催化裝置沉降器內(nèi)提升管改造施工工藝

王令強(qiáng)，馬春緯，梁 卓，劉佃松

中國石油天然氣第一建設(shè)有限公司，河南洛陽 471003

以往大慶煉化公司180×104t/a ARGG裝置沉降器“旋分更換”檢修改造，會(huì)采用“開側(cè)門”的方法進(jìn)行提升管更換。此次沉降器內(nèi)提升管更換及內(nèi)件拆裝采用了“揭大蓋”的方法進(jìn)行施工，使用400 t履帶吊車站位在反再框架西側(cè)、分餾塔與兩器樓梯間正前方，400 t履帶吊車選用主臂重桿工況SLDBW（260 t超起配重，超起半徑15 m，98 m桿長(zhǎng)），作業(yè)半徑24 m[1-2]。此次沉降器檢修施工工藝經(jīng)濟(jì)又安全，縮短了檢修施工周期，節(jié)約了施工材料，降低了施工成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

1 沉降器內(nèi)提升管更換施工流程

沉降器內(nèi)提升管更換施工流程如圖1所示。

圖1 沉降器內(nèi)提升管更換施工流程

2 沉降器內(nèi)提升管更換

2.1 沉降器人孔打開

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，業(yè)主通知達(dá)到開孔條件。先打開沉降器最頂部和最底部2個(gè)人孔，等待半小時(shí)后打開其他人孔進(jìn)行降溫冷卻。

2.2 沉降器內(nèi)部隔斷鋪設(shè)

沉降器冷卻后，上汽提蒸汽分布環(huán)內(nèi)部用腳手架搭設(shè)隔斷，將沉降器內(nèi)部上下隔開，清焦和拆除襯里工作可以同時(shí)操作。為保證隔斷的安全性能，隔斷分三層鋪設(shè)，如圖2所示，底層滿鋪鋼跳板，中間層鋪設(shè)厚4 mm花紋板，上層鋪設(shè)阻燃毯；隔斷四周空隙用花紋板和阻燃毯封堵，防止掉落雜物。底層跳板下橫向、縱向水平桿間隔皆為500mm，立桿支撐必須能夠承受襯里重量。

圖2 隔斷搭設(shè)示意

2.3 內(nèi)提升管拆除前的準(zhǔn)備工作

2.3.1 封頭頂部油氣管道拆除

封頭拆除前應(yīng)將頂部油氣管道水平段拆除，并對(duì)垂直段進(jìn)行加固。在沉降器器壁外側(cè)焊接一個(gè)臨時(shí)支撐，與油氣管道垂直段焊接。另外，使用D219 mm×8 mm無縫鋼管連接沉降器和油氣管道立管，管道原有的彈簧支架在溫度冷卻后進(jìn)行限位、支撐加固，同時(shí)拆除油氣管道內(nèi)部襯里2道，寬度約200 mm。油氣管道拆除前，先拆除上部的消音器及其支架，再拆除油氣管道，拆除位置在彎頭斷開處，管道加固及斷開位置如圖3所示。

圖3 油氣管道斷開及加固位置

2.3.2 封頭頂部吊耳安裝

在封頭上對(duì)稱焊接4個(gè)吊耳，封頭吊裝吊耳為40 t級(jí)板式結(jié)構(gòu)，焊接位置如圖4所示。

圖4 封頭吊裝吊耳

2.3.3 沉降器筒體加固

為防止封頭拆除后筒體變形，應(yīng)對(duì)沉降器筒體外部進(jìn)行加固。筒體外圍一圈加固焊接弧板（厚40 mm、寬200 mm、材質(zhì)235B），焊接位置位于封頭焊縫下方1 000 mm，對(duì)應(yīng)內(nèi)部懸掛單旋吊耳中心線處安裝立筋（間距500 mm、厚20 mm，材質(zhì)235B），間斷焊接，隔100 mm焊接200 mm，詳見圖5。封頭內(nèi)部用φ219 mm×8 mm無縫鋼管“米”字型加固，防止封頭變形。

