乙烯裝置裂解爐施工技術(shù)

乙烯裝置裂解爐施工技術(shù)王德明;潘洪鑫【摘要】裂解爐是乙烯裝置中的重要設(shè)備之一.其工藝復(fù)雜，施工難度大，通過在兩套乙烯裂解爐施工經(jīng)驗總結(jié)的基礎(chǔ)上，重點闡述乙烯裂解爐主體鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)制、安裝技術(shù)，筑爐襯里，爐管組對焊接等成熟施工技術(shù).【期刊名稱】《石油化工建設(shè)》【年(卷)，期】2010(032)006【總頁數(shù)】6頁(P43-47,65)【關(guān)鍵詞】乙烯裝置;吊裝機械;裂解爐施工;筑爐襯里;爐管施工【作者】王德明;潘洪鑫【作者單位】中國石化集團(tuán)公司南京工程公司設(shè)備工程分公司，江蘇南京,210000;中國石化集團(tuán)公司南京工程公司設(shè)備工程分公司，江蘇南京,210000【正文語種】中文【中圖分類】TE963某公司乙烯裂解爐是裝置中的重要設(shè)備之一，其工藝技術(shù)采用美國ABBLummus和中石化技術(shù)開發(fā)中心聯(lián)合研制的大型裂解爐技術(shù)，裝置有兩臺重質(zhì)油裂解爐。裂解爐采用門字式對稱結(jié)構(gòu)布置，下部為輻射段，上部為對流段，輻射段與對流段之間不是垂直布置，而是有一水平轉(zhuǎn)折段(過渡段)。每臺裂解爐有各自獨立的輻射室、對流室，六大組輻射爐管通過平衡裝置懸掛在輻射室頂部，在輻射室的正上方共有六臺急冷鍋爐，每臺爐頂平臺設(shè)有汽包1臺，風(fēng)機1臺，兩臺爐子通過鋼平臺連接在一起。裂解爐是以餾分油為原料，經(jīng)高溫?zé)崃呀饧庸こ梢蚁?、丙烯、丁二烯、苯、甲苯和二甲苯及芳烴等基本石油化工有機原料。裂解爐施工過程中，在吊裝機械選擇、裂解爐主體安裝、筑爐襯里等方面總結(jié)了一定的經(jīng)驗，對今后大型裂解爐施工能起到指導(dǎo)作用。裂解爐工藝復(fù)雜，施工難度大，前期鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制時其幾何尺寸的準(zhǔn)確性控制，各連接梁與柱、梁間單剪或雙剪連接板的高強螺栓配對鉆孔、安裝、焊接，焊接變形控制等是保證整個裂解爐鋼結(jié)構(gòu)整體尺寸的關(guān)鍵。裂解爐鋼結(jié)構(gòu)主要分上下兩部分，分段、成片、成框的預(yù)制質(zhì)量直接影響下道工序的安裝。爐內(nèi)件安裝及筑爐襯里內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工序多，垂直度、不直度、整體平面度、內(nèi)部砌筑施工膨脹縫多控制難度大，施工質(zhì)量的好壞將直接關(guān)系到乙烯裝置的長周期穩(wěn)定運行。2.1裂解爐吊裝2.1.1吊裝機械選型裂解爐主體占地廣，施工周期長，受施工環(huán)境限制，現(xiàn)場不利于吊裝車輛長時間站位。為保證現(xiàn)場的吊裝需要，節(jié)省機械費，經(jīng)多方案優(yōu)化，吊裝機械選用DBQ1000型塔吊。塔吊吊裝能力強、費用低，特別適合裂解爐吊裝、施工。具體布置見圖1。2.1.2塔吊基礎(chǔ)DBQ1000型塔吊為沿軌道自行走式塔吊，軌道鋪設(shè)時其地基需進(jìn)行特殊處理。