塔器設(shè)備現(xiàn)場組焊的施工質(zhì)量控制

楊偉　張永梅　鄧超　劉光宇

摘 要：壓力容器現(xiàn)場組焊是煉化行業(yè)工程建設(shè)中的關(guān)鍵控制點之一，它涉及項目質(zhì)量、安全、進度和費用控制的各個方面，具有里程牌的意義。因此其施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個工程的順利進行，其相關(guān)工序被列為施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵工序。從產(chǎn)品質(zhì)量形成的施工前準備、施工中過程控制和施工后檢驗三個階段分別論述了塔器設(shè)備現(xiàn)場組焊過程中各階段質(zhì)量控制的具體方法，同時闡述了“先進、可靠的施工技術(shù)是質(zhì)量保證手段之一”的管理理念。

關(guān) 鍵 詞：塔器設(shè)備； 現(xiàn)場組焊； 施工技術(shù)； 質(zhì)量控制方法

中圖分類號：TG113 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2017）07-1433-04

Quality Control of On-site Assembly Welding of Column Equipments

YANG Wei1， ZHANG Yong-mei2， DENG Chao2， LIU Guang-yu2

（1. Panjin Northern Asphalt Co.，Ltd.， Liaoning Panjing 124022， China；

2. HQC（Liaoning） Company， Liaoning Fushun 113006， China）

Abstract： On-site assembly welding of pressure vessels is one of the key control procedures during construction process of petrochemical industry， which involves quality， safety， schedule and cost control. The welding quality has direct impact on the progress of the whole construction process， and its related procedures have been considered as key production processes of quality control. In this paper， from the standpoints of construction preparation， welding process control and post-welding inspection， the specific methods to control welding quality in the different stages of on-site column assembly welding process were introduced， and it's pointed out that advanced and reliable construction technology is one of the measures to guarantee the quality”

Key words： Columns； On-site assembly welding； Construction technology； Quality control method

塔器設(shè)備是石油化工行業(yè)生產(chǎn)裝置中的重要設(shè)備之一，主要用于吸收、洗滌、精餾、萃取等煉化單元操作。塔器設(shè)備屬于壓力容器，其外型普遍具有壁薄、噸位大、長徑比大（高度和直徑之比）、內(nèi)部構(gòu)件多的特點。塔器設(shè)備不僅制造精度要求高，而且其外型尺寸多受運輸條件限制，往往需要經(jīng)過工廠制造和現(xiàn)場制造相結(jié)合的方法來實現(xiàn)設(shè)備的制造和安裝。

化工生產(chǎn)裝置中，對于塔器設(shè)備的采購常被列在超限設(shè)備清單中。所謂超限設(shè)備，就是指由于運輸或安裝條件受限，導致設(shè)備在制造廠需分片或分段制作，通過分段運輸，現(xiàn)場組焊成整體的設(shè)備[1]。因此現(xiàn)場施工需要通過先進的組焊技術(shù)來再現(xiàn)設(shè)備制造廠的加工精度。為了達到這一質(zhì)量要求，施工過程中常把其相關(guān)工序確定為質(zhì)量控制的關(guān)鍵工序，可見，塔器設(shè)備現(xiàn)場組焊的施工質(zhì)量控制極為重要。

1 概況

1.1 基本情況

本文為某石化公司40萬t/a芳烴抽提裝置中抽提蒸餾塔（204-C-1001）和溶劑回收塔（204-C-1002）兩臺設(shè)備的現(xiàn)場安裝實例，如圖1所示。兩臺塔器設(shè)備在制造廠分段制造、分段運輸，經(jīng)現(xiàn)場組焊而成，與其它現(xiàn)場組焊設(shè)備的不同之處是：組焊是在東北地區(qū)冬季的12月份進行，由于氣溫偏低給現(xiàn)場施工的吊裝作業(yè)和焊接作業(yè)增加了很大難度。兩臺設(shè)備基本參數(shù)如下：

抽提蒸餾塔 （204-C-1001）：規(guī)格φ2 400×φ3 900×67 468×18/20/22殼體總重118 t、材料 Q345R；

溶劑回收塔（204-C-1002）：φ5 000×φ3 700×43 543×28/18 殼體總重133 t、主體材料 Q345R。

1.2 項目背景條件

本工程開工時間在六月份，主要施工內(nèi)容包括地基處理、混凝土基礎(chǔ)、構(gòu)/建筑物、動/靜設(shè)備、工藝管道、配套的電氣儀表及公用工程設(shè)施等。按照項目施工進度計劃的要求，兩臺設(shè)備的安裝被安排在冬季（當年的12月和次年的1月）進行，當時平均氣溫在零下20～30 ℃之間。此時裝置的土建施工尚未全部施工結(jié)束，且鄰近構(gòu)架的混凝土基礎(chǔ)尚在搭設(shè)的臨時暖棚內(nèi)處于養(yǎng)護期，安裝用場地及道路的地面也未形成。

