離心式壓縮機(jī)無(wú)應(yīng)力配管施工技術(shù)

劉智忠，鄒少杰

（1.中國(guó)石油天然氣第六建設(shè)有限公司，廣西桂林 541004；2.西安石油大學(xué)，陜西西安 710300）

0 引言

隨著天然氣長(zhǎng)輸管道的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外壓縮機(jī)組數(shù)量與日俱增且規(guī)格各異，為保證機(jī)組運(yùn)行安全，所有離心式壓縮機(jī)組進(jìn)出口管線必須實(shí)行無(wú)應(yīng)力連接。以某壓氣站DR 燃驅(qū)壓縮機(jī)組為例，分析壓縮機(jī)無(wú)應(yīng)力配管施工技術(shù)及配管應(yīng)力對(duì)壓縮機(jī)組運(yùn)行的影響。

1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求

（1）自由狀態(tài)下允許法蘭同心度偏差≤0.2 mm。

（2）自由狀態(tài)下允許法蘭平行度偏差≤0.05 mm。

（3）配對(duì)法蘭面在自由狀態(tài)下的間隙≤墊片厚度+0.3 mm（6.3 mm）。

（4）壓縮機(jī)殼體徑向位移≤0.02 mm。

（5）壓縮機(jī)殼體軸向位移≤0.02 mm。

2 施工工藝

壓縮機(jī)無(wú)應(yīng)力配管施工即是在與壓縮機(jī)本體相連管線組對(duì)、焊接及正式支撐安裝過(guò)程中，其對(duì)精對(duì)中后壓縮機(jī)組機(jī)體產(chǎn)生的影響在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。采用正確合適的施工方案，配合高標(biāo)準(zhǔn)的要求，才能保證在壓縮機(jī)組進(jìn)出口管線安裝完成后，壓縮機(jī)組機(jī)體在自由狀態(tài)下不受任何外在應(yīng)力影響。

2.1 管道組對(duì)

（1）管道組對(duì)與焊接質(zhì)量是避免壓縮機(jī)組產(chǎn)生附加應(yīng)力的關(guān)鍵，因此管道焊口組對(duì)必須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行，保證組對(duì)完成后管道水平、垂直度在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，才能避免因管道連接導(dǎo)致壓縮機(jī)組在自由狀態(tài)下產(chǎn)生附加應(yīng)力。

（2）水平管道安裝如圖1 所示，焊口5 與壓縮機(jī)壓縮機(jī)入口短節(jié)法蘭1 間管段為封閉管段，焊口5 以前管段為自由管段。封閉管段必須在自由管段安裝合格、機(jī)組精對(duì)中完成、聯(lián)軸器安裝完成后才能進(jìn)行安裝。

（3）配管時(shí)應(yīng)以與壓縮機(jī)進(jìn)口短節(jié)法蘭2 配對(duì)的法蘭1 為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量前需將法蘭1 與法蘭2 進(jìn)行連接并緊固，計(jì)算管材長(zhǎng)度時(shí)，須將坡口打磨和焊接熱收縮量考慮進(jìn)去。

（4）工藝管道與配對(duì)法蘭1 進(jìn)行點(diǎn)焊前，需對(duì)法蘭1 與法蘭2 間隙、同心度以及平行度實(shí)行三檢制（自檢、監(jiān)理檢查、廠家檢查由監(jiān)理、廠家檢查），避免因單次檢查出現(xiàn)的誤差及設(shè)備原因?qū)е聦?shí)際數(shù)據(jù)超出標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1 水平管道安裝示意

（5）點(diǎn)焊完成后須對(duì)法蘭1 和與其進(jìn)行組對(duì)焊接的直管段的平行度和同心度進(jìn)行復(fù)測(cè)，保證焊接作業(yè)前法蘭間隙、平行度及同心度在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。

2.2 管道焊接

（1）封閉管段最后組對(duì)焊口選擇原則是既能盡量減少無(wú)法參與水壓試驗(yàn)的管段，又可以直觀顯示配管焊接過(guò)程中應(yīng)力對(duì)壓縮機(jī)的影響，便于及時(shí)調(diào)整附加外力直至清除，因此本次作業(yè)選擇圖中焊口1 為施工最終連接口。

（2）焊口1 的組對(duì)焊接為封閉管段最后一道口，其組對(duì)及焊接質(zhì)量將直接影響連接完成后，壓縮機(jī)組在自由狀態(tài)下是否受到附加應(yīng)力影響。

