德國曼透平空壓機(jī)組無應(yīng)力配管施工工藝

1、德國曼透平空壓機(jī)組無應(yīng)力配管施工工藝德國曼透平空壓機(jī)組無應(yīng)力配管施工工藝編制：胡晶編制：胡晶湖南省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司四分公司湖南省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司四分公司二二 O O 一四年十二月一四年十二月目目 錄錄一、主要內(nèi)容及適用范圍.1二、引用標(biāo)準(zhǔn).1三、施工工藝過程.21、空壓機(jī)入口管道安裝 .22、汽輪機(jī)高壓過熱蒸汽配管 .43、增壓機(jī)配管 .94、無應(yīng)力配管施工工藝總結(jié) .111一、主要內(nèi)容及適用范圍一、主要內(nèi)容及適用范圍本工藝是根據(jù)青海鹽湖股份有限公司空分裝置土建安裝項(xiàng)目中空氣壓縮機(jī)組（包含空壓機(jī)、汽輪機(jī)、增壓機(jī)）無應(yīng)力配管安裝工程為例編制而成的。本工程空氣壓縮機(jī)組由德國曼透平公司整套供

2、貨，設(shè)計(jì)與空壓機(jī)組連接的出入口管道較多，部分管徑大，配管技術(shù)要求高，安裝質(zhì)量及管道內(nèi)部清潔度要求也較嚴(yán)格，施工難度非常大。為避免因管道附著應(yīng)力對空壓機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生位移或振動，進(jìn)而影響機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，所以其出入口管道安裝時(shí)必須進(jìn)行無應(yīng)力配管，這對于空壓機(jī)組尤為重要。青海鹽湖股份有限公司空分裝置土建安裝項(xiàng)目中空氣壓縮機(jī)組設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為 4290r/min，按照規(guī)范要求，管道與機(jī)組連接前，應(yīng)在自由狀態(tài)下，檢查法蘭的平行度和同心度（也就是通常所說的管道無應(yīng)力連接） ，允許偏差如下表：機(jī)器轉(zhuǎn)速（r/min）平行度（mm）同心度（mm）30000.400.80300060000.150.5060000.100.

3、20相對于規(guī)范要求，曼透平公司對于不同規(guī)格的法蘭平行度有更加明確的要求，而對于法蘭同心度則要求所有法蘭連接螺栓能夠自由穿過螺栓孔，具體要求詳見附表 1-1曼透平要求法蘭的平行度允許偏差值 。因?yàn)榕c空壓機(jī)組連接的管道較多，下面就空壓機(jī)入口管道，汽輪機(jī)高壓過熱蒸汽管道，增壓機(jī)至冷卻器連接管道在施工過程中遇到的困難，解決問題的方法以及施工工序進(jìn)行簡明敘述，因而總結(jié)空壓機(jī)組無應(yīng)力配管的施工工藝，以供參考學(xué)習(xí)，指明不足，以便在以后類似的工作中能順利進(jìn)行。本工藝適用于與動設(shè)備連接管道的無應(yīng)力安裝。二、引用標(biāo)準(zhǔn)二、引用標(biāo)準(zhǔn)GB50235-2010 工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范GB/T20801-2006 壓力管

4、道規(guī)范 工業(yè)管道GB50184-2011 工業(yè)金屬管道工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50236-2011 現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范GB50683-2011 現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范SH3501-2011 石油化工有毒、可燃介質(zhì)鋼制管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范曼透平公司相關(guān)技術(shù)要求2三、施工工藝過程三、施工工藝過程1 1、空壓機(jī)入口管道安裝、空壓機(jī)入口管道安裝1.1 本工藝中空壓機(jī)入口管道要求無應(yīng)力連接的最大管徑為 DN1600，如下圖 1-1：接空氣過濾器空壓機(jī)入口法蘭支架391J001支架391J002圖 1-1 空壓機(jī)入口管道軸側(cè)圖1.2 施工要求：法蘭面平行度允許最大偏差值為

