內管焊縫隱蔽型夾套管安裝施工技術

江 洋

廣西建工集團第二安裝建設有限公司 廣西 柳州 545006

1 夾套管簡介

夾套管是指由內管（主管）和外管組成的具有雙層套管結構的管路。套管間的空隙供熱流體循環(huán)以提升和維持內管中流動介質的溫度，在石油化工生產中被廣泛應用。夾套管道的形式主要有內管焊縫隱蔽型與內管焊縫外露型兩類，內管焊縫隱蔽型的內管焊縫均被外管所包覆，而內管焊縫外露型則將內管的焊縫暴露在外，沒有被外管包覆。內管焊縫隱蔽型夾套管安裝比內管焊縫外露型和一般管道安裝工藝復雜得多，質量要求高。若施工工藝不當，很容易造成內管泄漏，在外管已完全封閉的情況下，很難查找泄漏點，返工造成的損失非常大，若投產后出現(xiàn)泄漏，損失更不可估量。本文介紹一種夾套管施工技術，施工工藝先進合理，施工進度快，質量好，很好地解決了內管焊縫隱蔽型夾套管的施工難題。

2 內管焊縫隱蔽型夾套管簡介

內管焊縫隱蔽型夾套管的組成元件除了內管、外管、內外管管件、法蘭、閥門外，還有為使內外管之間的間距保持均勻的定位塊，以及為聯(lián)通各夾套中熱流體的聯(lián)絡管[1-2]。為了達到把內管“封裝”在外管內的目的，本施工技術首先將內管安裝好，同時在內管外壁按要求合理地焊接定位塊，并在內管焊接連接完成前套上長度合適的外管直管段，然后對外管管件（包括剖切彎頭、剖切三通、剖切大小頭、剖切調整半管等）使用剖切安裝工藝（圖1），遵循一定的安裝工藝順序進行組焊，完成外管封閉，最后安裝聯(lián)絡管等其他附件。內管焊縫隱蔽型夾套管安裝復雜，安裝前對管線進行深化設計，既保證安裝過程有條不紊，提高工效，避免錯漏和不必要返工，又使關鍵安裝工序得到有效把控，提高安裝質量。

圖1 剖切法安裝工藝

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 主要施工工藝流程

施工準備→材料、驗收→內、處管下料→內管安裝定位塊→在內管上套裝外管→內管組對、焊接→內管焊接檢驗→內管強度試驗與吹掃→外管組對、焊接、檢驗→套管強度試驗及吹掃

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

施工前熟悉施工圖紙，根據現(xiàn)場條件（建筑物位置、周圍管線和設備、已購買管材長度等）對管線系統(tǒng)進行深化設計，精心安排如何分段預制，如何確定外管直管段長度，如何布置定位塊，如何布置外管剖切管件焊縫位置等，并明確安裝順序、質量要求、施工注意事項；準備好施工方案，做好技術交底工作；施工人員準備，包括經考試合格的焊工；準備好施工機具，如電焊機、切割機、X射線探傷機等；根據材料計劃，準備好管材、焊條、氧氣、乙炔等。

3.2.2 材料驗收

化工管道對材質要求很高，管道材料驗收重點把好材質關，相同材質但牌號不同的管道必須標記清楚，分別堆放，以免誤用。內管質量對管路系統(tǒng)影響很大，材料驗收和安裝前必須認真檢查，避免選用有裂紋、砂眼等缺陷的管道。

3.2.3 內、外管下料

根據深化設計圖紙，對內、外管分段切割下料。深化設計除了考慮現(xiàn)場條件外，還考慮將焊逢減少到最低限度。由于夾套管安裝復雜，夾套管安裝優(yōu)先于其他管路系統(tǒng)安裝。內、外管在現(xiàn)場分段預制，預留調整段以50～100mm為宜。對坡度、支吊架位置、焊縫布局、檢測點開孔等進行綜合考慮。設計的外管段比相應的內管段短100mm左右，并適當分段，以使所有內管焊縫外露，方便內管焊縫探傷、壓力試驗等。短了100mm的外管最后通過安裝剖切調整半管補償。

3.2.4 定位塊設置和安裝

定位塊為扁鋼，焊接在內管外壁，與內管材質相同，長度為40mm；套管外徑≤50mm的，使用厚4mm厚鋼板制作，套管外徑＞50mm的，使用厚6mm鋼板制作；定位塊與外管內壁間距為1.0～1.5mm（圖2）。

圖2 定位塊的設置

合理的定位塊安裝可避免內、外管熱脹冷縮的不同導致的管道破壞。內管流體與夾套熱流體溫差、管徑大小、管道長度與內外管熱脹冷縮差值成正比，應提高定位塊制作安裝精度（包括尺寸和位置精度），適當加大定位塊與外管內部間隙，采取合理的焊接措施減少焊縫收縮（包括外管焊接和定位塊焊接）。深化設計文件，根據經驗數(shù)據對不同位置的定位塊安裝要作出詳細的指導[3-5]。

定位塊平行于管道軸向，不影響外管介質的流動和管子的熱位移。管件（彎頭、三通、異徑管等）兩端設置定位塊，定位塊離管件接口約100mm，以達到內外管件同心的目的。定位塊組的間距見表1。

