尿素裝置高壓厚壁管安裝技術的探討

1、尿素裝置高壓厚壁管安裝技術的探討徐忠文中國核工業(yè)第五建設公司摘要 :隨著我國工農業(yè)的高速發(fā)展,尿素這一原料的生產裝置也大量上馬,裝置 的規(guī)模也越來越大。 作為這一裝置的關鍵安裝部分, 高壓厚壁管的安裝就顯的格外重要。 對管道的安裝技術提出了更高的要求。本文從高壓厚壁管的材料驗收、焊接質量、管道 敷設及施工監(jiān)督等各個方面對尿素裝置高壓厚壁管道安裝進行有意義的探討。關鍵詞 :尿素裝置 高壓厚壁管 安裝 探討引言:在我國大化肥工業(yè)的發(fā)展中, 高壓厚壁管的施工安裝一直是一個難點和重點, 也是影響行業(yè)發(fā)展的一個重要因素。而尿素工業(yè)的發(fā)展又在其中占據(jù)了很重要的位置。 隨著我國現(xiàn)代化建設的進一步深入,大化肥

2、工業(yè)也將步入快速發(fā)展的軌道,那么生產裝 置的建設安裝質量將成為關系到產業(yè)發(fā)展和安全的首要任務。目前,我國的尿素生產工藝以水溶液全循化法為主,而在此工藝中高壓厚壁管的安 裝就顯得極為重要了, 其核心設備合成塔的設計壓力達到了 32MPa , 同樣的進合成塔 的 CO2、 一甲液、 液氨等原料的工藝管道設計壓力都達到了 32MPa , 合成塔的出口溶液 管道也達到了同樣壓力。那么作為其生產前提的管道安裝就放在了突出的位置上了,它 的安裝質量直接決定了裝置的運行安全和穩(wěn)定,必須要按規(guī)范、設計做好、做到萬無一 失。那么,尿素裝置中高壓厚壁管的安裝質量的保證措施和過程控制如何能做到更好? 在安裝施工中對

3、出現(xiàn)的問題如何處理?根據(jù)本人所主持和參加施工的山東魯西化工 40萬噸 /年尿素裝置的特點作一下探討。1. 尿素裝置高壓厚壁管的特點在進行管道安裝之前, 應該先對尿素裝置中的高壓厚壁管的特點進行一下熟悉和綜 述。1.1 相對流動性。管道與輸送介質之間是相對流動的,因此要求管道內部,特別是 管壁內焊口部位盡可能光滑,以利減少摩阻力,盡量減小沖擊腐蝕。1.2 固定性。高壓厚壁管安裝完之后,除改造、敷設新線路等特殊原因外,管道一 般不會發(fā)生位移。1.3 輸送的連續(xù)性。尿素裝置管道一旦建成、投產,一般情況下應連續(xù)運行。 1.4 威脅性。 尿素裝置高壓厚壁管所輸送介質具有高溫、 高壓、 有毒、 易爆等特點

4、, 運行時對地面人員、建(構筑物或區(qū)域長期構成威脅。1.5 高壓厚壁管的規(guī)格有如下:180*30、 159*28、 68*13、 102*17、 127*21、 83*15、 68*10、 83*11、 245*26、 219*35等。根據(jù)以上尿素裝置高壓厚壁管的特點, 其安裝工程質量是確保安全運行和延長使用 壽命的決定性因素。而高壓管道的安裝完全依靠焊接而成,因此焊接質量在很大程度上 決定了工程質量,焊接工序是尿素高壓管道施工的關鍵環(huán)節(jié)。而管材、焊材、焊接工藝 以及焊接設備等是影響焊接質量的關鍵因素。2. 高壓厚壁管安裝施工內容及施工工序2.1 施工內容高壓管道安裝施工一般內容包括:熟悉管道

5、安裝工程的圖紙及有關資料、進行管道 安裝工程的施工測量、繪制單線圖、下料預制、高壓管絲頭加工、支架制作與安裝,管 道安裝、管道焊接、管道與設備連接、管道沖洗與試壓、調整交付使用等。2.2 施工工序施工工序可分為施工準備材料運輸管材及配件的檢查、復檢與清理管子切 割、坡口加工與組對、管絲頭加工管材焊接管道支撐件安裝、管道安裝檢驗和試 驗吹掃清洗。3. 管道管材(件和焊材的驗收任何工程的安裝質量好壞,原材料是一個重要質量控制點,高壓管(包括管件的 材料驗收采用目測、尺檢和探測相結合。3.1 管子(包括管件外觀不得有凹坑、夾層、管壁薄厚不均等就缺陷,管道橢圓 度、彎曲度等必須達到國家有關規(guī)范規(guī)定;使