（3）緊固螺栓松掉之前須在圖示位置加設(shè)臨時(shí)支撐，保證焊接前將法蘭1 與法蘭2 緊固螺栓松掉后，法蘭1 不會(huì)因自身重力而下降。

（4）為減小焊接熱應(yīng)力的影響，本次焊接作業(yè)由兩人采用較小電流同時(shí)對(duì)稱進(jìn)行焊接，前三層焊道采用分段退焊法。焊后沿“米”字位置8 個(gè)點(diǎn)或16 點(diǎn)測(cè)量法蘭間隙，進(jìn)行下一道焊接時(shí)先焊法蘭間隙較小位置，依次類推。

（5）焊接過(guò)程中須對(duì)法蘭1 進(jìn)行打標(biāo)檢測(cè)，動(dòng)態(tài)關(guān)注法蘭1與法蘭2 的間距、同心度以及法蘭1 與管段垂直度，發(fā)現(xiàn)變化后采取措施進(jìn)行消除，保證焊接完成后法蘭1 未發(fā)生位移。

3 螺栓緊固

（1）螺栓緊固前，在壓縮機(jī)殼體軸向、徑向設(shè)置百分表進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（2）為保證螺栓緊固質(zhì)量，本次螺栓緊固使用液壓扳手按圖2 所示“米”字形順序緊固，單側(cè)螺栓緊固完成后對(duì)機(jī)體位移進(jìn)行消除，直至機(jī)體位移達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，才能進(jìn)行另一側(cè)螺栓緊固。

（3）螺栓緊固力矩按照廠家要求分4 次進(jìn)行，分別為30%、60%、90%、120%。

（4）螺栓緊固完成后，將進(jìn)出口彈簧支架、耳軸管支架等正式支架安裝完成，并將所有臨時(shí)支架拆除，由專業(yè)人員、廠家及監(jiān)理同時(shí)對(duì)壓縮機(jī)殼體、聯(lián)軸器位移量復(fù)測(cè)。

4 存在的問(wèn)題及解決方案

（1）由于受壓縮機(jī)無(wú)法參與水壓試驗(yàn)的影響，須盡量減少無(wú)法參與水壓試驗(yàn)的管段及焊口，因此在水壓試驗(yàn)前需將除焊口1 之前管段全部安裝完成，并在焊口1 處增加臨時(shí)試壓封頭進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

（2）由于法蘭1 袖管及直管段管材均存在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)橢圓度，可能出現(xiàn)焊口1 對(duì)口過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)邊量超標(biāo)的問(wèn)題，因此在材料入場(chǎng)時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收選擇，對(duì)所有法蘭進(jìn)行全局綜合考慮，選取即在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)又滿足組對(duì)錯(cuò)邊量的管件進(jìn)行組對(duì)。

（3）焊口5 及焊口3 的組對(duì)、焊接質(zhì)量直接影響到焊口1 的組對(duì)，為保證焊口5 及焊口3 的組對(duì)質(zhì)量，作業(yè)過(guò)程中采用精準(zhǔn)的測(cè)量及指示儀器，如紅外線水準(zhǔn)儀等。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)壓氣站燃驅(qū)壓縮機(jī)無(wú)應(yīng)力配管施工過(guò)程的討論與分析，介紹壓縮機(jī)水平方向無(wú)應(yīng)力配管的施工方法。實(shí)踐證明，水平方向壓縮機(jī)無(wú)應(yīng)力配管施工方法，能嚴(yán)格控制壓縮機(jī)水平方向無(wú)應(yīng)力配管施工過(guò)程中的管線組對(duì)、焊接應(yīng)力對(duì)離心式壓縮機(jī)組的影響，包括應(yīng)力引起機(jī)體產(chǎn)生位置移動(dòng)，聯(lián)軸器的同心度降低，運(yùn)行過(guò)程中機(jī)組振動(dòng)幅度超出標(biāo)注規(guī)范要求，以及軸承溫度過(guò)高等問(wèn)題。在某壓氣站壓縮機(jī)安裝過(guò)程中使用該方法，一次性合格完成壓縮機(jī)進(jìn)出口水平方向無(wú)應(yīng)力配管，機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中各項(xiàng)綜合性能指標(biāo)全部合格。

圖2 “米”字形螺栓緊固順序