Lummus CATOFIN 工藝丙烷脫氫裝置高溫管道施工技術(shù)要點(diǎn)

王 璐

中石化第十建設(shè)有限公司 山東青島 255600

Lummus CATOFIN 工藝丙烷脫氫高溫管道，主要是用于反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)物料進(jìn)出、催化劑再生和反應(yīng)器內(nèi)廢氣排放的熱力管道，具體如表1 所示。

表1 高溫管道情況一覽表

1 反應(yīng)器的二次找正

5 臺(tái)反應(yīng)器進(jìn)出口處5 條集合管的膨脹節(jié)型式均為SLOTTED HINGE 自由型補(bǔ)償軸向和角向位移膨脹節(jié)。鉸鏈板安裝方向：鉸鏈板在管道東西兩側(cè)，鉸鏈板面平行于“XOZ”面,要求集合管安裝時(shí)只能有垂直方向的誤差，不能有水平方向的誤差；反應(yīng)器進(jìn)出口管口與集合管三通中心偏差需要依靠連接立管進(jìn)行調(diào)整，立管安裝中心偏差應(yīng)＜25mm。

2 管道預(yù)制

（1）預(yù)制段劃分時(shí)需要考慮膨脹節(jié)不能承受較大的徑向拉力或壓力，一般情況下膨脹節(jié)僅能一側(cè)與管子或管件連接成一個(gè)預(yù)制件。

圖1 高溫管道（烴入口）膨脹節(jié)安裝方位示意圖

（2）反應(yīng)器的進(jìn)出口立管直接與設(shè)備出口反應(yīng)器特閥連接。反應(yīng)器特閥與集合管距離較小，集合管和反應(yīng)器特閥均不可調(diào)整，需要按照實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)調(diào)整預(yù)制段尺寸。

（3）管子的長(zhǎng)度應(yīng)與圖紙尺寸一致，管子兩端均自帶坡口，所有的管件、膨脹節(jié)均應(yīng)自帶坡口。所有的管子開(kāi)孔和支管臺(tái)安裝均應(yīng)在制造廠(chǎng)內(nèi)完成。

（4）固定口盡量選擇在有預(yù)制段安裝操作空間的位置，避免安裝時(shí)因操作位置受限影響焊接質(zhì)量。

（5）所有預(yù)制段應(yīng)按照分段要求進(jìn)行編號(hào)，注明預(yù)制段所在的管線(xiàn)編號(hào)、重量、外形尺寸和調(diào)整余量等信息。

圖2 為反應(yīng)器再生空氣出口管線(xiàn)安裝示意圖。

圖2 反應(yīng)器再生空氣出口管線(xiàn)安裝示意圖

3 管道安裝

3.1 特閥安裝

（1）安裝前分別對(duì)反應(yīng)器進(jìn)出口管嘴法蘭環(huán)槽和特閥法蘭環(huán)槽進(jìn)行密封面與金屬環(huán)墊接觸線(xiàn)檢查，當(dāng)金屬環(huán)墊在密封面上轉(zhuǎn)動(dòng)45°后，接觸線(xiàn)不得有間斷現(xiàn)象。

（2）特閥吊裝時(shí)應(yīng)使用廠(chǎng)家設(shè)置的正式吊點(diǎn)，不得在除正式吊點(diǎn)以外的任何位置設(shè)置臨時(shí)吊點(diǎn)，并且吊裝過(guò)程中應(yīng)保證特閥水平。

（3）特閥和反應(yīng)器進(jìn)出口法蘭螺柱應(yīng)能在螺栓孔中順利通過(guò)，法蘭螺栓對(duì)稱(chēng)把緊后，檢查法蘭密封面間的平行度應(yīng)≤1.0mm/ m。

3.2 預(yù)制管段安裝及封閉段調(diào)整

（1）反應(yīng)器再生空氣出口集合管位于7m 層平臺(tái)以下，可以在地面管墩上方鋪設(shè)臨時(shí)導(dǎo)軌，利用鋼制托盤(pán)小車(chē)將預(yù)制管道倒運(yùn)至安裝區(qū)域，配合倒鏈進(jìn)行組對(duì)焊接。