6、用超聲波探測,每根管道、每個管件都進 行 100%的探測,結果符合 JB/T4730-2005規(guī)定,不得有任何質量缺陷。3.2 高壓閥門進行 100%水壓試驗和嚴密性試驗。 管道用安全閥必須全部送至當?shù)刭| 量技術監(jiān)督局進行校驗,校驗合格并出具校驗報告后方可使用。3.3 透鏡墊和高壓螺紋法蘭的驗收使用白堊粉進行一對一的檢驗, 使透鏡墊和高壓 螺紋法蘭的密封面達到完全密封,做好標記,使用時配套安裝使用。螺栓也根據(jù)規(guī)范進 行相應的檢驗驗收。所有施工材料必須 100%合格。3.4 不銹鋼材料還需要進行材質化驗分析,保證材料的材質符合設計和規(guī)范規(guī)定。 3.5 焊接材料的選用根據(jù)母材的化學成分、機械性能和

7、使用條件綜合考慮。當同種鋼材焊接時,焊接金屬的機械性能和化學成分與母材相當;異種鋼材焊接時,焊接材料 應按合金含量較低一側的鋼材選用。選用的焊條藥皮要均勻、無明顯的裂紋、脫皮、表 面無孔、焊芯無銹蝕等現(xiàn)象;存放時注意防潮、防雨、防霜及油類侵蝕。驗收合格品經編號后統(tǒng)一入庫保管,按要求做好成品保護工作,并作材料驗收記錄 和入庫登記。 在使用時, 必須按技術員材料領料單按編號進行領料, 并作材料發(fā)放記錄, 做到材料的可追溯,并進行定期和不定期的檢查,使得從材料使用源頭上將質量隱患消 除。4. 高壓厚壁管的焊接4.1 焊縫坡口的選擇和加工4.1.1 因為高壓管的壁厚最大一般在 35mm 左右,根據(jù)國家

8、規(guī)范和設計及現(xiàn)場施工 的實際可操作性,一般均選用 V 型坡口,對接焊縫坡口型式和尺寸要求見下圖: 管道對接坡口型式和尺寸4.1.2 由于坡口的加工質量對于焊縫的最終質量有著很大的影響, 高壓厚壁管因其 管壁太厚,在其管子的切割加工、坡口加工上,全部使用機床加工,比較下來,機床加 工有以下優(yōu)點:4.1.2.1 加工時間短,可以保證工期;所有的安裝尺寸經過圖紙和安裝現(xiàn)場的實際 測量、校核后送到機加工車間統(tǒng)一加工,這樣就使得勞動效率大大提高,從而減少了勞 動時間。因為高壓管的焊接時間比中低壓管道的要長很多,那么在管道的下料時間的減 少就可以在整個安裝工期上都有了一個很好的保障。4.1.2.2 加工質

9、量好,精度高;4.1.2.3 降低了勞動強度。高壓管因其壁厚太厚,若用人工進行切割加工的話,其 勞動強度可想而知,人工的使用量也將是一個很大的數(shù)量,從而從另一方面也增加了勞 動力成本的增加。4.2 管道焊接材料的選定和焊接工藝尿素裝置的高壓厚壁管材質有以下幾種:20G 0Cr18Ni9 00Cr17Ni14Mo2等; 對各 種材質的焊接方法均采用氬電聯(lián)焊,多層焊接;在焊接前對每一種材質的管材都必須根 據(jù)壓力管道監(jiān)督規(guī)程要求做焊接工藝評定 ,并以評定為依據(jù),根據(jù)施工現(xiàn)場情 況,制定相應的焊接工藝和焊接方案;4.2.1 20G管道的焊接材料選擇和焊接工藝參數(shù)根據(jù)我公司焊接工藝評定報告, 焊材的選擇

10、和管道對接焊縫焊接工藝參數(shù)分別見表 1和表 2。表 1 管道焊接材料選擇 表 2 20G鋼管道對接焊縫焊接工藝參數(shù) 4.2.2 0Cr18Ni9、 00Cr17Ni14Mo2管道的焊接材料選擇和焊接工藝參 數(shù)表 3 0Cr18Ni9不銹鋼管道焊接材料選擇 表 4 00Cr17Ni14Mo2不銹鋼管道焊接材料選擇 表 5 不銹鋼管道對接焊縫焊接工藝參數(shù) 4.2.3 管道管材焊接質量的控制在具體的焊接過程中,應從以下方面加強質量的控制:4.2.3.1 根據(jù)設計方面的要求,結合自身的實際情況,選擇合理的焊接工藝,編寫 焊接工藝指導書;4.2.3.2 加強對焊工的技能要求。 參與管道焊接的焊工除必須具