地基基礎(chǔ)為無筋擴展基礎(chǔ)，由兩部分組成，下層為毛石墊層、上層為道渣面層?；A(chǔ)橫斷面尺寸見圖2。2.1.3汽包及廢熱鍋爐的吊裝兩臺汽包分別安裝在爐頂平臺(EL35720mm)，重量為47t,12臺廢熱鍋爐的重量為每臺15t，吊裝繩扣選用(中52mm-6x37+1-170kg/mm2)鋼絲繩兩根，卡成兩個套進(jìn)行吊裝，其破斷拉力為139.81t，安全系數(shù)為：n-139.81x1.5x2/47-8.9>[n]oT作半徑可利用塔吊的可移動性調(diào)整至16.5m，額定負(fù)荷為50.1t,用塔吊直接吊裝就位見圖3。2.2裂解爐施工兩臺裂解爐鋼結(jié)構(gòu)主體由44根立柱組成，設(shè)計高度為EL35720mm，鋼結(jié)構(gòu)及爐本體鋼結(jié)構(gòu)柱、梁采用H型鋼，主要節(jié)點采用高強螺栓，剛性連接或鉸接。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，結(jié)合施工進(jìn)度、設(shè)備、爐管的安裝及筑爐要求，將裂解爐鋼結(jié)構(gòu)從廢鍋支座上方1~2m分為上、下兩段，在預(yù)制場進(jìn)行成片、成框預(yù)制，再運輸?shù)桨惭b現(xiàn)場進(jìn)行安裝。裂解爐工藝復(fù)雜，施工難度大，前期鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制時其幾何尺寸的準(zhǔn)確性控制，各連接梁與柱、梁間單剪或雙剪連接板的高強螺栓配對鉆孔、安裝、焊接，焊接變形控制等是保證整個裂解爐鋼結(jié)構(gòu)整體尺寸的關(guān)鍵。裂解爐鋼結(jié)構(gòu)主要分上下兩部分，分段、成片、成框的預(yù)制質(zhì)量直接影響下一工序安裝。2.2.1施工工藝流程見施工工藝流程圖42.2.2主要施工方法鋼結(jié)構(gòu)施工方法將整個鋼結(jié)構(gòu)分為上下兩部分進(jìn)行預(yù)制、安裝。下段、上段鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制時，按圖5、圖6示意圖成片或成框：裂解爐鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝程序見圖7輻射室、對流室側(cè)板及端板的安裝方法裂解爐輻射室、對流室側(cè)板及端板的安裝方法為：地面預(yù)制的輻射室、對流室框或片，側(cè)板及端板在地面安裝到預(yù)制成型的鋼結(jié)構(gòu)框或片上，保溫釘也在地面進(jìn)行組焊，側(cè)板、端板隨鋼結(jié)構(gòu)框或片同步安裝?？蚺c框、框與片或片與片間的側(cè)板及端板，地面整體預(yù)制完并保溫釘組焊后整體進(jìn)行安裝。由于裂解爐爐側(cè)板及端板較大，極易產(chǎn)生焊接及吊裝變形，在施工中應(yīng)特別注意。預(yù)制前應(yīng)先對型鋼及立筋進(jìn)行調(diào)直，鋼板進(jìn)行平板，以保證組對質(zhì)量。鋼板開孔應(yīng)使用機械方法，鋼板下料應(yīng)考慮焊接收縮量。鋼結(jié)構(gòu)成片預(yù)制的防變形控制見圖8。