（2）集合管由北向南依次組對(duì)安裝，以RA- 001 管道中心標(biāo)高為基準(zhǔn)，組對(duì)一段調(diào)整一段，并將預(yù)應(yīng)力組合件之間的集合管整體墊高至設(shè)計(jì)標(biāo)高。待立管組對(duì)焊接完畢后，拆除相應(yīng)臨時(shí)墊高支撐。

（3）立管安裝前要進(jìn)行實(shí)測(cè)實(shí)量，對(duì)立管兩端進(jìn)行修整，確保立管安裝時(shí)處于自由狀態(tài)，并且要采用對(duì)稱(chēng)焊接以減小焊接過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力。

（4）待立管處垂直浮動(dòng)安裝調(diào)整完畢后，卸下特閥下部法蘭螺柱，在自由狀態(tài)下所有的螺柱應(yīng)能在螺栓孔中順利通過(guò)。

圖3 為反應(yīng)器再生空氣出口管線(xiàn)安裝工序圖。

圖3 反應(yīng)器再生空氣出口管線(xiàn)安裝工序圖

4 膨脹節(jié)安裝

（1）根據(jù)管道安裝圖按對(duì)應(yīng)的膨脹節(jié)位號(hào)安裝，膨脹節(jié)鉸鏈板的安裝方向應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，膨脹節(jié)上的箭頭方向與施工圖流向一致，預(yù)應(yīng)力膨脹節(jié)安裝要注意冷緊方向的高位和低位。

（2）膨脹節(jié)上的涂黃件不得作為吊點(diǎn)。

（3）膨脹節(jié)吊裝前應(yīng)臨時(shí)拆除壓力表，并做好報(bào)警組件口的密封。

（4）直到整個(gè)系統(tǒng)包括支吊架系統(tǒng)全部安裝就位，彈簧吊架定位銷(xiāo)和鎖定塊已取出，方可去除涂黃件，拆除之前還需要告知膨脹節(jié)廠(chǎng)家。

5 支吊架安裝

5.1 水平浮動(dòng)環(huán)安裝

水平浮動(dòng)環(huán)應(yīng)根據(jù)銘牌或標(biāo)簽上的支吊架編號(hào)在指定安裝位置就位，并配對(duì)組裝。詳見(jiàn)圖4。

圖4 水平浮動(dòng)環(huán)安裝示意圖

（1）拆開(kāi)浮動(dòng)環(huán)上下部分連接螺栓，把下浮動(dòng)環(huán)支撐在管道下方，然后安裝上浮動(dòng)環(huán)并擰緊螺栓。浮動(dòng)環(huán)與管道軸線(xiàn)應(yīng)保證垂直，且下浮動(dòng)環(huán)底座部分不得與基礎(chǔ)預(yù)埋板進(jìn)行焊接，確保熱態(tài)下可以自由膨脹。

（2）將耳板與管道延圓周方向均布焊接，耳板的布置注意避開(kāi)連接螺栓和管道上的焊縫。耳板焊接完成后，如果耳板與浮動(dòng)表面存在間隙，需用不銹鋼薄板進(jìn)行填塞，使每片耳板都能正常承受載荷。

（3）將焊接拉板與承載型鋼進(jìn)行焊接，然后安裝環(huán)眼螺紋拉桿并用調(diào)節(jié)螺紋套筒進(jìn)行調(diào)節(jié)，使4 個(gè)拉桿的安裝尺寸與對(duì)應(yīng)管架編號(hào)要求的安裝尺寸一致。調(diào)整完畢后，用開(kāi)口鎖定銷(xiāo)進(jìn)行鎖定，并做好鎖定標(biāo)識(shí)。

（4）安裝并調(diào)整完成后，將兩螺栓連接板處滿(mǎn)焊。

5.2 垂直浮動(dòng)環(huán)安裝

垂直浮動(dòng)環(huán)應(yīng)根據(jù)銘牌或標(biāo)簽上的支吊架編號(hào)在指定安裝位置就位，并配對(duì)組裝。安裝步驟：

（1）拆開(kāi)浮動(dòng)環(huán)左右部分連接螺栓，安裝時(shí)在浮動(dòng)環(huán)下方焊接適量的耳板，用于承受浮動(dòng)環(huán)自身的重量。調(diào)節(jié)浮動(dòng)環(huán)與管道間各個(gè)方向的間隙值使其保持均勻，調(diào)整浮動(dòng)環(huán)水平度＜0.1mm/ m，以及浮動(dòng)環(huán)吊板安裝方位。