5、0.8mm。由于空壓機(jī)入口法蘭與設(shè)備口法蘭之間采用膨脹節(jié)連接，因此將法蘭面平行度測量改為測量入口管法蘭與設(shè)備口法蘭之間間距，設(shè)計(jì)間距為 400mm，兩側(cè)墊片厚度 2mm，則允許最大間距偏差為 404.8mm。1.3 測量方法：法蘭面間距采用內(nèi)徑千分尺，四點(diǎn)對稱測量；同心度檢查方式為所有法蘭連接螺栓能夠自由穿過。1.4 調(diào)整手段：調(diào)整支架 391J001 及空壓機(jī)入口法蘭（如圖 1-1 紅色標(biāo)記部位） 。1.5 施工工藝1.5.1 管道安裝前先對內(nèi)部進(jìn)行噴砂處理，保證管道內(nèi)部清潔度；1.5.2 管道進(jìn)行整體測量、預(yù)制，預(yù)留與空壓機(jī)的連接法蘭；1.5.3 支架及管道安裝，靠近空壓機(jī)入口側(cè)的支架 3

6、91J001（如圖 1-1）采用臨時(shí)支架替代，以便入口法蘭焊接完成后進(jìn)行精找。1.5.4 安裝入口法蘭：預(yù)先加工 16 根與法蘭連接螺栓等規(guī)格的長絲桿（長度約 450mm） ，用來調(diào)整法蘭面間距、控制焊接應(yīng)力變形，同時(shí)也能有效的保證法蘭面的同心度（如下圖1-2） 。用加工的長絲桿將入口法蘭與空壓機(jī)法蘭連接（通過調(diào)整管道同心度保證每根絲桿能夠自由穿過螺栓孔） ，每根絲桿安置 3 個(gè)鎖緊螺母，1 個(gè)靠緊空壓機(jī)法蘭，另外 2 個(gè)放置于入口法蘭兩側(cè)。調(diào)整法蘭面間距，控制在 404mm（最大間距小于 404.8mm）后將法蘭點(diǎn)焊牢固，并將 3 個(gè)鎖緊螺母鎖緊。3圖 1-2 安裝長絲桿調(diào)整法蘭面間距、控制

7、焊接應(yīng)力變形1.5.5 法蘭焊接：由于入口法蘭規(guī)格較大，且采用的是平焊法蘭，因此對焊接工藝要求比較高。此處我們采用分多段（法蘭內(nèi)、外側(cè)分別分成 40 段）對稱交錯焊接，先焊接法蘭內(nèi)側(cè)再焊接法蘭外側(cè)，焊接同時(shí)注意檢查法蘭面間距及螺栓自由松動情況，當(dāng)變形量過大時(shí)必須停止焊接，及時(shí)調(diào)整焊接位置、順序、時(shí)間和速度，直至焊接完成后保證在要求范圍內(nèi)。1.5.6 法蘭焊接完成后拆除連接絲桿，安裝支架 391J001（安裝位置如圖 1-1） ，通過調(diào)整支架 391J001 再次對法蘭面進(jìn)行最終調(diào)整，確保法蘭面間距及同心度在要求范圍內(nèi)（如下圖 1-3） 。 圖 1-3 曼透平現(xiàn)場工程師對空壓機(jī)入口法蘭面進(jìn)行最終

8、間距檢查42 2、汽輪機(jī)高壓過熱蒸汽配管、汽輪機(jī)高壓過熱蒸汽配管2.1 本工藝中汽輪機(jī)高壓過熱蒸汽管安裝是本裝置設(shè)計(jì)壓力（9.8Mpa）及溫度（540）最高的管線，如下圖 2-1：汽輪機(jī)、 為安裝焊口、 、 、 、 、 、 為預(yù)制焊口（最終組對管口）圖 2-1 汽輪機(jī)高壓過熱蒸汽管調(diào)整段軸測圖2.2 施工要求：法蘭面平行度允許最大偏差值為 0.25mm，所有連接螺栓應(yīng)順利垂直通過法蘭螺栓孔。管道系統(tǒng)與汽輪機(jī)最終連接時(shí)，汽輪機(jī)位移值應(yīng)小于 0.05mm。2.3 測量方法：法蘭面平行度采用塞尺，四點(diǎn)對稱測量；同心度檢查方式為所有法蘭連接螺栓能夠自由穿過。2.4 調(diào)整手段：利用千斤頂、定位頂絲及調(diào)整

9、彈簧支吊架。2.5 施工工藝2.5.1 施工工藝流程如下圖 2-2。5圖 2-2 汽輪機(jī)高壓過熱蒸汽管安裝施工工藝流程圖2.5.2 管道按設(shè)計(jì)單線圖從外部預(yù)制及安裝至汽輪機(jī)端，預(yù)留管口 19#（如圖 2-1）的管段用作調(diào)整。管段焊口檢查合格，管內(nèi)用人工清理干凈達(dá)到要求機(jī)具材料技術(shù)交底圖紙資料管段預(yù)制安裝管段檢驗(yàn)立管吊裝、就位立管法蘭與汽輪機(jī)法蘭找正，找平，汽輪機(jī)主體不受力，立管段支撐，固定橫管段與立管段管口預(yù)組對、拼接水平段與橫管段管口組對拼接施工準(zhǔn)備焊口檢驗(yàn)合格管內(nèi)清潔干凈水平段與橫管段拼接立管段調(diào)整、與橫管段組對臨時(shí)性支吊架拆除調(diào)整彈簧吊架、可調(diào)支架5#由焊口兩名焊工對稱均勻焊接，控制焊接

