套管加熱器制作安裝施工技術(shù)改進

黃春茗

【摘 要】隨著鋁工業(yè)的快速發(fā)展，氧化鋁的市場需求量不斷增大，全國各地掀起興建氧化鋁廠的高潮。套管加熱器作為氧化鋁廠高壓溶出及稀釋系統(tǒng)的“心臟”設(shè)備之一，其制作安裝質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到氧化鋁廠整個系統(tǒng)能否安全正常運行。

【Abstract】With the rapid development of aluminum industry， the market demand of alumina is rising， the country launched construction climax of alumina plant. As one of the "heart" equipment of the high pressure digestion and dilution system in the alumina plant， the quality of the production and installation of the double pipe heater is directly related to the safe and normal operation of the whole system

【關(guān)鍵詞】氧化鋁；套管加熱器；制作；安裝；質(zhì)量

【Keywords】alumina；double pipe heater；made；install；quality

【中圖分類號】TM216+.5 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0070-02

1 工程概況

某有限公司三期工程，該車間內(nèi)套管預(yù)熱器共有1組。套管預(yù)熱器車間廠房長92m，總寬度34.5m，套管分七層安裝，層間距2.0m，套管預(yù)熱器安裝高度至16.8m?？偣?4根套管，單根套管長85m，每根套管由3根內(nèi)管和一根外管組成，每根套管內(nèi)管為D210×12，材質(zhì)為Q345R，Ra101-Ra109，外管為D610×12，Ra110-Ra112外管為D610×22，材質(zhì)均為Q345R無縫鋼管，單根套管通過U型彎管及法蘭連為一組整體套管加熱器，共分七層安裝于H型鋼梁管道支架梁上。

2 施工質(zhì)量目標及質(zhì)量控制點

2.1 施工質(zhì)量目標分解

①單位工程施工質(zhì)量施工驗收合格率100%。

②對接焊縫手工電弧焊一次焊接合格率≥92%，氬弧焊（包括氬電聯(lián)焊）一次焊接合格率≥95%。

③顧客滿意度92%，顧客投訴回復(fù)率100%。

④持證上崗率100%。

⑤特種設(shè)備安裝、改造、維修告知、監(jiān)檢率100%。

2.2 質(zhì)量控制點

①材質(zhì)復(fù)檢；②焊接工藝規(guī)程/焊接工藝評；③焊工考試；④管材、焊縫外觀檢查；⑤無損檢測；⑥焊后熱處理；⑦水壓試驗；⑧標高復(fù)檢；⑨水平度、垂直度檢查；⑩附件裝。

3 施工過程控制

3.1 材料驗收

① 施工用料質(zhì)量檢驗必須符合設(shè)計及規(guī)范的技術(shù)要求，材料必須具有出廠合格證、質(zhì)量保證書或試驗報告。

②用于制作套管加熱器的鋼管必須逐根進行外觀檢查，表面不得有裂紋、重皮、折痕結(jié)疤、壓入氧化皮等缺陷。

③ 焊接材料（焊條、焊絲及焊劑）應(yīng)具有質(zhì)量合格證書。焊條質(zhì)量合格證書應(yīng)包括熔敷金屬的化學(xué)成份和機械性能。

④焊接材料應(yīng)放置于干燥通風(fēng)處，分門別類堆放，掛牌標識。

3.2 精心編制施工組織設(shè)計、質(zhì)量計劃和專項施工方案等施工技術(shù)管理文件

①編制《三套管制作安裝施工組織設(shè)計》，該施工組織設(shè)計，嚴格按照公司有關(guān)施工技術(shù)管理文件編寫的要求進行編制。

②根據(jù)三套管制作安裝的工程特點，確定關(guān)鍵工序和質(zhì)量控制點，制訂了一系列過程控制的有效措施，并制定過程控制的專用表格。

③編制專項技術(shù)措施和作業(yè)指導(dǎo)書、工藝卡，工藝卡按照不同的工序而編制，主要包括：套管制作工藝卡、安裝工藝卡、焊接工藝卡、熱處理工藝卡、無損檢測工藝卡及焊縫返修工藝卡；專項的技術(shù)措施方安裝有：套管穿管技術(shù)方案、套管吊裝技術(shù)方安、焊接施工技術(shù)方案；還有焊接作業(yè)指導(dǎo)書。每一道工序嚴格按照作業(yè)指導(dǎo)書進行施工。工藝參數(shù)嚴格控制在作業(yè)指導(dǎo)書要求的范圍內(nèi)。

4 施工技術(shù)改進

4.1 等離子切割技術(shù)的推廣與運用

等離子切割技術(shù)的大力推廣與運用，替代傳統(tǒng)的氧乙炔切割技術(shù)，不僅具有成型質(zhì)量好、變形小、對母材質(zhì)影響小等優(yōu)點，而且成本低，在以后的工程施工中大力推廣。

①等離子切割利用高溫在噴嘴處噴射出來的高速氣流離子化，從而形成導(dǎo)電體。當(dāng)電流通過時，該導(dǎo)電體及形成高溫等離子電弧，電弧的熱量使工件切口處金屬局部熔化（或蒸發(fā)），并借助高速等離子氣流的動量排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法，利用環(huán)形氣流技術(shù)形成的細長并穩(wěn)定的等離子電弧，保證了能平穩(wěn)且經(jīng)濟的切割任何導(dǎo)電金屬[1]。