1.3 施工難點

1.3.1 預(yù)制場地有限

由于施工工期緊張，并考慮租用吊車事宜，兩臺設(shè)備需同時到場，隨之而來的分段設(shè)備進場驗收、組對、焊接、內(nèi)件和梯子平臺的安裝，以及大型吊車的吊裝行走、站位和起吊等問題，均給本來就布局緊湊的裝置平面提出了矛盾疊加的新問題，需要統(tǒng)籌兼顧各方條件來滿足現(xiàn)場施工的需要。

1.3.2 組對、焊接質(zhì)量要求高

由于設(shè)備主體材料為Q345R，且需要在空中完成組對、焊接、熱處理和無損檢測等工作，所涉及的施工工序和檢驗手段較多，因此需要采取提高工藝技術(shù)要求等級的方法最大限度地減少施工中出現(xiàn)的質(zhì)量偏差。

1.3.3 安全管理難度大

由于采取了分段吊裝和空中組焊的施工方法，使高空作業(yè)量大，吊裝設(shè)備多，交叉作業(yè)頻繁，以及冬季施工的冰雪場地、操作環(huán)境氣溫低、機械設(shè)備易發(fā)生故障等，都需要采取可靠的安全風險防護措施。

2 施工技術(shù)方案的確定

針對上述施工難點，項目部進行了周密的施工組織策劃，充分分析了場地狹小、塔器無法在地面組焊成整體的情況，借鑒以往成熟施工工藝，確定設(shè)備在制造廠分成兩段制作和運輸。即在現(xiàn)場采用立式、空中組焊的施工方法來實現(xiàn)上、下段塔器設(shè)備的合攏安裝。考慮到施工場地狹小、工期緊張、設(shè)備直徑大且壁薄、天氣寒冷等諸多不利因素，為確保設(shè)備的現(xiàn)場組焊質(zhì)量，項目部分別從人、機、料、法、環(huán)五個方面進行精心組織，通過施工前技術(shù)準備、施工中旁站監(jiān)督和施工后嚴格檢驗等質(zhì)量控制活動來保證提蒸餾塔（204-C-1001）和溶劑回收塔（204-C-1002）的現(xiàn)場組焊質(zhì)量；為了確?？罩薪M焊焊縫質(zhì)量的可靠性，對這兩條環(huán)向焊縫擴大無損檢測比例，即進行100%射線檢測（原設(shè)計文件中規(guī)定是20% RT檢測）[2]。從而通過技術(shù)措施和管理手段來保證兩臺設(shè)備的安裝質(zhì)量、焊接質(zhì)量和總體直線度偏差均在標準要求的范圍內(nèi)。

3 施工準備階段的質(zhì)量控制

施工前，項目部嚴格履行設(shè)計交底和圖紙會審制度，讓所有施工人員充分理解設(shè)計意圖；設(shè)備安裝單位編制專項技術(shù)方案。方案經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理和質(zhì)量監(jiān)督部門各級評審通過后，技術(shù)人員又向具體施工人員進行了技術(shù)交底。讓所有操作人員明確施工方法和質(zhì)量要求；項目部對主要操作人員，如從事吊裝、組對和焊接的施工人員進行技術(shù)培訓，經(jīng)考核性合格后持證上崗操作；檢查所有設(shè)備、機具和測量儀器的完好性和有效性；嚴格組織參建各方對設(shè)備基礎(chǔ)質(zhì)量、分段到貨設(shè)備外觀質(zhì)量及其各零部件制作質(zhì)量等進行嚴格驗收；有針對性地制定了施工質(zhì)量控制預(yù)案。