（2）以浮動(dòng)環(huán)吊點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，確定彈簧的安裝位置；定位完畢后，將彈簧吊板與鋼梁焊接牢固，將彈簧安裝就位，彈簧吊桿與浮動(dòng)環(huán)吊板連接，通過(guò)彈簧吊桿花籃螺栓調(diào)節(jié)彈簧至受力。

（3）將剩余耳板與管道延圓周方向進(jìn)行均布焊接，注意避開(kāi)連接螺栓和管道上的焊縫。如果耳板與浮動(dòng)表面有間隙，需用不銹鋼薄板進(jìn)行填塞，使每塊耳板都能承受到荷載。對(duì)于垂直浮動(dòng)環(huán)在大小頭部位的，注意上下耳板的區(qū)別，不要錯(cuò)誤使用。

（4）安裝并調(diào)試完成后，將兩螺栓連接板焊死。

5.3 高溫支腿的安裝

（1）高溫支腿現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)應(yīng)確保高溫支腿底板的水平度。

（2）高溫支腿在與主管焊接時(shí)，應(yīng)在主管焊縫處開(kāi)半圓形的豁口以避開(kāi)管道的焊縫，一般要求離主焊縫的距離為20mm。

（3）高溫支腿與管道的焊縫要確保全熔透, 焊接完成后需做100%PT 檢測(cè)。

（4）高溫支腿如配有低摩擦副，低摩擦副的墊板應(yīng)與現(xiàn)有基礎(chǔ)焊接，焊接的過(guò)程中應(yīng)對(duì)四氟乙烯板進(jìn)行保護(hù)。

（5）對(duì)于限位型高溫支腿，應(yīng)根據(jù)圖紙要求進(jìn)行限位件的焊接，注意限位件與高溫支腿底板的間距要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

（6）高溫支腿底板與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)梁之間有間距要求的，安裝前應(yīng)測(cè)量好管道底部與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)梁之間的間距，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)高溫支腿進(jìn)行修整并滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

（7）對(duì)于高溫支腿配超低摩擦副的特殊支架，安裝過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)其注油嘴的保護(hù)，在開(kāi)車(chē)前必須把臨時(shí)緊固螺栓拆除。

（8）高溫支腿帶低摩擦副，有偏裝要求的，要按照?qǐng)D紙要求對(duì)四氟基板進(jìn)行偏裝，偏裝方向、偏裝尺寸需要注意，避免裝錯(cuò)。

（9）高溫支腿帶超低摩擦副的，部分支架已經(jīng)偏裝設(shè)置，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)無(wú)需偏裝，只需按照支腿上所標(biāo)記的指北方向正確安裝即可。

（10）高溫支腿與彈簧支架配套安裝時(shí)，應(yīng)注意彈簧支架不得混用。同時(shí)，彈簧支架偏裝量、偏裝方向必須按圖紙要求。

5.4 彈簧支吊架安裝與調(diào)整

5.4.1 彈簧支架

按照?qǐng)D5 所示將所有零件進(jìn)行組裝。用焊接方式將彈簧支架固定于梁上，支架支撐于水平管或彎管底部。安裝時(shí)若安裝高度與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際支撐高度有出入，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)荷重柱（件號(hào)1b）進(jìn)行微調(diào)，使支架達(dá)到安裝高度后再進(jìn)行安裝，調(diào)節(jié)量為±15mm。若安裝高度與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際支撐高度出入較大，應(yīng)選擇墊高等方式滿(mǎn)足安裝高度。當(dāng)荷重板（件號(hào)1a）與設(shè)備或者管道將要接觸時(shí)，微調(diào)荷重柱，讓彈簧受力，以保證上鎖定塊或下鎖定塊容易取出，而后將拆卸下來(lái)的鎖定塊集中存放。

圖5 彈簧支架安裝示意圖

5.4.2 彈簧吊架

先將焊接吊耳（件號(hào)1）焊接固定于鋼梁上，再將花籃螺絲下端與下部螺紋吊桿上端螺紋連接。彈簧吊架應(yīng)垂直安裝，彈簧吊桿的垂直度應(yīng)＜±4°。旋轉(zhuǎn)花籃螺絲，使彈簧受力，以保證鎖定銷(xiāo)容易取出，取出的鎖定銷(xiāo)應(yīng)存集中存放。