圖5 內(nèi)部焊接吊耳

2.3.4 封頭焊縫襯里拆除

沉降器封頭與筒體間焊道的兩側(cè)襯里拆除（寬度400 mm一圈），沿焊縫切割封頭。

2.3.5 沉降器內(nèi)部吊耳焊接

如圖6所示，每個(gè)單旋正上方封頭和集氣室各焊一個(gè)20 t級(jí)吊耳，每個(gè)單旋對(duì)稱焊接2個(gè)10 t級(jí)吊耳，利用2個(gè)10 t級(jí)倒鏈，一端系掛在單旋正上方的兩個(gè)吊耳上，另一端系掛在單旋上。緩慢切割單旋與集氣室之間的連接，待切斷連接后，利用倒鏈緩慢下放單旋，使單旋最終卡在粗旋方箱和粗旋之間，完成加固固定。在筒體器壁內(nèi)焊接12個(gè)20 t級(jí)吊耳，懸掛12個(gè)10 t級(jí)倒鏈，每?jī)蓚€(gè)倒鏈懸掛在一個(gè)粗旋上，使倒鏈帶上勁，防止重量全部集中在內(nèi)提升管上，待6組單旋全部卡在粗旋方箱和粗旋中間后，拆除單旋正上方倒鏈，封頭拆除后，把單旋分組吊出。

圖6 沉降器外壁加固

2.3.6 封頭拆除

待單旋固定完畢后，切割封頭，為保證設(shè)備的穩(wěn)定及安全等因素[3]，預(yù)留4處（每處長(zhǎng)100 mm）不切割，待吊車受力后，割掉沉降器封頭與筒體連接焊道的剩余部分，使用400 t履帶吊車將封頭平穩(wěn)吊至地面（見圖7）。為便于封頭切割處坡口打磨，將封頭用型鋼墊起，高度500 mm，同時(shí)安裝新增的6組升氣管。

圖7 封頭拆除

2.3.7 單旋、料腿拆除

將沉降器內(nèi)單懸、料腿按照分段拆除位置拆除襯里并切割，對(duì)稱用400 t履帶吊車逐根拆除，見圖8。

圖8 單旋、料腿拆除

2.3.8 粗旋拆除

先在粗旋下部使用H型鋼進(jìn)行加固，在粗旋上對(duì)稱安裝焊接6個(gè)20 t級(jí)板式吊耳，選用2根φ65 mm×22 m的鋼絲繩掛在吊耳上，吊車起鉤，使鋼絲繩受力（如圖9所示），當(dāng)粗旋與內(nèi)提升管拉桿完全被切割開后，400 t履帶吊車先將粗旋吊起200 mm，觀察各部分受力情況，確定一切正常后，開始正式起吊（見圖10）。

圖9 粗旋拆除前

圖10 起吊過程

2.4 內(nèi)提升管拆除

舊的內(nèi)提升管拆除前，拆除與沉降器內(nèi)壁相連接的4圈汽提擋板及上汽提蒸汽分布環(huán)。拆除安裝焊接吊耳位置襯里4塊，每塊600 mm×600 mm，安裝焊接20 t級(jí)吊耳，分段位置襯里拆除2道環(huán)縫，寬200 mm，襯里形式為內(nèi)、外各20 mm厚的高耐磨襯里。舊內(nèi)提升管分兩段進(jìn)行拆除，分段拆除數(shù)據(jù)見表1。

表1 內(nèi)提升管分段拆除數(shù)據(jù)

上段內(nèi)提升管與分配器整體拆除（見圖11），焊接吊耳2個(gè)，拆除完畢后保留分配器，分配器利舊；下段內(nèi)提升管與2#、4#、6#、8#層汽提擋板整體拆除（見圖12）。