11、有鍋爐壓力容器焊 工合格證外,且必須通過業(yè)主及監(jiān)理組織的現(xiàn)場模擬考試方可上崗;4.2.3.3 根據(jù)焊材要求和施工條件,選用直流逆變氬弧焊、手工焊專用焊機,焊機 性能必須穩(wěn)定, 功率等參數(shù)應能滿足焊接條件; 現(xiàn)場配置的焊機應處于良好的工作狀態(tài), 具備良好的安全性能,有較強適用于露天的工作性能;加強工序管理。正式焊接前,分 別對坡口清理、焊口組對、臨時支撐或固定設施、預熱 (根據(jù)管材確定是否預熱 、焊條 烘烤等焊前準備工作逐項確認;嚴格工藝評定管理。在施焊過程中,應嚴格按照工藝評 定所確定工藝技術參數(shù)實施焊接作業(yè)控制, 克服工藝評定與施工現(xiàn)場參數(shù)控制不一致的 現(xiàn)象。另外,應加強焊接裂紋的預防措施,

12、具體包括:采取焊前預熱,管口凈化并確定合 理的焊接順序,可較大程度地減少焊接應力,控制焊接變形 ; 高度重視焊縫始端和終端的質量。始端采用后退引弧法,終端須將弧坑填滿。多層焊的每層接頭應予以錯開;拆 除對口器等工、卡具時不得傷及管道焊縫。拆除后應打磨平滑,并進行磁粉或滲透探傷 檢查;在管道焊接施工過程中應考慮到鋼管所承受的外部應力作用帶來的影響。同時應 考慮環(huán)境溫度、環(huán)境濕度和環(huán)境風速對不同焊接方法的影響,采取必要的措施保證焊接 質量。比如,我們在施工現(xiàn)場自制有專門的移動式焊接用塑料棚,不管焊接口在什么地 方,都可以將其置于焊接棚內進行焊接,將外界的影響降至最低。5. 高壓管道的安裝5.1 管

13、道的安裝5.1.1 管道預制應按單線圖規(guī)定的數(shù)量、規(guī)格、材質選配管道組成件,并應按單線 圖標明管道系統(tǒng)位號和按預制順序標明各組成件的順序號; 自由管段和管段的選擇應合 理,封閉管段應按現(xiàn)場實測后安裝長度加工。 比如下圖為液氨泵出口至合成塔底的液 氨管道,在實際的安裝中,我們應先從管開始安裝,到管后,在從塔底往外安裝, 管和管之間的焊口做為活口最后進行焊接,管的尺寸也最后進行實際測量。這樣 就使管道安裝沒有死點處理,沒有焊縫死口,管道的安裝質量也可以得到保證。 5.1.2 在管道布管時,應保持管內的清潔,腔內不能留有雜物;注意首尾相接, 相鄰的兩管口之間應呈鋸齒相互錯開,在組對前應做好管道支撐。

14、管道敷設前,應盡可 能在安裝之前進行預裝,把一定數(shù)量的管子和管路附件組合在一起,然后分段進行吊裝 連接,以減少固定焊口。與管道有關的土建工程已檢查合格,滿足要求并辦理了中間交接手續(xù),與管道有關的機械設備己檢驗合格;法蘭、焊縫及其它連接件的設置應便于檢 修,并不得緊貼墻壁、樓板或管架:管道穿越墻壁或構筑物時應加套管保護5.1.3 管道安裝的允許偏差見下表: 5.1.5 高壓管端部的螺紋部分應清洗干凈,表面不得有任何缺陷,并涂以二硫化 鉬。5.2 閥門、法蘭的安裝5.2.1 閥門安裝的高度應方便操作和檢修,止回閥安裝應符合設計規(guī)定;閥門在安 裝時,應處于關閉狀態(tài);其本體配套的法蘭應轉動靈活。不得有

15、卡澀現(xiàn)象。5.2.2 螺紋法蘭的螺紋加工精度和端面加工精度必須符合規(guī)范要求,管端錐角、透 鏡墊密封面不得有劃痕、刮傷、凹陷、啃刀等任何缺陷,粗糙度不得高于 1.6µm,錐角 誤差不得大于 0.5°。法蘭連接時應保持相互平行,其允許偏差為法蘭外徑的 1.5%,且 不大于 2mm,不得用強緊螺栓的方法消除偏斜。法蘭應保持同一軸線,其螺孔中心偏 差一般不超過孔徑的 5%,并保持螺栓自由穿入。使用的螺栓規(guī)格應統(tǒng)一,方向一致,螺 栓緊固應均勻對稱,松緊適度,緊固后螺栓與螺母宜齊平,緊固后螺栓應與法蘭緊貼,不得有縫隙,除設計規(guī)定調協(xié)墊圈外,不得另加墊圈。緊固螺栓應在對角線上緊固并劃 分

