特大型空分裝置高壓蒸汽管道施工技術(shù)分析

羅浩

摘 要： 本文通過簡要地介紹特大型空分裝置高壓蒸汽管道安裝的技術(shù)要求，簡述汽輪機驅(qū)動的空分裝置鉻鉬合金管道的施工技術(shù)要點，希望對類似汽輪機驅(qū)動的空分裝置施工起到一定的借鑒和參考作用。

關(guān)鍵詞： 空分裝置;鉻鉬合金;蒸汽管道

【中圖分類號】TK269+.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-3733（2020）08-0180-01

引言：和傳統(tǒng)的空分裝置由電動機為空壓機和增壓機提供動力相比，通過由蒸汽驅(qū)動的汽輪機為空壓機和增壓機提供動力將顯著降低空分裝置的生產(chǎn)成本，但由此也使此類空分裝置在建設(shè)過程中的安裝工藝更加復(fù)雜，使空分裝置在常規(guī)的以氮、氧為主要介質(zhì)的合金管道中加入了新的高溫高壓蒸汽介質(zhì)的鉻鉬合金管道，由此而來的新工藝的安裝將大大的區(qū)別于傳統(tǒng)空分的安裝程序，新增的高溫高壓蒸汽動力管道同時也增加了裝置的危險源。為此分析總結(jié)蒸汽動力管道的施工工藝將極大地豐富空分裝置的安裝工法。本文主要簡述了空分裝置高壓蒸汽動力管道安裝的工藝要點。

1 概述

大連恒力空分裝置位于大連長興島恒力石化廠區(qū)內(nèi)，是6*80000Nm3/h的特大型空分集群，本項目通過汽輪機為壓縮機和增壓機提供動力，高溫高壓蒸汽管道設(shè)計壓力最高達14MPa，設(shè)計溫度525℃，管道尺寸最大為610*58mm。管道材質(zhì)為12Cr1MoVG，部分法蘭材質(zhì)為12Cr2Mo，汽輪機入口法蘭材質(zhì)為P91高合金。面對材質(zhì)多樣、大口徑厚壁的高溫高壓蒸汽合金管道，如何有效的保證安裝質(zhì)量將是施工的重中之重，也是裝置安全運行的必要條件。經(jīng)過對現(xiàn)場施工出現(xiàn)的情況進行總結(jié)歸納，本項目梳理出施工過程中需重點關(guān)注的幾類問題，需要嚴格按照規(guī)范要求施工，才能確保蒸汽管線的安全穩(wěn)定運行。

2 蒸汽管道進場驗收、噴砂除銹及下料要求

蒸汽管道因輸送高溫高壓蒸汽，危險性高，對管道材質(zhì)提出了嚴格的要求，管道進場需對管道外觀尺寸進行驗收，及時組織第三方檢測機構(gòu)對管道材質(zhì)進行光譜分析并進行表面磁粉或滲透檢測，表面硬度值檢驗，檢測合格后出具檢測報告。到場的蒸汽合金鋼管道驗收合格后，為減少汽輪機沖轉(zhuǎn)前管道的蒸汽吹掃時間，需對管道內(nèi)壁進行噴砂除銹處理，清除內(nèi)壁管道雜質(zhì)，縮短吹掃時間。管道噴砂除銹合格后，需對管道進行下料處理，為保證坡口質(zhì)量，合金管道的坡口采用帶鋸進行機械切割，并用坡口機切削坡口，消除了可能出現(xiàn)的裂紋，將管道對接間距控制在最佳的范圍，最大程度的保證焊接質(zhì)量。

3 蒸汽管道焊接工藝要求

管道在焊接前需對相應(yīng)的母材做焊接工藝評定，本項目采用的蒸汽管道材質(zhì)為鉻鉬合金，需要的對應(yīng)焊接工藝評定有12Cr1MoVG同材質(zhì)焊接，12Cr2Mo同材質(zhì)焊接，12Cr1MoVG與12Cr2Mo相焊，12Cr1MoVG與P91相焊。相應(yīng)的焊接工藝評定需符合《承壓設(shè)備焊接工藝評定》材質(zhì)與壁厚的覆蓋要求。出具焊接工藝評定報告后，需根據(jù)報告內(nèi)容編制焊接工藝卡以指導(dǎo)焊工進行焊接作業(yè)。作業(yè)前需對焊工進行詳盡的技術(shù)交底，焊接過程中焊接工程師和監(jiān)理工程師需實時檢查焊工所用焊材是否與焊接工藝卡所用焊材一致，檢查焊接過程中加溫措施是否到位。其中重點為12Cr1MoVG低合金與P91高合金材質(zhì)焊接，對比國內(nèi)外既有的焊接技術(shù)分析，項目采用的焊材為P91材質(zhì)，焊接方式為氬電聯(lián)焊，施工中采用提前預(yù)制的方式將該部分焊口焊接完成，以控制焊接質(zhì)量.對于項目中大量的大口徑厚壁管道，需采用雙人對稱焊接的方式進行作業(yè)，防止焊接變形。