圖11 上段內(nèi)提升管拆除

圖12 下段內(nèi)提升管拆除

2.5 新內(nèi)提升管安裝

新內(nèi)提升管總長(zhǎng)27331 mm，以47 271 mm標(biāo)高處為界；上段筒體材質(zhì)為06Gr19Ni10，該段筒體上龜甲網(wǎng)和襯里擋環(huán)等都采用06Gr19Ni13；下段筒體材質(zhì)為15GrMoR，該段筒體上龜甲網(wǎng)和襯里擋環(huán)等采用06Gr13。上、下兩段筒體襯里采用Y型錨固釘進(jìn)行過渡，長(zhǎng)度為200 mm。新內(nèi)提升管分兩段安裝，分段數(shù)據(jù)見表2。

表2 新內(nèi)提升管分段數(shù)據(jù)

內(nèi)提升管下段與2#、4#、6#、8#汽提擋板在地面進(jìn)行預(yù)制、焊接及熱處理。鋪設(shè)10 m×10 m預(yù)制平臺(tái)，下面用鋼管或H型鋼找正，上面鋪20 mm厚鋼板，利用轉(zhuǎn)動(dòng)胎具組裝汽提擋板，組對(duì)完一圈擋板后測(cè)量周長(zhǎng)及橢圓度，安裝焊接加固及防變形設(shè)施，分段完成焊縫焊接，焊接完成后再測(cè)量周長(zhǎng)及橢圓度。反轉(zhuǎn)過程使用吊車配合，下段提升管和汽提擋板組對(duì)形式如圖13所示。

圖13 下段提升管和汽提擋板組對(duì)示意

新的內(nèi)提升管采用平衡梁進(jìn)行吊裝，分段安裝順序如圖14所示。

圖14 新內(nèi)提升管分段安裝

（1）將器壁原汽提擋板位置打磨光滑至露出金屬光澤，再安裝沉降器內(nèi)壁上的4圈汽提擋板（1#、3#、5#、7#）。

（2）調(diào)整架子，焊接上下兩側(cè)焊道。

（3） 安裝1#、3#、5#、7#汽提擋板上的襯里擋板，每圈擋板安裝上、下兩圈襯里擋板。

（4）原有提升管切割打磨后，組對(duì)新提升管時(shí)采用4根φ219 mm×8 mm的無縫不銹鋼管與器壁間進(jìn)行臨時(shí)支撐加固，復(fù)測(cè)安裝尺寸合格后再進(jìn)行組對(duì)、焊接。

（5）焊道無損檢測(cè)、熱處理，熱處理作業(yè)不得間斷，作業(yè)期間內(nèi)提升管在受熱狀態(tài)下不得進(jìn)行其他部件安裝。

（6）上汽提蒸汽分布環(huán)、中汽提蒸汽分布環(huán)安裝及焊接。

（7）第二段內(nèi)提升管安裝、焊接，焊接前與步驟（3）相同，對(duì)上口進(jìn)行臨時(shí)支撐加固。

（8）焊道無損檢測(cè)、熱處理。

（9）提升管拉桿安裝、焊接。

（10）上段內(nèi)提升管安裝、焊接，焊接前與步驟（3）相同，對(duì)上口進(jìn)行臨時(shí)支撐加固。

第 2#、4#、6#、8#汽提擋板與第 1#、3#、5#、7#汽提擋板半徑方向間隙為40 mm，只有保證兩者的橢圓度不超差并控制焊接變形才能保證下段內(nèi)提升管整體安裝。

在恢復(fù)安裝過程中，針對(duì)料腿、翼閥重量輕、數(shù)量多的情況，決定將內(nèi)提升管上段和6組料腿、6個(gè)翼閥、內(nèi)提升管內(nèi)外搭設(shè)架桿捆綁式綜合吊裝，見圖15。