表1 定位塊組間距

定位板焊接注意事項：定位板角焊縫采用小電流、快焊速的焊接工藝，防止內管燒穿。由于定位塊位于內、外管之間，內管試壓檢驗時不外露，焊接不當會損傷內管，損傷導致試壓時泄漏很難發(fā)現(xiàn)。根據合理的定位塊焊接方案，認真施焊，可避免大損失。

定位塊安裝好后，內管焊接前，將外管套接在內管上。

3.2.5 內管組對焊接和支吊架安裝

根據深化設計圖紙對內管進行預制，預制的同時應套上外管的直管段，并注意檢查外管直管段，不能妨礙對內管焊縫的射線探傷和壓力試驗。

在安裝現(xiàn)場將預制好的管段組對，此時管道支吊架已安裝好，由于夾套管依靠外管固定在支吊架上，因此在內管安裝過程中，管道系統(tǒng)的支撐是由臨時支架進行固定的，直到內管的強度試驗結束后，才能在外管上安裝正式支架。臨時支架設置原則是：支撐點的位置合適、臨時支撐不損傷內管、臨時支架的位置盡量不影響外管的安裝。

3.2.6 內管檢驗試驗

內管檢驗試驗包括射線探傷和壓力試驗。

1）焊縫射線探傷。內管安裝完成時所有內管焊縫均外露，只有沒有焊縫的部位被外管直管段封套。由于生產中內管發(fā)生泄漏后果嚴重，查找泄漏點和維修十分困難，所以內管焊接質量要求很高，焊縫射線探傷比例大，重要介質管道探傷率為100%。對于碳鋼管，內管焊接φ≤50mm時采用全氬弧焊，φ＞50mm時采用氬弧焊打底、手工電弧焊蓋面的焊接方法，以保證焊縫質量。

2）內管的試驗壓力按管內和管外的設計壓力較大者的1.5倍確定。

3.2.7 夾套管彎頭安裝

內管采用整體沖壓彎頭，外管采用兩半剖切彎頭（將成品沖壓彎頭剖開）。市面上的沖壓彎頭曲率半徑一般小于2D（D為管徑），由于幾何外形的原因，內、外管彎頭曲率半徑不能一樣，否則內、外管夾套間隙不均勻，推薦內管彎頭曲率半徑R為1.5D，外管彎頭曲率半徑R為D。但R≥3D的時候，內、外管彎頭采用相同曲率半徑。

3.2.8 夾套管三通安裝

1）夾套管外管三通剖切形式有橫切和縱切2種（圖3）。

圖3 夾套管外管三通剖切形式

2）不管剖切彎頭，還是剖切三通，剖切時，需先畫切割線并由技術好的師傅施工，切割縫盡量細直，否則影響三通焊接復原后的幾何外形。

3）注意事項：內外管的彎頭、三通安裝好后都應對中，不偏移（通過在管件兩端設置定位塊定位的辦法）。

3.2.9 夾套管異徑管安裝

夾套管變徑時，可選用標準的沖壓異徑管件。為了避免內、外管不均勻熱膨脹對管道的破壞，內管的異徑管與外管的異徑管的大口端需錯開距離，距離約為50mm（圖4）。

圖4 夾套管異徑管安裝要求

3.2.10 儀表口、頂部放空口和底部排液口的安裝

在內管挖孔焊接儀表管件或三通（在安裝儀表或三通的部位留長約200mm不套外管），待試壓等檢驗完畢后，安裝兩半剖切外套短管（圖5）。

圖5 儀表口、放空口、排液口安裝

3.2.11 法蘭安裝

一般采用夾套管專用法蘭，若采用普通平焊法蘭，大小頭的位置以不妨礙法蘭連接螺栓拆裝為宜（圖6）。

圖6 普通平焊法蘭安裝示意

3.2.12 外管安裝

1）夾套內熱流體與外界的連通通過聯(lián)絡管，聯(lián)絡管管徑往往很小，容易堵塞，為保證夾套內干凈無異物，外管最后一個焊口進行封閉焊接前，要將夾套間用壓縮空氣清理干凈，并采用氬弧焊進行第1道封底焊，以保證清潔度。

2）安裝外管的剖切管件（剖切彎頭、剖切三通、剖切異徑管等）或剖切半管時，縱向焊縫要易于檢驗。

3.2.13 聯(lián)絡管的安裝

1）夾套管安裝基本結束后，在保溫工作之前，進行聯(lián)絡管安裝。

2）水平夾套管上連通管安裝時，應注意管路排放流暢，防止積液，避免堵塞通路。

3）根據夾套內的熱媒流體的不同，采用不同的聯(lián)絡管接法，一般氣體高進低出，液體低進高出。

4）夾套管的長度確定。由于熱媒流體在流動中熱量降低，同時沿程（以及局部）阻力導致的壓力損失增大，管中流速就會下降，內、外管層之間的傳熱效果隨之下降。所以夾套管的長度不能太長，安裝過程中要嚴格按設計圖分節(jié)安裝。

5）聯(lián)絡管可和夾套外管一起試壓。

3.2.14 套管壓力試驗

夾套管套管的試驗壓力按套管設計壓力的1.5倍確定。

4 結語

本夾套管安裝施工技術對于提高施工效率，降低施工成本，并且保證管線系統(tǒng)日后的安全穩(wěn)定運行，減少維護成本起到很大作用，在石油化工領域有廣闊的應用前景。