度高;4.1.2.3 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。高壓管因其壁厚太厚,若用人工進(jìn)行切割加工的話,其 勞動(dòng)強(qiáng)度可想而知,人工的使用量也將是一個(gè)很大的數(shù)量,從而從另一方面也增加了勞 動(dòng)力成本的增加。4.2 管道焊接材料的選定和焊接工藝尿素裝置的高壓厚壁管材質(zhì)有以下幾種:20G 0Cr18Ni9 00Cr17Ni14Mo2等; 對(duì)各 種材質(zhì)的焊接方法均采用氬電聯(lián)焊,多層焊接;在焊接前對(duì)每一種材質(zhì)的管材都必須根 據(jù)壓力管道監(jiān)督規(guī)程要求做焊接工藝評(píng)定 ,并以評(píng)定為依據(jù),根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情 況,制定相應(yīng)的焊接工藝和焊接方案;4.2.1 20G管道的焊接材料選擇和焊接工藝參數(shù)根據(jù)我公司焊接工藝評(píng)定報(bào)告, 焊材的選擇

10、和管道對(duì)接焊縫焊接工藝參數(shù)分別見表 1和表 2。表 1 管道焊接材料選擇 表 2 20G鋼管道對(duì)接焊縫焊接工藝參數(shù) 4.2.2 0Cr18Ni9、 00Cr17Ni14Mo2管道的焊接材料選擇和焊接工藝參 數(shù)表 3 0Cr18Ni9不銹鋼管道焊接材料選擇 表 4 00Cr17Ni14Mo2不銹鋼管道焊接材料選擇 表 5 不銹鋼管道對(duì)接焊縫焊接工藝參數(shù) 4.2.3 管道管材焊接質(zhì)量的控制在具體的焊接過程中,應(yīng)從以下方面加強(qiáng)質(zhì)量的控制:4.2.3.1 根據(jù)設(shè)計(jì)方面的要求,結(jié)合自身的實(shí)際情況,選擇合理的焊接工藝,編寫 焊接工藝指導(dǎo)書;4.2.3.2 加強(qiáng)對(duì)焊工的技能要求。 參與管道焊接的焊工除必須具

11、有鍋爐壓力容器焊 工合格證外,且必須通過業(yè)主及監(jiān)理組織的現(xiàn)場(chǎng)模擬考試方可上崗;4.2.3.3 根據(jù)焊材要求和施工條件,選用直流逆變氬弧焊、手工焊專用焊機(jī),焊機(jī) 性能必須穩(wěn)定, 功率等參數(shù)應(yīng)能滿足焊接條件; 現(xiàn)場(chǎng)配置的焊機(jī)應(yīng)處于良好的工作狀態(tài), 具備良好的安全性能,有較強(qiáng)適用于露天的工作性能;加強(qiáng)工序管理。正式焊接前,分 別對(duì)坡口清理、焊口組對(duì)、臨時(shí)支撐或固定設(shè)施、預(yù)熱 (根據(jù)管材確定是否預(yù)熱 、焊條 烘烤等焊前準(zhǔn)備工作逐項(xiàng)確認(rèn);嚴(yán)格工藝評(píng)定管理。在施焊過程中,應(yīng)嚴(yán)格按照工藝評(píng) 定所確定工藝技術(shù)參數(shù)實(shí)施焊接作業(yè)控制, 克服工藝評(píng)定與施工現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)控制不一致的 現(xiàn)象。另外,應(yīng)加強(qiáng)焊接裂紋的預(yù)防措施,

12、具體包括:采取焊前預(yù)熱,管口凈化并確定合 理的焊接順序,可較大程度地減少焊接應(yīng)力,控制焊接變形 ; 高度重視焊縫始端和終端的質(zhì)量。始端采用后退引弧法,終端須將弧坑填滿。多層焊的每層接頭應(yīng)予以錯(cuò)開;拆 除對(duì)口器等工、卡具時(shí)不得傷及管道焊縫。拆除后應(yīng)打磨平滑,并進(jìn)行磁粉或滲透探傷 檢查;在管道焊接施工過程中應(yīng)考慮到鋼管所承受的外部應(yīng)力作用帶來的影響。同時(shí)應(yīng) 考慮環(huán)境溫度、環(huán)境濕度和環(huán)境風(fēng)速對(duì)不同焊接方法的影響,采取必要的措施保證焊接 質(zhì)量。比如,我們?cè)谑┕がF(xiàn)場(chǎng)自制有專門的移動(dòng)式焊接用塑料棚,不管焊接口在什么地 方,都可以將其置于焊接棚內(nèi)進(jìn)行焊接,將外界的影響降至最低。5. 高壓管道的安裝5.1 管