⑸裂解爐側(cè)板、端板的焊接方法：為避免裂解爐輻射段、對流段側(cè)板及端板在焊接時產(chǎn)生變形，焊接時先焊接型鋼和立筋遮蓋部分的焊縫與鋼板之間的角焊縫，最后焊接鋼板對接焊縫。對接焊縫應(yīng)采用分段退步施焊，以減少焊接變形。側(cè)板及端板對接焊縫焊接時一般先焊短焊縫，再焊長焊縫，并適當(dāng)留出伸縮量。鋼板與立筋等的斷續(xù)焊應(yīng)按設(shè)計要求劃線后焊接，保證焊接長度及間隔均勻。(6)鋼結(jié)構(gòu)爐壁板防焊接變形控制：采用臨時加固，即對于豎向焊縫在兩塊爐壁板對接焊縫一側(cè)距離焊縫100mm處延焊縫方向加設(shè)角鋼(匕75x8)，焊后拆除，對于橫向焊縫，在爐壁板下料排版時應(yīng)盡量讓所有焊縫全部分布到槽鋼梁上，從外側(cè)看不到橫向焊縫。焊接順序采用〃先短后長、先里后外”，焊接方法上采用小電流分段退步焊。施工程序上應(yīng)先將爐壁板在預(yù)制時進(jìn)行點焊，待輻射室全部找正加固完畢后進(jìn)行焊接。裂解爐爐襯結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工面積大、耐火材料種類繁多、型號復(fù)雜、施工技術(shù)要求高，特別是對流段串磚的施工與安裝交叉作業(yè)，工序要求嚴(yán)格，施工難度大。爐襯施工是爐子的關(guān)鍵工作之一，爐襯的施工質(zhì)量直接關(guān)系到爐子的生產(chǎn)效率和使用壽命。3.1裂解爐筑爐襯里主要施工程序見圖93.2施工準(zhǔn)備3.2.1耐火材料的檢驗、保管所有耐火材料應(yīng)有合格證或質(zhì)量證明書，同時按批次對其進(jìn)行理化性能和外觀幾何尺寸的抽查檢驗，清點各種材料的數(shù)量，做好記錄。不合格、過期和變質(zhì)的材料應(yīng)堅決退貨。3.2.2施工機具及材料倉庫的準(zhǔn)備在施工現(xiàn)場搭設(shè)耐火材料二級倉庫，倉庫的使用面積至少為25x12m,倉庫應(yīng)防雨、防潮和通風(fēng)，進(jìn)庫材料應(yīng)根據(jù)使用先后次序分批進(jìn)貨，分類堆放，堆放高度不應(yīng)超過1.5m,并做好標(biāo)記，設(shè)專人保管。3.2.3襯里前檢查驗收襯里施工前應(yīng)對鋼結(jié)構(gòu)、各種錨固支撐件的質(zhì)量進(jìn)行確認(rèn)。3.2.4測量定位、放線用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀，按測量控制點在爐膛內(nèi)放出軸線、爐中心線和控制標(biāo)高?？刂茦?biāo)高標(biāo)志畫在爐墻的中間和墻角，以便控制爐襯尺寸和檢查鋼結(jié)構(gòu)誤差，根據(jù)爐襯的要求繪出定位放線圖，按順序測量端、側(cè)墻相對尺寸，標(biāo)明爐底板、托磚板、錨固釘、對流段各層角鋼位置，以及對流段鋼串磚桿插孔間距及上下孔同心度。3.3筑爐施工方法3.3.1輻射段爐襯施工首先進(jìn)行爐墻的放線工作，安設(shè)定位鋼絲，進(jìn)行選磚，同一厚度的磚放在同一層砌筑。輻射段耐火磚墻砌筑時應(yīng)保持橫平豎直，四面墻同時進(jìn)行，分層砌筑。各層磚的水平縫均應(yīng)在同一水平位置上，以保證托磚板下膨脹縫的有效高度符合要求。