10、變形復(fù)測調(diào)整機(jī)組同心度水平段與橫管段彈簧吊架、可調(diào)支架安裝機(jī)組同心度最終復(fù)測認(rèn)可主進(jìn)氣口管與汽輪機(jī)最終連接緊固管道吹掃合格確保清潔度62.5.3 安裝正式管道支吊架（廠房內(nèi)高壓過熱蒸汽管道支吊架均為彈簧吊架，安裝完成后彈簧限位銷暫不拆除） ，拆除調(diào)整段（如圖 2-1）以外的管道臨時(shí)支架。 2.5.4 吊裝管口 15#（如圖 2-1）間立管，定位、拼接2.5.4.1 由于立管安裝空間狹小，吊裝受限，應(yīng)特別注意不能把吊點(diǎn)設(shè)置在汽輪機(jī)本體上，而是利用廠房內(nèi)檢修行車掛帶兩個(gè)提升葫蘆將立管從下部往上吊至離汽輪機(jī)法蘭口510mm 位置，吊裝過程中不得使汽輪機(jī)主體上附加重量和應(yīng)力；2.5.4.2 立管法蘭與

11、汽輪機(jī)連接法蘭之間的墊片厚度為 5mm，因而汽輪機(jī)法蘭與立管法蘭間隙不得小于 5mm，但不能超過 5.25mm（允許偏差 0.25mm） ；2.5.4.3 汽輪機(jī)主體法蘭與立管側(cè)法蘭的螺栓孔必須垂直對中，允許錯位量應(yīng)該控制在所有的連接螺栓能夠自由穿入；2.5.4.4 利用支架 VPR01（位置如圖 2-1）的限位框架對稱放置 4 個(gè) 5t 千斤頂對上下法蘭的間隙及同心度進(jìn)行初步找正以達(dá)到要求范圍內(nèi)（如下圖 2-3、2-4） ，插入連接螺栓，但螺栓不能擰緊，只作對中導(dǎo)向用，不能承受立管段重量； 圖 2-3 支架 VPR01 及限位框架示意圖5mm支架VPR01限位框架5t千斤頂導(dǎo)向螺栓5t千斤頂

12、4個(gè)方向頂絲定位汽輪機(jī)本體法蘭圖 2-4 立管找正示意圖72.5.4.5 立管段找正完成后將其支撐、固定牢固。2.5.5 調(diào)整段（如圖 2-1 中管口 19#的管段）之間的立管段、橫管段與水平段管道的定位、組對及拼接。此管段的組對拼接是保證管線對汽輪機(jī)不產(chǎn)生應(yīng)力的關(guān)鍵，特別是 5#管口（如圖 2-1 中綠色標(biāo)記管口）直接影響到立管段和汽輪機(jī)法蘭面之間的不平行度和同心度，因而此管段的組對拼接按以下方式進(jìn)行：2.5.5.1 橫管段與水平段管線定位安裝必須以立管為基準(zhǔn)，橫管段與立管段應(yīng)先進(jìn)行預(yù)組對，調(diào)整好組對焊口，確保管口四周間隙均勻和錯邊量符合規(guī)范要求；2.5.5.2 7#管口（如圖 2-1 中綠

13、色標(biāo)記管口）的組對應(yīng)考慮焊接收縮時(shí)對 5#管口（如圖 2-1 中綠色標(biāo)記管口）的影響，因此組對 5#管口時(shí)對橫管段相反側(cè)預(yù)留少許錯邊量約12mm，對 7#管口進(jìn)行組對焊接；2.5.5.3 待 7#管口（如圖 2-1 中綠色標(biāo)記）焊接完成后，應(yīng)檢查 5#管口的對口變化情況，檢查汽輪機(jī)與立管法蘭面的平行度及插入的螺栓能否自由松動，如不符合要求則必須調(diào)整至要求范圍內(nèi)；2.5.5.4 在汽輪機(jī)的兩側(cè)支座和軸向支腿上分別架設(shè) 4 塊百分表，以便實(shí)時(shí)監(jiān)察焊接應(yīng)力對汽輪機(jī)產(chǎn)生的徑向、軸向位移情況；2.5.5.5 原則上最后組對的管口定位為橫焊焊口（也就是圖 2-1 中的 5#管口） ，以減少焊接變形。5#管