6 管道焊接

6.1 焊接材料選擇

根據(jù)TSG D0001- 2009 要求，奧氏體不銹鋼使用溫度高于540℃時(shí)，應(yīng)控制材料含碳量不低于0.04%，并且在固溶狀態(tài)下使用。設(shè)計(jì)要求奧氏體不銹鋼焊縫中的Nb含量應(yīng)不低于8×C，且不高于1.0%；縫中的C 含量應(yīng)不低于0.04%，且不高于0.08%；焊縫金屬的鐵素體含量應(yīng)控制在2%～7%，鐵素體含量平均值控制在5%以下。

6.2 焊接參數(shù)選擇

設(shè)計(jì)要求TP321H 現(xiàn)場(chǎng)焊接后不再進(jìn)行穩(wěn)定化熱處理，制作焊評(píng)時(shí)應(yīng)有晶間腐蝕和高溫拉伸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于高溫不銹鋼（TP321H）管道，應(yīng)選用焊接線(xiàn)能量集中的方法，快速進(jìn)行焊接，焊接坡口應(yīng)采用窄焊縫結(jié)構(gòu)；焊接時(shí)應(yīng)采用低氫型細(xì)焊條（絲）、小電流、小焊接線(xiàn)能量、多層多道焊，并且每層焊縫的交接處應(yīng)錯(cuò)開(kāi)、避免層間溫度過(guò)高。

7 熱態(tài)考核

7.1 熱態(tài)考核前檢查

（1）設(shè)備檢查：所有相關(guān)設(shè)備膨脹位移方向上與周邊鋼結(jié)構(gòu)之間的最小距離應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)備安裝時(shí)的臨時(shí)限位必須拆除，保證設(shè)備在運(yùn)行時(shí)可以自由滑動(dòng)。

（2）支吊架檢查：所有相關(guān)支吊架已按照設(shè)計(jì)要求安裝驗(yàn)收完畢；拆除所有支吊架安裝時(shí)的臨時(shí)限位或支撐件；檢查確認(rèn)支吊架的生根部位是否牢固可靠，不能存在懸空的情況；根據(jù)設(shè)計(jì)要求確認(rèn)支吊架與周邊鋼結(jié)構(gòu)之間的最小距離是否滿(mǎn)足運(yùn)行時(shí)的位移量；清理高溫支腿與限位板或地板之間的雜物，避免影響高溫支腿自由滑動(dòng)。檢查完畢后取出彈簧支吊架的定位銷(xiāo)或鎖定塊，檢查彈簧支吊架指針是否處于“C”位。如果發(fā)現(xiàn)部分管道支吊架指針發(fā)生變化，應(yīng)重新對(duì)整個(gè)管道進(jìn)行調(diào)整，直至管道所有彈簧均處于承載狀態(tài)，且調(diào)整后的彈簧位移空間仍能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

（3）膨脹節(jié)檢查：膨脹節(jié)鉸鏈安裝方位必須與應(yīng)力配管設(shè)計(jì)安裝說(shuō)明一致；周邊不應(yīng)有阻礙正?；顒?dòng)的障礙物；膨脹節(jié)報(bào)警口壓力表及報(bào)警器是否已回裝完畢；膨脹節(jié)拉桿定位螺母是否已定位并點(diǎn)焊固定；膨脹節(jié)在彈簧支吊架定位銷(xiāo)、鎖定塊取出后，拆除全部臨時(shí)加固槽鋼（涂黃部分），檢查指針是否出現(xiàn)較大的角向位移。

（4）特閥檢查：特閥法蘭螺栓和碟簧應(yīng)佩戴齊全，并按要求使用扳手根據(jù)設(shè)計(jì)緊固的力矩值對(duì)稱(chēng)緊固兩遍；特閥閥桿彈簧支吊架安裝完成，定位銷(xiāo)或鎖定塊已取出；特閥操作站已調(diào)試完畢，油運(yùn)合格并投用，特閥全行程開(kāi)關(guān)調(diào)試完成；特閥時(shí)序開(kāi)啟邏輯調(diào)試完成。

（5）其他：管道內(nèi)部進(jìn)行人工清理，所有不銹鋼管道、支架應(yīng)進(jìn)行酸洗鈍化，所有碳鋼和合金鋼管道、支架進(jìn)行除銹防腐處理。