檢修門開孔范圍內(nèi)采用標(biāo)準(zhǔn)磚干砌，磚縫用干耐火粉填滿。⑷耐火磚的加工應(yīng)用切磚機或刀鋸切割，不允許用錘或瓦刀砍劈，找正應(yīng)使用木槌或橡皮錘，泥漿干固后，不得敲打砌體。特殊、復(fù)雜和重要的部位應(yīng)進(jìn)行預(yù)砌筑，并做好技術(shù)記錄。有抓釘?shù)拇u墻施工時，抓釘應(yīng)平直地嵌入耐火磚內(nèi)，抓釘必須安裝在固定板圓孔內(nèi)，抓釘上表面應(yīng)與被錨固的磚上表面平齊。3.3.2膨脹縫的施工(1)膨脹縫的留設(shè)嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)定的位置和結(jié)構(gòu)進(jìn)行，內(nèi)外層的膨脹縫應(yīng)錯縫布置。（2）留設(shè)的膨脹縫應(yīng)均勻平直，縫內(nèi)保持清潔并按規(guī)定填充陶纖繩，膨脹縫內(nèi)不得夾有碎磚及其它雜物，填充料應(yīng)密實且有彈性。3.3.3陶纖模塊的施工（1） 使用時應(yīng)分清纖維模塊各種標(biāo)記、規(guī)格、牌號和使用部位。（2） 模塊安裝要使用專用工具，嚴(yán)禁對模塊亂撕。（3）安裝陶纖模塊前應(yīng)先安裝燒嘴磚、看火孔磚。（4）爐墻陶纖模塊的安裝應(yīng)自下而上按設(shè)計規(guī)定的排列方向、型號逐排進(jìn)行，每排均由爐墻中線開始向兩側(cè)安裝。3.3.4對流段串磚的施工（1） 施工前，應(yīng)預(yù)先檢查耐火磚與固定桿、固定套是否配套，并應(yīng)進(jìn)行預(yù)砌筑以確定折流磚位置見圖10及圖11。（2） 砌筑應(yīng)先砌管支座部位，用設(shè)計規(guī)定填料將耐火磚與管支座間空隙填塞密實，然后從兩端開始，在中部完工。管支座處耐火磚砌筑見圖12。⑶頂部的磚和磚支座之間的膨脹間隙無法滿足設(shè)計要求時，則應(yīng)將頂層磚切削加工，以保證膨脹縫寬度。爐管從材質(zhì)上主要有CRIA、A106B、KHR45A、KHR32C、A312TP347H等。輻射爐管又細(xì)又長，吊裝容易產(chǎn)生變形；對流爐管比較長而且較重，對流鋼架間隙又較小，這樣就給爐管組對、焊接帶來很大難度，所以對焊工焊接操作技能提出更高要求，應(yīng)引起高度的重視，采取可行的施工措施，以保證爐管安裝、焊接質(zhì)量。4.1輻射段爐管4.1.1爐管安裝前，每組輻射段爐管吊裝前用0.6MPa的壓縮空氣逐組爐管進(jìn)行吹掃，重新將管口用管帽進(jìn)行封閉。4.1.2先安裝爐管入口彈簧吊架，彈簧吊架應(yīng)處于冷態(tài)鎖緊狀態(tài)。4.1.3爐管吊裝使用抬尾吊車配合，防止?fàn)t管在吊裝過程中產(chǎn)生塑性變形。鋼絲繩不得直接與爐管接觸，應(yīng)用橡膠板隔離或使用石棉繩等專用鎖具。4.1.4爐管從輻射室頂部開孔處進(jìn)入爐膛，放置在爐底臨時梁上，其入口懸掛在彈簧吊架上，出口臨時固定在鋼結(jié)構(gòu)上。4.1.5爐管的組對必須在廢鍋找正后進(jìn)行，同組爐管全部組對后方可焊接。4.2上升管、下降管安裝4.2.1上升管、下降管安裝前，應(yīng)先安裝其彈簧吊架，并調(diào)整鎖死在冷態(tài)位置。