其主要質(zhì)量控制內(nèi)容如下[1]：

a） 檢查設(shè)備制造廠的產(chǎn)品質(zhì)量證明文件、分段排版圖；檢查施工機具的有效證件及完好性；檢查計量器具、樣板等是否在有效期內(nèi)；

b） 檢查設(shè)備的外觀質(zhì)量及外型尺寸：包括筒體周長、圓度、長度、直線度、內(nèi)件尺寸及外觀質(zhì)量等；檢查設(shè)備管口方位、檢查塔盤支持件的規(guī)格、數(shù)量、外觀質(zhì)量等；檢查法蘭密封面的形式、尺寸，以及密封面表面質(zhì)量；

c） 復核組裝標記：檢查分段到場設(shè)備筒體的組對標記線、方位線、內(nèi)件支持圈位置、設(shè)備開口標記和坡口尺寸等；

d） 檢查坡口質(zhì)量：用于組對的坡口應(yīng)為機械加工方法制作、尺寸應(yīng)符合圖紙要求、表面應(yīng)平滑、無裂紋、分層、夾渣等缺陷、附坡口滲透檢測的合格報告等[3]；

e） 檢查焊接質(zhì)量：包括筒體的對口錯邊量、組對間隙、焊接工藝評定、焊接工藝卡、焊材烘干、焊接順序、焊接線能量控制、焊接預(yù)熱、層間溫度、焊后緩冷、焊縫外觀成型質(zhì)量以及施焊環(huán)境措施落實等[4]；

f） 檢查吊裝質(zhì)量：檢查吊車行走和站位場地的穩(wěn)固性、是否經(jīng)過驗收或確認；設(shè)備基礎(chǔ)的工序交接證明；設(shè)備的垂直度、中心線、方位、標高、墊鐵布置、高度及數(shù)量等。

4 施工過程中的質(zhì)量控制

好的產(chǎn)品質(zhì)量不僅依靠生產(chǎn)者具有高的質(zhì)量意識，而且要有先進的施工技術(shù)做保障。抽提蒸餾塔（204-C-1001）和溶劑回收塔（204-C-1002）安裝過程中的吊裝工序、組對工序和焊接工序是施工質(zhì)量控制的三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要有先進、合理、可行和操作簡便的技術(shù)措施作為質(zhì)量保證。

①首先對吊車行走和起吊作業(yè)場地進行加固處理，采取鋪設(shè)厚鋼板，讓吊車在鋼板上作業(yè)，最大限度避免吊裝過程中出現(xiàn)失穩(wěn)的可能性。根據(jù)設(shè)備的幾何尺寸、重量、安裝位置及高度等參數(shù)，結(jié)合現(xiàn)有吊裝設(shè)備存有情況以及周邊地區(qū)大型吊車的現(xiàn)況，本次吊裝作業(yè)選用了一臺400 t履帶吊（LR

1400-2）為主吊設(shè)備和一臺200 t 汽車吊車為溜尾設(shè)備，采用“單吊車抬尾法”完成吊裝作業(yè)。 避開塔設(shè)備開口、附塔管線方位等參數(shù)，在分段位置及裙座上各設(shè)置一個板式吊耳作為溜尾吊耳，采取先試吊再吊裝的方法將設(shè)備找正、就位，確認設(shè)備與砼基礎(chǔ)連接牢固后拆除主吊索具，調(diào)整垂直度和堅固地腳螺栓。

②在地面對設(shè)備的上、下段分別安裝各自的勞動保護平臺后，先將設(shè)備下段部分吊裝在設(shè)備基礎(chǔ)上就位，找正找平后緊固地腳螺栓，然后再吊裝設(shè)備上段，在空中組焊環(huán)向焊縫，從而實現(xiàn)設(shè)備的整體合攏。由于上、下段設(shè)備需要在空中完成組對，使所需的施工機具、人力和操作空間均受到約束，加之操作過程中可能出現(xiàn)的不確定性，將會更加給施工帶來難度。故在環(huán)焊縫下部約1.2 m處預(yù)先增設(shè)臨時操作平臺，借此搭設(shè)防風棚，給上、下段筒體的組對、焊接、熱處理及檢測等操作創(chuàng)造環(huán)境條件。

為了控制上、下段筒體組對質(zhì)量，在筒體對口部位加設(shè)工裝卡具，用于安裝校正、限位和確保對口錯邊量小于2 mm[1]。見圖2所示。

吊裝前，在地面核實兩段筒體上的0°、90°、180°、270°方位線，復測上、下端口外周長，周長差控制需在10 mm以內(nèi)（制造廠出廠時應(yīng)保證該數(shù)值不超差），并對筒體進行臨時加固和撐圓，其上、下段筒體的圓度差控制在5 mm以內(nèi)，吊裝就位后，校對方位線，安裝組對卡具，在合適位置設(shè)置點焊組對眼塊。利用方楔和吊車配合進行環(huán)縫間隙與錯邊量的調(diào)整。組對時四條方位線對正，以各分段的對口基準圓為準，調(diào)整間隙和錯邊量，并檢查筒體對口后的垂直度、上端口水平度，合格后進行定位焊[2]。焊接過程中，吊車不可松鉤。