14、口的點(diǎn)焊、焊接由 2 名焊工同時(shí)對稱交錯進(jìn)行，焊接時(shí)兩人的焊接電流和速度應(yīng)基本一致。進(jìn)行點(diǎn)焊、焊接的同時(shí)應(yīng)實(shí)時(shí)測量汽輪機(jī)與立管法蘭面的平行度及螺栓的自由松動情況，并監(jiān)視裝在汽輪機(jī)上的百分表讀數(shù)變化，如果以上三個(gè)方面的變化數(shù)值超出要求范圍必須停止焊接，分析查明原因，及時(shí)調(diào)整焊接位置、順序、時(shí)間和速度，進(jìn)一步調(diào)整因焊接應(yīng)力產(chǎn)生的變形，保證在焊接完成后各項(xiàng)值都在允許范圍內(nèi)，如下圖 2-5。圖 2-5 5#焊口對稱交叉焊接位置示意圖2.5.6 拆除法蘭面導(dǎo)向用的連接螺栓及所有彈簧支吊架的限位銷，并把支吊架的彈簧調(diào)8整至設(shè)計(jì)的負(fù)載值。拆除用于初步找正的 4 個(gè)千斤頂，然后對汽輪機(jī)與立管法蘭面平行度及同心

15、度用進(jìn)行復(fù)檢（如下圖 2-6） ，如果不滿足要求則通過調(diào)整支架 VPR01、VPR02（位置如圖 2-1）以保證其在允許偏差內(nèi)。 圖 2-6 曼透平現(xiàn)場工程師對法蘭面平行度及同心度進(jìn)行最終檢查2.5.7 管線與汽輪機(jī)的最終連接緊固：2.5.7.1 在汽輪機(jī)上設(shè)置 6 塊百分表，分別設(shè)置在汽輪機(jī)前后兩端支座與撓性支腿之間及轉(zhuǎn)子與氣缸之間，以便實(shí)時(shí)監(jiān)視螺栓緊固過程中對汽輪機(jī)產(chǎn)生的徑向、軸向及上下位移情況；2.5.7.2 清洗連接螺栓及螺母，然后將螺栓和螺母涂上耐高溫的潤滑脂，防止在高溫運(yùn)行中螺栓燒結(jié)、卡死，方便以后拆除；2.5.7.3 安裝墊片及螺栓，利用曼透平提供的專用液壓套筒扳手緊固螺栓，緊固

16、應(yīng)對稱交錯進(jìn)行，緊固力應(yīng)按初擰緊和終擰緊來達(dá)到，緊固力矩最終達(dá)到 7800N.m（滿足此緊固力矩后，運(yùn)行過程不需再對螺栓進(jìn)行熱態(tài)緊固） 。在螺栓緊固過程中須實(shí)時(shí)監(jiān)視百分表，如讀數(shù)超出范圍（位移值應(yīng)小于 0.05mm）應(yīng)停止緊固，分析應(yīng)力方向，調(diào)整可調(diào)支架，消除應(yīng)力后再繼續(xù)緊固，直到緊固完畢。2.5.8 螺栓緊固完成后，再次復(fù)測汽輪機(jī)組的同心度，確認(rèn)配管無應(yīng)力附加在汽輪機(jī)組上。2.5.9 管道吹掃：根據(jù)曼透平公司要求的吹管系數(shù) K=（吹管蒸汽流量2吹管時(shí)蒸汽比容）/（額定負(fù)荷流量2額定負(fù)荷時(shí)蒸汽比容） （1.2K1.7）確定管道吹掃時(shí)靶板位置的蒸汽壓力、溫度及流量，直至 3 次打靶合格。3 3、

17、增壓機(jī)配管、增壓機(jī)配管93.1 增壓機(jī)與冷卻器之間的無應(yīng)力配管和汽輪機(jī)高壓過熱蒸汽配管的施工工藝大致相似，但增壓機(jī)與冷卻器之間的管線較多且管線上可供調(diào)整的支架很少，因而是本裝置進(jìn)行無應(yīng)力配管調(diào)整難度系數(shù)最大的工作，配管圖詳見附表 2-1增壓機(jī)與冷卻器之間的連接管 。3.2 施工要求：所有增壓機(jī)法蘭與管道法蘭面平行度要求詳見附表 1。3.3 測量方法：法蘭面平行度采用塞尺，四點(diǎn)對稱測量；同心度檢查方式為所有法蘭連接螺栓能夠自由穿過。3.4 調(diào)整手段：調(diào)整支吊架、連接法蘭、加熱冷卻變形及焊接應(yīng)力控制。3.5 施工工藝 3.5.1 根據(jù)管道單線圖進(jìn)行管道預(yù)制，預(yù)留管道的水平和垂直轉(zhuǎn)向點(diǎn)用于調(diào)整；3.