4.2.2在地面上，將上升管、下降管管段內(nèi)側(cè)油污、灰塵清理干凈。上升管、下降管宜在汽包安裝前吊裝就位，固定在其彈簧吊架和鋼結(jié)構(gòu)上。汽包和廢熱鍋爐找正合格后，方可進(jìn)行上升管、下降管的組焊。上升管、下降管的組焊順序為先組焊下降管后組焊上升管。4.2.3從汽包和廢熱鍋爐兩側(cè)開始向中間進(jìn)行配管，上升管、下降管的預(yù)拉段應(yīng)留在中間直線管段上，最后封閉管段應(yīng)按實際尺寸進(jìn)行測量，將調(diào)整管段多余部分切除。4.3爐管焊接4.3.1工藝評定現(xiàn)場爐體配管全部采用手工氬弧焊打底，手工電弧焊蓋面的焊接工藝方法。爐管焊接前，按爐管材質(zhì)、規(guī)格和焊接材料進(jìn)行焊接工藝評定試驗。4.3.2焊工要求參加裂解爐爐體配管焊接的焊工，應(yīng)為從事過裂解爐施工的優(yōu)秀焊工，并按業(yè)主和監(jiān)理單位的要求進(jìn)行技能考試。4.3.3管道內(nèi)部保護(hù)為了防止焊縫內(nèi)部氬弧焊打底時氧化，除A106Gr材質(zhì)外，其它材質(zhì)焊接時，管道內(nèi)部應(yīng)采取充氬氣保護(hù)措施，充氬氣置換時間要充分。使用的氬氣純度要達(dá)到99.96%，含水率不大于50ml/m3。氬氣密封室應(yīng)用可溶性紙在坡口兩側(cè)封堵或制作可重復(fù)使用的鏈條膠皮式活塞封堵，見圖13。4.3.4焊接工藝輻射爐管KHR45A、KHR32C系某公司開發(fā)的耐高溫、抗氧化、抗?jié)B碳的特殊合金。主要成份為Cr35Ni45Si2，富含多種微合金：Nb、Al、Ti、Zr等。高溫耐腐蝕合金焊接的主要問題是焊接熱裂紋和氣孔，焊接接頭易過熱、可操作性差。焊接經(jīng)驗如下:徹底清除焊絲和母材坡口表面的油脂及其他附著物。選用合理的裝配順序和焊接次序，選用較低的線能量、降低層間溫度。使用帶有熄弧電流自動衰減裝置的焊機進(jìn)行焊接。焊材必須采用與母材相當(dāng)牌號的焊絲(焊條)，這樣就保證了焊材與母材同一熔點、同一結(jié)晶溫度、同一熱脹(收縮)率等，避免了焊接過程中出現(xiàn)焊肉掛不住、焊縫出現(xiàn)裂紋等缺陷。采用合理、嚴(yán)格的工藝參數(shù)，針對厚度為6~8mm的焊縫，其主要焊接工藝參數(shù)見表1。對母材的坡口進(jìn)行著色檢測，打底焊結(jié)束后，再進(jìn)行著色檢查，焊道焊完后，對表面在進(jìn)行著色檢查。表面檢測合格后，進(jìn)行X射線探傷。對于返修的焊縫，必須首先確定好缺陷位置，在磨開缺陷時要盡可能的減少開口面積。開口面積越大，補焊熱影響區(qū)越大，產(chǎn)生熱裂紋的傾向越大。補焊缺陷開口時采用細(xì)焊絲、小電流多層焊。對流爐管對流段彎頭箱處跳躍管連接彎頭的焊接，由于施焊空間狹小，應(yīng)采用專用小型柔性氬弧焊把進(jìn)行施焊，氬弧焊打底時，障礙處應(yīng)采用內(nèi)填焊絲法施焊，其它層的焊接全部采用氬弧焊。其它爐管上升管、下降管和超高壓過熱蒸氣管鉻鉬耐熱鋼焊口應(yīng)一次性焊接完畢，焊接層間溫度不應(yīng)低于250°C。焊接完畢后，應(yīng)進(jìn)行250-350^,30min的后熱處理。上升管、下降管預(yù)拉伸焊接接頭，此焊口應(yīng)在其它