4 管道焊接及熱處理技術(shù)要求

作為鉻鉬合金管道，焊前預(yù)熱和焊后熱處理是保證焊接質(zhì)量的重要條件，所以，在焊前需利用加熱帶對組隊好的焊口進行焊前預(yù)熱，以達到焊接前需要的溫度區(qū)間，并在施焊的過程中利用測溫槍對焊點前方100mm的距離進行測溫，實時監(jiān)測焊接過程中的溫度控制。焊接完成后需及時進行350℃的后熱或直接加溫進行焊后熱處理，按照焊接熱處理規(guī)范要求設(shè)置準確升溫速率、降溫速度等熱處理參數(shù)，加熱到指定溫度進行焊后熱處理。文保持熱處理的穩(wěn)定性，控制施工過程中可能出現(xiàn)的作業(yè)人員變動及熱處理參數(shù)的錯漏，熱處理過程中DN600的管道熱處理參數(shù)設(shè)置為同一個數(shù)值，DN600-DN300管道焊縫的熱處理參數(shù)設(shè)置為統(tǒng)一數(shù)值。DN100以下管道在做好預(yù)熱和后熱的情況下可不進行焊后熱處理。同時熱處理作業(yè)應(yīng)盡量安排在夜間進行加溫，以避免熱處理對白天施工作業(yè)的影響，提高工作效率。

5 管道支架安裝要求

作為高溫高壓蒸汽動力管道，支架的選用應(yīng)嚴格按照考慮保溫和熱膨脹的要求，所以在設(shè)計單位設(shè)計支架后，施工單位需及時檢查各型支架是否符合設(shè)計規(guī)范和現(xiàn)場實際安全運行需求，相關(guān)支架需嚴格做好保溫?；瑒雍拖尬恢Ъ軆?yōu)先選用聚氨酯蛭石保溫支架。固定支架也需要設(shè)置隔熱層，所以在焊接的管托下方設(shè)置一層保溫棉，四個角用高強螺栓固定，以保證固定支架的剛度需求的同時，將熱量盡可能的隔離在保溫層之外。同時，在蒸汽吹掃前及時根據(jù)支架數(shù)據(jù)表確認好每一個支架的位移量，檢查支架焊接是否牢固，在吹掃過程中及時檢查出現(xiàn)的問題，對出現(xiàn)問題的支架與設(shè)計人員及時溝通，提出有效的解決方案予以處理。若發(fā)現(xiàn)支架變形等缺陷影響到了管道的安全吹掃，需立即停止吹掃，對相關(guān)支架予以加固處理后繼續(xù)進行吹掃。確保蒸汽管道的安全穩(wěn)定運行是施工的重中之重。

6 管道吹掃后安裝及黃金口焊接要求

蒸汽管道在吹掃合格后，對未吹掃的管段采用噴砂除銹的方式消除內(nèi)壁雜質(zhì)，經(jīng)檢查合格后予以安裝。將帶法蘭管段與汽輪機入口法蘭進行無應(yīng)力對中后，用臨時剛性支架將管段固定，焊口預(yù)留焊接變形余量，對黃金焊口予以焊接。焊接完成后拆除臨時支架，通過調(diào)整相應(yīng)正式支架，確保汽輪機入口法蘭垂直度和同心度符合設(shè)備廠家要求。

綜上所述，特大型空分裝置蒸汽管道的安裝需要充分認識其蒸汽介質(zhì)高溫高壓的危險特性。在空分裝置常見危險源為涉氧管道的情況下加入了另一重大危險介質(zhì)。為此在施工過程中經(jīng)過經(jīng)驗總結(jié)，重點論述了以上五項需重點關(guān)注的技術(shù)要點，以豐富空分裝置安裝的施工技術(shù)總結(jié)，引導(dǎo)大家準確認識空分裝置蒸汽動力管道安裝的重難點，提高施工技術(shù)人員對關(guān)鍵工序的認識程度，從關(guān)鍵工序上予以重視，確保蒸汽管道施工質(zhì)量，使空分裝置得以安全穩(wěn)定運行。