18、5.2 支吊架按設(shè)計(jì)圖紙制作、安裝就位；3.5.3 管線從冷卻器側(cè)開始安裝至增壓機(jī)側(cè)，預(yù)留增壓機(jī)側(cè)的法蘭短管用于調(diào)整。由于管線 111、121 等完全沒有設(shè)計(jì)支架，安裝時(shí)設(shè)置了臨時(shí)支架，但臨時(shí)支架的設(shè)置對于以后的法蘭面調(diào)整造成了很大困難。將增壓機(jī)側(cè)法蘭短管裝配到增壓機(jī)上（墊片采用與正式墊片相同厚度的臨時(shí)墊片） ，調(diào)整好已安裝管線與法蘭短管的組對焊口，確保管口四周間隙均勻和錯邊量符合規(guī)范要求，然后點(diǎn)焊牢固。3.5.4 拆除增壓機(jī)側(cè)法蘭短管的連接螺栓，對已安裝管線與法蘭短管的焊口焊接采用同汽輪機(jī)高壓蒸汽管道 5#（如 2.5.5.5 所示）焊口同樣的方式進(jìn)行，并實(shí)時(shí)監(jiān)測法蘭面平行度及同心度。3.5

19、.5 增壓機(jī)至冷卻器之間的管線安裝及初步找正完成后整體拆除，然后進(jìn)行單根試壓及化學(xué)清洗：3.5.5.1 化學(xué)清洗首先采用的是單根浸泡酸洗的方式，酸洗后的管道內(nèi)壁比較干凈，但是在中和、鈍化的過程中出現(xiàn)了泛黃、返銹的現(xiàn)象（如下圖 3-1） ，不能滿足曼透平公司對管道清潔度的要求。而且清洗速度緩慢，清洗原材料浪費(fèi)量大。 圖 3-1 管道內(nèi)壁中和、鈍化的過程中出現(xiàn)了泛黃、返銹的現(xiàn)象3.5.5.2 通過查閱相關(guān)資料及借鑒經(jīng)驗(yàn)，更改了化學(xué)清洗工藝，將幾根管道串聯(lián)密閉，10利用循環(huán)泵將酸洗液、中和液、鈍化液在管道中進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，整個(gè)化學(xué)清洗過程一次性完成且在清洗過程中不讓管道內(nèi)壁與空氣結(jié)合再次發(fā)生氧化生銹，

20、以達(dá)到良好的清洗效果，如圖 3-2。 圖 3-2 化學(xué)清理過后的管道（法蘭面的銹黃用酸洗及鈍化液擦拭干凈） 3.5.6 管道化學(xué)清洗完成后整體進(jìn)行回裝。對于拆除了臨時(shí)支架的管道，在回裝后管道與增壓機(jī)的法蘭面平行度和同心度出現(xiàn)了較大的偏差，這是因?yàn)檎麠l管線沒有設(shè)計(jì)支架，在先前安裝時(shí)采用了臨時(shí)支架支撐管道而沒有考慮到管道的自重，當(dāng)臨時(shí)支架拆除后管道就自然下垂造成了較大偏差，對于這個(gè)問題我們采用了以下方法進(jìn)行重新校正:3.5.6.1 利用手拉葫蘆對法蘭面的偏差進(jìn)行反向側(cè)拉，并用熱處理儀對水平或垂直轉(zhuǎn)向位置進(jìn)行局部加熱后自然冷卻（如下圖 3-3） ，用以調(diào)整法蘭面偏差，但此方法效果不明顯；后經(jīng)得曼透平公司現(xiàn)場工程師同意，將熱處理儀加熱改成火焰烘烤的加熱方式，由于加熱速度和冷卻速度比熱處理儀快，因而取得了較為明顯的效果。11圖 3-3 熱處理儀加熱彎頭轉(zhuǎn)向部位3.5.6.2