13、道的安裝5.1.1 管道預(yù)制應(yīng)按單線圖規(guī)定的數(shù)量、規(guī)格、材質(zhì)選配管道組成件,并應(yīng)按單線 圖標(biāo)明管道系統(tǒng)位號(hào)和按預(yù)制順序標(biāo)明各組成件的順序號(hào); 自由管段和管段的選擇應(yīng)合 理,封閉管段應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)后安裝長(zhǎng)度加工。 比如下圖為液氨泵出口至合成塔底的液 氨管道,在實(shí)際的安裝中,我們應(yīng)先從管開始安裝,到管后,在從塔底往外安裝, 管和管之間的焊口做為活口最后進(jìn)行焊接,管的尺寸也最后進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。這樣 就使管道安裝沒有死點(diǎn)處理,沒有焊縫死口,管道的安裝質(zhì)量也可以得到保證。 5.1.2 在管道布管時(shí),應(yīng)保持管內(nèi)的清潔,腔內(nèi)不能留有雜物;注意首尾相接, 相鄰的兩管口之間應(yīng)呈鋸齒相互錯(cuò)開,在組對(duì)前應(yīng)做好管道支撐。

14、管道敷設(shè)前,應(yīng)盡可 能在安裝之前進(jìn)行預(yù)裝,把一定數(shù)量的管子和管路附件組合在一起,然后分段進(jìn)行吊裝 連接,以減少固定焊口。與管道有關(guān)的土建工程已檢查合格,滿足要求并辦理了中間交接手續(xù),與管道有關(guān)的機(jī)械設(shè)備己檢驗(yàn)合格;法蘭、焊縫及其它連接件的設(shè)置應(yīng)便于檢 修,并不得緊貼墻壁、樓板或管架:管道穿越墻壁或構(gòu)筑物時(shí)應(yīng)加套管保護(hù)5.1.3 管道安裝的允許偏差見下表: 5.1.5 高壓管端部的螺紋部分應(yīng)清洗干凈,表面不得有任何缺陷,并涂以二硫化 鉬。5.2 閥門、法蘭的安裝5.2.1 閥門安裝的高度應(yīng)方便操作和檢修,止回閥安裝應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定;閥門在安 裝時(shí),應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài);其本體配套的法蘭應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。不得有

15、卡澀現(xiàn)象。5.2.2 螺紋法蘭的螺紋加工精度和端面加工精度必須符合規(guī)范要求,管端錐角、透 鏡墊密封面不得有劃痕、刮傷、凹陷、啃刀等任何缺陷,粗糙度不得高于 1.6µm,錐角 誤差不得大于 0.5°。法蘭連接時(shí)應(yīng)保持相互平行,其允許偏差為法蘭外徑的 1.5%,且 不大于 2mm,不得用強(qiáng)緊螺栓的方法消除偏斜。法蘭應(yīng)保持同一軸線,其螺孔中心偏 差一般不超過孔徑的 5%,并保持螺栓自由穿入。使用的螺栓規(guī)格應(yīng)統(tǒng)一,方向一致,螺 栓緊固應(yīng)均勻?qū)ΨQ,松緊適度,緊固后螺栓與螺母宜齊平,緊固后螺栓應(yīng)與法蘭緊貼,不得有縫隙,除設(shè)計(jì)規(guī)定調(diào)協(xié)墊圈外,不得另加墊圈。緊固螺栓應(yīng)在對(duì)角線上緊固并劃 分

16、次序,循序漸進(jìn)。5.3 支架制作安裝5.3.1管道安裝時(shí),應(yīng)及時(shí)按設(shè)計(jì)要求制作安裝支吊架。支吊架位置應(yīng)準(zhǔn)確,安裝 應(yīng)平穩(wěn)牢固,與管道接觸良好,并作好防腐蝕處理。不銹鋼管道與支架之間應(yīng)墊入不銹 鋼或氯離子含量不得超過 50PPm 材料。5.3.2所有管道均不可與管支架直接發(fā)生摩擦;做支架時(shí),所有高壓管用兩塊帶弧 形的木塊上、下各一塊卡好,用螺栓把緊固定于支架上。除導(dǎo)向架和滑動(dòng)架外,所有管 支架都做到固定不動(dòng),使用強(qiáng)力以消除管道振動(dòng),并且盡量少用滑動(dòng)架。5.3.3 導(dǎo)向支架或滑動(dòng)支架的滑動(dòng)面應(yīng)潔凈平整,不得有歪斜和卡澀現(xiàn)象,其安裝 位置應(yīng)從支承面中心向位移反方向偏移,偏移量應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定。5