塔器的找正與找平應(yīng)按照基礎(chǔ)上的安裝基準線（中心標記和標高標記），對應(yīng)設(shè)備上的基準測量點進行測量和調(diào)整，如圖3所示。

測量基準如下：

（1）底面標高以基礎(chǔ)上的標高基準線為準；

（2）塔的中心線位置以基礎(chǔ)上的中心線為基準；

（3）塔的方位應(yīng)以基礎(chǔ)上距離最近的中心線為基準；

（4）塔的垂直度以塔的上、下封頭切線部位的中心劃線為基準。

塔器的找正、找平補充測點如下：

（1）主法蘭口；

（2）塔體鉛垂的輪廓面；

塔器使用調(diào)整墊鐵進行找正，并在同一平面內(nèi)互成直角的兩個方向進行，塔器找鉛垂度的同時，應(yīng)抽查塔盤或支持圈的水平度，兼顧其水平度偏差和總體垂度度均符合規(guī)范要求。

設(shè)備找正結(jié)束后，緊固地腳螺栓，并將各塊墊鐵互相點焊牢固，經(jīng)檢查確認合格后進行基礎(chǔ)灌漿[5]。（由于氣溫低，當時不具備灌漿施工條件，被安排在次年4月份進行）

③焊接技術(shù)措施

針對冬季氣溫低、風大的不利施焊環(huán)境條件，采取搭設(shè)臨時防網(wǎng)棚措施來創(chuàng)造施焊環(huán)境，即在組對環(huán)焊縫位置搭設(shè)整圈的防風棚，

確保焊接操作在沒有風干擾下的條件下進行。組對

前對坡口表面及其兩側(cè)內(nèi)、外壁各20 mm范圍內(nèi)的油漆、污垢、浮銹等進行清理，使用砂輪打磨坡口至露出金屬光澤。選擇焊接業(yè)績好的持證焊工施焊；焊接操作采取多人均布，按順序同向同時施焊、

多層多道焊、焊前預(yù)熱、焊后緩冷，嚴格控制層間溫度的工藝方法；同時適時進行施工設(shè)備和人力的監(jiān)控與輪換，保證整條環(huán)焊縫一次焊接完成；坡口形式采用單面外坡口、焊接方法采用手工電弧焊，焊條選用低氫堿性焊條E4315，焊前預(yù)熱溫度為100～150 ℃，焊后緩冷溫度300～350 ℃，嚴格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程，確保焊縫質(zhì)量優(yōu)良[4]。

5 施工后檢查階段的質(zhì)量控制

按照設(shè)計文件的規(guī)定，該現(xiàn)場組焊的環(huán)焊縫應(yīng)進行20%的射線檢測，考慮其筒體材料強度較高，組焊在空中進行、焊接操作環(huán)境溫度低等不利條件，從提高產(chǎn)品質(zhì)量可靠性角度出發(fā)，對該焊縫采取了擴大檢測比例手段，即整條焊縫進行100%的射線檢測，二級合格[3]，確保獲得高質(zhì)量的焊縫。焊后經(jīng)檢測：焊縫一次合格率100%；復測塔體直線度，抽提蒸餾塔（204-C-1001）的直線度小于7 mm；溶劑回收塔（204-C-1002）的直線度小于10 mm，均符合標準要求的小于30 mm的規(guī)定。塔設(shè)備現(xiàn)場組焊質(zhì)量合格。次年兩臺設(shè)備又進行了水壓試驗，全部一次合格。至此順利完成現(xiàn)場組焊設(shè)備的安裝任務(wù)。

6 結(jié)束語

通過抽提蒸餾塔和溶劑回收塔兩臺設(shè)備的分段制造、現(xiàn)場組焊，及其安裝后各項測量參數(shù)和檢驗結(jié)果，得出：依托先進、可靠的施工技術(shù)，并運用科學的質(zhì)量管理方法，通過二者的有機融合和相

互促進，是提高工程質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

參考文獻：

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[4] GB20236-2011 現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范[S]：14-21

[5] 王桂杰，劉晶，等 .提高設(shè)備基礎(chǔ)墊鐵安裝精度的方法[J].當代化工， 2016 （9）：2158-2161.