②等離子切割操作簡單，切割速度快，效率高，切割速度可達10m/min，尤其是切割普通碳素鋼，速度是火焰切割的5～6倍以上，等離子切割和穿孔最快是火焰切割的8.5倍，無須預(yù)熱，二次打磨加工也便捷容易，大大節(jié)約時間，生產(chǎn)效率大幅提升。

③等離子切割精度比火焰切割高，切割切口質(zhì)量好，切割表面光潔：火焰切割是利用氧氣和鋼之間產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)進行切割，因而會產(chǎn)生大量鐵紅渣或浮渣。等離子切割時是使用高溫帶電氣體熔化金屬并將溶化后的金屬材料從切割面上吹掉，產(chǎn)生的浮渣較少，而且附著的浮渣更容易輕松清除，無須磨平或鏟除，大大減少二次打磨加工時間。

④等離子切割無變形或熱變形小，幾乎沒有熱影響區(qū)，金屬相性不會發(fā)生改變，穩(wěn)定性高。金屬切割熱影響區(qū)域是一個關(guān)鍵，高溫會改變金屬的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使受熱金屬邊緣黑暗（回火色）、翹曲，甚至可能不適合二次焊接。割炬移動越快，切割熱影響區(qū)域越小。等離子快速切割這一特性使金屬回火區(qū)域小，不會破壞金屬化學(xué)結(jié)構(gòu)，使加工件滿足使用要求。

4.2 采用外套法施工取代傳統(tǒng)內(nèi)穿法施工工藝

①內(nèi)穿法的施工藝為，外管的主要施工工序為：安裝平臺制作、安裝→外管坡口加工及管內(nèi)支撐焊接→外管組焊→外管探傷、熱處理、水壓試驗→外管固定→內(nèi)管放置于安裝平臺→使用卷揚、轉(zhuǎn)向滑輪向外管內(nèi)穿入內(nèi)管→在外管端口外側(cè)組對組焊下一根內(nèi)管→內(nèi)管焊口探傷、熱處理→拉入下一根內(nèi)管→至內(nèi)管穿管完成→堵頭焊接→安裝變徑錐管及法蘭→連接預(yù)制好的U型彎管→內(nèi)管水壓試驗→外管水壓試驗→附屬管道安裝→安裝平臺拆除。

②外套法施工新工藝：距地面800mm高穿管、焊接用安裝橫梁→組對焊接內(nèi)管（3根，每根84m）→內(nèi)管RT檢測、熱處理、水壓試驗合格→用十字支架和φ10㎜圓鋼與外管內(nèi)壁固定為一體→3根內(nèi)管掛葫蘆將內(nèi)管整體吊起→外管放置于穿管一頭→用卷揚套入外管→外管組焊、探傷、熱處理→堵頭焊接→外管水壓試驗→安裝錐管及法蘭→連接預(yù)制好的U型彎管→拆除橫梁進入下一跨。

4.3 采用分層、分段的試壓方式，解決原來的試壓速度慢、影響施工進度的難題

①根據(jù)規(guī)范和設(shè)計要求，要進行單根內(nèi)試壓和套管整體水壓試驗，內(nèi)管設(shè)計壓力為9.9MPa，試驗壓力為17.9MPa；外管設(shè)計壓力為6.4MPa，試驗壓力為11.6MPa。

②單根內(nèi)管試壓采用分層單根套管串聯(lián)試壓：即每層的內(nèi)管串聯(lián)在一起，在一側(cè)設(shè)多個注水點，另一側(cè)設(shè)多個排氣點。這樣不僅注水快，空氣能完全排盡，而且壓力上升也很快，試壓效率非常高。

③套管整體試壓方法：將整個套管84根管道全部連接完成，分成若干個壓力試驗段進行試壓，但在每個試壓段試壓時，采取單根套管串聯(lián)形式試壓，在試壓泵一側(cè)設(shè)多個注水點向多根套管同時注水，在套管末端高處設(shè)多個排氣點同時排氣（這樣一些彎管、夾角的空氣就能全部排盡），單次試壓長度達6～8km。多個注水點注水，注水非常迅速，而且多點排氣，管道內(nèi)空氣容易排盡，升壓時壓力上升也很快，不會出現(xiàn)因空氣未排盡，壓力根本上不去等問題。

4.4 采用“倒裝法”進行吊裝

①先吊裝頂層（第七層）的套管，第七層的套管調(diào)整就位后，吊裝第六層、第五層、第四層、第三層、第二層的套管，最后吊裝底層（第一層）的套管。

②采用“倒裝法”，即在原鋼結(jié)構(gòu)上方安裝6個2m長“門型架”，6臺16噸手拉葫蘆提升，按安裝軸線由上而下的吊裝。

【參考文獻】

【1】宋志彬，馮起贈，和國磊，等. 全回轉(zhuǎn)套管鉆機和全套管施工工藝的研究[J]. 探礦工程（巖土鉆掘工程），2013（09）：29-36.