17、.3.4 管道安裝時(shí)不宜使用臨時(shí)支、 吊架, 當(dāng)使用臨時(shí)支、 吊架時(shí), 不得與正式支、 吊架位置沖突,并應(yīng)有明顯標(biāo)記,在管道安裝完畢后應(yīng)予拆除。6. 高壓管的檢驗(yàn)和試驗(yàn)6.1 無損探傷檢測(cè)6.1.1 焊縫無損檢測(cè)的比例為 100%。焊縫內(nèi)部質(zhì)量按照 JB/T4730-2005的規(guī)定, 不得低于級(jí)。山東魯西化工尿素裝置的高壓管焊縫的一次探傷合格率達(dá)到了 96.7%。 6.1.2 管道焊縫的射線照相探傷應(yīng)及時(shí)進(jìn)行, 射線照相檢驗(yàn)應(yīng)在被檢驗(yàn)的焊縫覆蓋 前或影響檢驗(yàn)作業(yè)的工序前進(jìn)行。6.1.3 當(dāng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)焊縫缺陷超出設(shè)計(jì)文件和規(guī)范規(guī)定時(shí),必須進(jìn)行返修,焊縫返修 后應(yīng)按規(guī)定方法進(jìn)行檢驗(yàn)。6.2 管道的試

18、壓管道安裝完畢后,必須進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)。但在魯西化工尿素裝置的高壓管試 壓中,我們采取了兩部分進(jìn)行。強(qiáng)度試驗(yàn)在安裝過程中即進(jìn)行分段試壓,按照工藝流程 和施工進(jìn)度,對(duì)管道逐條進(jìn)行試壓,安裝一條試壓一條,上一條管線試壓未合格前,下 一條管線不得開始試壓,直至管線全部試壓合格。比如,液氨泵 A 出口到總管前閥門的管道在試壓為合格前,總管不可以進(jìn)行試壓, 在每根支管試壓完成后,再進(jìn)行總管的試壓,合格后再進(jìn)行總管后閥門至液氨預(yù)熱器間 管道的試壓,然后是液氨預(yù)熱器至合成塔進(jìn)口的管道的試壓,也就是液氨泵 總管前閥門 總管后閥門 液氨預(yù)熱器 合成塔進(jìn)口。如此進(jìn)行,一方面可以在發(fā) 現(xiàn)漏點(diǎn)后減少工作量,增加檢

19、查的仔細(xì)度,防止檢查出現(xiàn)遺漏,從而減少了安全隱患。 另一方面可以大大降低返工次數(shù),在發(fā)現(xiàn)問題后可以在以后的施工中予以避免,可以做 到管道安裝一次性到位,并且安裝質(zhì)量也有了充分的保證。在試壓時(shí),認(rèn)真做好試壓記錄。對(duì)所發(fā)現(xiàn)的問題和隱患及時(shí)采取措施予以糾正,并 做出相應(yīng)的方案,在隨后工作中予以避免,管道最終安裝完成后,與設(shè)備連通起來,做 整體嚴(yán)密性試驗(yàn)。這樣既保證了管道的耐壓,也使整個(gè)高壓系統(tǒng)進(jìn)行了一次運(yùn)行前的整 體檢驗(yàn)。7. 加強(qiáng)管道安裝的施工監(jiān)督7.1 加強(qiáng)質(zhì)量保證體系的建設(shè)在尿素裝置安裝項(xiàng)目的前期準(zhǔn)備工作中,項(xiàng)目部就根據(jù)公司關(guān)于建立壓力管道 安裝質(zhì)保體系的精神成立了以項(xiàng)目經(jīng)理為首的質(zhì)保體系。在

20、公司質(zhì)保體系和項(xiàng)目經(jīng)理領(lǐng)導(dǎo)下,由項(xiàng)目質(zhì)量經(jīng)理及項(xiàng)目專業(yè)工程師具體負(fù)責(zé), 接受勞動(dòng)監(jiān)察和監(jiān)檢以及業(yè)主、工程監(jiān)理和地區(qū)質(zhì)量監(jiān)督部門的監(jiān)督和檢查。將質(zhì)量責(zé) 任層層落實(shí)到每一個(gè)施工人員。7.2 加強(qiáng)施工隊(duì)伍資質(zhì)的監(jiān)管安裝施工隊(duì)伍的素質(zhì)和施工水平是高壓厚壁管安全質(zhì)量的關(guān)鍵, 根據(jù)國(guó)務(wù)院第 373號(hào)令特種設(shè)備安全監(jiān)察條例和國(guó)家質(zhì)檢總局發(fā)布的壓力管道安裝單位資格認(rèn)可實(shí) 施細(xì)則的規(guī)定,進(jìn)行高壓管道安裝的安裝單位必須具有省級(jí)以上技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局頒發(fā) 的 GB1以上的管道安裝資質(zhì), 沒有資質(zhì)的單位堅(jiān)決不允許進(jìn)行尿素高壓厚壁管的安裝工 作,從源頭上把握管道施工的質(zhì)量。同時(shí)要嚴(yán)格檢查安裝施工隊(duì)伍的質(zhì)量保證體系、技 術(shù)人員的組成以及施工的現(xiàn)場(chǎng)管理和施工設(shè)備