圖15 翼閥、內(nèi)提升管內(nèi)外搭設(shè)架桿捆綁式綜合吊裝

2.6 新內(nèi)提升管安裝及熱處理

2.6.1 新內(nèi)提升管安裝

新內(nèi)提升管焊接應(yīng)采用Incoloy182型焊條，且焊縫應(yīng)進(jìn)行100%射線檢測(cè)，射線檢測(cè)按JB 4730.2—2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》進(jìn)行，Ⅱ級(jí)合格，射線透照質(zhì)量不低于AB級(jí)。

內(nèi)提升管15GrMoR部分施工完畢后，進(jìn)行整體消除應(yīng)力的熱處理。

提升管應(yīng)與設(shè)備同心，其偏差≤5 mm，設(shè)備總長(zhǎng)度偏差≤15 mm，筒體直線度偏差≤5 mm。

內(nèi)提升管現(xiàn)場(chǎng)組焊、安裝按SH/T 3504—2009《催化裂化裝置反應(yīng)再生系統(tǒng)設(shè)備施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》[5]進(jìn)行檢查和驗(yàn)收。

2.6.2 新內(nèi)提升管熱處理

熱處理采用“外加熱內(nèi)外保溫電加熱法”熱處理工藝施工。

加熱器的布置采用規(guī)格860mm×300mm/10kW的加熱帶10片均勻布置于環(huán)縫外側(cè)，加熱器通過鐵絲串聯(lián)起來，加熱器加熱范圍應(yīng)覆蓋焊縫、熱影響區(qū)及母材，最小加熱寬度為焊縫最大寬度兩側(cè)各加50 mm，見圖16。

圖16 電加熱器的固定

測(cè)溫點(diǎn)布置：內(nèi)提升管分段處母材厚20 mm，焊縫長(zhǎng)度6 154.4 mm（環(huán)焊縫直徑φ1 940 mm），采用7個(gè)測(cè)溫點(diǎn)控溫，保證每個(gè)加熱帶有一個(gè)熱電偶，熱電偶均勻設(shè)置在筒體內(nèi)部，要固定牢固并保證其接觸良好。

保溫材料的敷設(shè)：在環(huán)焊縫內(nèi)外側(cè)各敷設(shè)2層硅酸鋁保溫棉，保溫層厚度100 mm、寬度800 mm。保溫材料的固定：在外側(cè)利用8#鐵線捆綁固定，在內(nèi)側(cè)利用定位塊、25 mm×4 mm扁鋼及8#鐵線牢固捆扎。保溫層應(yīng)牢固固定，在熱處理過程中不得脫落。

熱處理工藝及參數(shù)應(yīng)符合規(guī)范[4,6]要求。

2.7 內(nèi)件及封頭回裝

（1）粗旋回裝：利用400 t履帶吊車將6組粗旋按拆除順序逆向施工，每個(gè)料腿使用12 mm厚不銹鋼擋板及φ168 mm×7 mm無縫不銹鋼管6根（1.5 m/根）進(jìn)行臨時(shí)加固，粗旋安裝焊接牢固后，安裝好支撐件。

（2）單旋回裝：將單旋按原位置固定在粗旋與方箱之間，準(zhǔn)備回裝封頭。

（3）封頭回裝：沉降器頂封頭回裝，焊縫采用J427焊條，環(huán)縫焊接后進(jìn)行100%UT檢測(cè)，I級(jí)合格；另外進(jìn)行20%RT復(fù)檢，II級(jí)合格。

（4）利用倒鏈回裝6個(gè)料腿，同時(shí)更換6個(gè)翼閥。

（5）完善內(nèi)件焊接，恢復(fù)防焦格柵，恢復(fù)破壞的襯里。

3 結(jié)束語

此次180×104t/a的ARGG裝置沉降器采用“揭大蓋”的方法進(jìn)行施工，大幅縮短了改造工期，減少了高空作業(yè)，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，質(zhì)量控制點(diǎn)達(dá)標(biāo)且投產(chǎn)一次成功。本文所述沉降器檢修施工安裝方法與經(jīng)驗(yàn)可為同類工程提供參考。