7.2 熱態(tài)考核

高溫管道的熱態(tài)考核是在反應(yīng)器烘器過(guò)程中進(jìn)行。再生空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮后經(jīng)廢熱鍋爐預(yù)熱送入再生空氣加熱爐進(jìn)行升溫，升溫后的熱空氣通過(guò)反應(yīng)器入口管線(xiàn)進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)部加熱內(nèi)部襯里；然后從反應(yīng)器出口管線(xiàn)排放至廢熱鍋爐，預(yù)熱再生空氣后由煙囪排放至大氣。

7.2.1 支吊架檢查和調(diào)整

檢查彈簧支吊架在升溫過(guò)程中位移量和位移方向是否與設(shè)計(jì)值一致，是否存在位移量超出設(shè)計(jì)額定值和反方向位移的情況。尤其要注意檢查彈簧支吊架在升溫過(guò)程中是否存在拉桿強(qiáng)度不夠發(fā)生斷裂的情況。根據(jù)升溫曲線(xiàn)，每次恒溫檢查的時(shí)候都要在位移行程上早好標(biāo)記。

檢查支吊架生根的鋼梁剛度是否滿(mǎn)足要求，有沒(méi)有發(fā)生較大的變形；滑動(dòng)、導(dǎo)向支架是否可以自由活動(dòng)。有偏裝要求的支架在升溫過(guò)程中管道高溫支腿中心是否與支架中心重合；管道支吊架在升溫過(guò)程中是否存在變形量過(guò)大或焊縫開(kāi)裂的情況。

7.2.2 膨脹節(jié)檢查

檢查膨脹節(jié)在升溫過(guò)程中位移角度和伸縮量是否符合設(shè)計(jì)要求，同一條管線(xiàn)上類(lèi)似的膨脹節(jié)膨脹量是否存在較大的偏差；觀(guān)察雙鉸鏈膨脹節(jié)的位移方向是否滿(mǎn)足自由活動(dòng)的要求，膨脹方向和膨脹位移角度是否符合設(shè)計(jì)要求；復(fù)合式膨脹節(jié)升溫過(guò)程中的冷緊位移量是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；檢查膨脹節(jié)報(bào)警口壓力表數(shù)值，確認(rèn)膨脹節(jié)波紋管是否存在泄露的情況。根據(jù)升溫曲線(xiàn)，每次恒溫檢查的時(shí)候都要在位移行程上早好標(biāo)記。

7.2.3 相關(guān)設(shè)備、結(jié)構(gòu)

要求抽真空器、再生空氣加熱爐、反應(yīng)出料蒸汽發(fā)生器和廢熱鍋爐等在熱態(tài)運(yùn)行下自由膨脹，不存在卡滯、變形、異響等。

7.3 熱態(tài)考核后檢查

（1）支吊架檢查：檢查彈簧位移量指針是否在冷態(tài)位置，熱態(tài)調(diào)整過(guò)的彈簧支吊架應(yīng)重新在冷態(tài)處劃線(xiàn)；全面檢查彈簧生根的焊縫、鋼梁有沒(méi)有出現(xiàn)裂紋和彎曲。全面檢查高溫支腿、限位支撐焊縫是否存在裂紋和支撐件變形的情況；有偏裝要求的支架是否回到冷態(tài)位置，位移量是否發(fā)生變化；滑動(dòng)、導(dǎo)向支架是否回到冷態(tài)位置；支座是否與基礎(chǔ)板緊密接觸等。

（2）膨脹節(jié)檢查：膨脹節(jié)的位移指針是否都在冷態(tài)位置，特別是復(fù)合式預(yù)應(yīng)力膨脹節(jié)應(yīng)恢復(fù)到冷緊值。

8 結(jié)語(yǔ)

對(duì)高溫管道的預(yù)制、安裝、焊接和熱態(tài)考核中的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了闡述，并結(jié)合高溫管道施工全過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)積累和總結(jié)，給出了相應(yīng)的施工方法和技術(shù)保障措施。

優(yōu)化后的高溫管道施工技術(shù)使預(yù)制段劃分更加合理，焊接功效得到較大提升，同時(shí)顯著提高了管道安裝及應(yīng)力調(diào)整的精度，對(duì)今后Lummus CATOFIN 工藝丙烷脫氫裝置高溫管道施工有一定的借鑒意義。