16、次序,循序漸進。5.3 支架制作安裝5.3.1管道安裝時,應及時按設計要求制作安裝支吊架。支吊架位置應準確,安裝 應平穩(wěn)牢固,與管道接觸良好,并作好防腐蝕處理。不銹鋼管道與支架之間應墊入不銹 鋼或氯離子含量不得超過 50PPm 材料。5.3.2所有管道均不可與管支架直接發(fā)生摩擦;做支架時,所有高壓管用兩塊帶弧 形的木塊上、下各一塊卡好,用螺栓把緊固定于支架上。除導向架和滑動架外,所有管 支架都做到固定不動,使用強力以消除管道振動,并且盡量少用滑動架。5.3.3 導向支架或滑動支架的滑動面應潔凈平整,不得有歪斜和卡澀現(xiàn)象,其安裝 位置應從支承面中心向位移反方向偏移,偏移量應符合設計和規(guī)范規(guī)定。5

17、.3.4 管道安裝時不宜使用臨時支、 吊架, 當使用臨時支、 吊架時, 不得與正式支、 吊架位置沖突,并應有明顯標記,在管道安裝完畢后應予拆除。6. 高壓管的檢驗和試驗6.1 無損探傷檢測6.1.1 焊縫無損檢測的比例為 100%。焊縫內部質量按照 JB/T4730-2005的規(guī)定, 不得低于級。山東魯西化工尿素裝置的高壓管焊縫的一次探傷合格率達到了 96.7%。 6.1.2 管道焊縫的射線照相探傷應及時進行, 射線照相檢驗應在被檢驗的焊縫覆蓋 前或影響檢驗作業(yè)的工序前進行。6.1.3 當檢驗發(fā)現(xiàn)焊縫缺陷超出設計文件和規(guī)范規(guī)定時,必須進行返修,焊縫返修 后應按規(guī)定方法進行檢驗。6.2 管道的試

18、壓管道安裝完畢后,必須進行強度和嚴密性試驗。但在魯西化工尿素裝置的高壓管試 壓中,我們采取了兩部分進行。強度試驗在安裝過程中即進行分段試壓,按照工藝流程 和施工進度,對管道逐條進行試壓,安裝一條試壓一條,上一條管線試壓未合格前,下 一條管線不得開始試壓,直至管線全部試壓合格。比如,液氨泵 A 出口到總管前閥門的管道在試壓為合格前,總管不可以進行試壓, 在每根支管試壓完成后,再進行總管的試壓,合格后再進行總管后閥門至液氨預熱器間 管道的試壓,然后是液氨預熱器至合成塔進口的管道的試壓,也就是液氨泵 總管前閥門 總管后閥門 液氨預熱器 合成塔進口。如此進行,一方面可以在發(fā) 現(xiàn)漏點后減少工作量,增加檢

19、查的仔細度,防止檢查出現(xiàn)遺漏,從而減少了安全隱患。 另一方面可以大大降低返工次數(shù),在發(fā)現(xiàn)問題后可以在以后的施工中予以避免,可以做 到管道安裝一次性到位,并且安裝質量也有了充分的保證。在試壓時,認真做好試壓記錄。對所發(fā)現(xiàn)的問題和隱患及時采取措施予以糾正,并 做出相應的方案,在隨后工作中予以避免,管道最終安裝完成后,與設備連通起來,做 整體嚴密性試驗。這樣既保證了管道的耐壓,也使整個高壓系統(tǒng)進行了一次運行前的整 體檢驗。7. 加強管道安裝的施工監(jiān)督7.1 加強質量保證體系的建設在尿素裝置安裝項目的前期準備工作中,項目部就根據(jù)公司關于建立壓力管道 安裝質保體系的精神成立了以項目經理為首的質保體系。在

20、公司質保體系和項目經理領導下,由項目質量經理及項目專業(yè)工程師具體負責, 接受勞動監(jiān)察和監(jiān)檢以及業(yè)主、工程監(jiān)理和地區(qū)質量監(jiān)督部門的監(jiān)督和檢查。將質量責 任層層落實到每一個施工人員。7.2 加強施工隊伍資質的監(jiān)管安裝施工隊伍的素質和施工水平是高壓厚壁管安全質量的關鍵, 根據(jù)國務院第 373號令特種設備安全監(jiān)察條例和國家質檢總局發(fā)布的壓力管道安裝單位資格認可實 施細則的規(guī)定,進行高壓管道安裝的安裝單位必須具有省級以上技術質量監(jiān)督局頒發(fā) 的 GB1以上的管道安裝資質, 沒有資質的單位堅決不允許進行尿素高壓厚壁管的安裝工 作,從源頭上把握管道施工的質量。同時要嚴格檢查安裝施工隊伍的質量保證體系、技 術人員的組成以及施工的現(xiàn)場管理和施工設備