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加氢装置高压临氢管道施工

发表时间: 2024-04-01 10:32:06

作者: 石油化工设备维护与检修网

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为适应加工低质量原油和满足环境保护的要求,国内炼化企业不断优化炼油装置处理结构和调整产品结构,其中加氢裂化和加氢处理等高压加氢装置近年来发展较快,装置加工能力也在不断提高。

高压加氢装置高压系统管道直径大、管壁厚、焊接时间长、热处理周期长、现场安装和压力试验难度大,施工质量要求严格,故高压管道施工是高压加氢装置施工的关键环节,如果不能很好的掌握这部分关键管线的施工要点和施工方法,将很难保证施工质量和工程工期,并将会给开车后装置的正常运行带来重大的安全隐患。


1  材料检验

材料检查与验收是控制高压管道施工的第一道工序,必须严格控制管道组成件(管子、配件、法兰、阀门、螺栓等)符合设计规定及规范要求。其中:

 ( 1 )每批到货材料必须具有质量证明书或合格证,并对质量证明书或合格证所提供的合金成份与制造标准进行核对。对证明书有异议,应进行必要的光谱分析。无质量证明书或合格证的产品不得使用。

 ( 2 )所有到货的管材统一进行编号,进行长度、外径、壁厚、炉批号、椭圆度复测,并记录实际数值,按规范要求标记。

 ( 3 )所有管件的坡口进行100 % PT 检查,坡口表面不得有裂纹、缩孔等缺陷。螺栓、螺母逐件进行光谱分析合金成份,每批应抽两件进行硬度检验,若有一件不合格,必须按原规定数加倍抽检,若仍有不合格,则该批管道组成件不得使用,并作好标识和隔离。

 ( 4 )外观检测合格后涂上相应色标,并分类存放。


2  下料和组对

2.1 排板下料及坡口加工

对高压管道进行排料,套材下料,避免材料浪费。对重要设备配管,尤其是大型机组配管以及合金钢和不锈钢管道施工,预制下料前,必须进行实测实量工作。划线下料时采取自检和互检方法。对于不锈钢管道的预制,应使用同材质或采用加隔层的办法使其与异种金属隔离,对于在加工过程中携带的油脂,应采用丙酮及时擦洗;管、配件不可直接接触地面,采用无油清洁方木垫高。不锈钢管用无齿锯切割时,应使用专用砂轮片。切口表面应垂直平整,无裂纹、毛刺、凸凹、缩口、熔渣、氧化物、铁屑等,并注意管段、配件与碳钢的隔离,防止渗碳污染。采用管子车床切割和加工坡口时,必须使用专用刀具。

2.2 焊道组对及焊前准备

高压管道对接口的组对必须做到内壁平齐,内壁错边量不超过壁厚的 10 % ,且不大于 lmm 。为提高组对工效和组对质量,可使用滚动胎具等组对工装进行组对。为防止焊接飞溅污染组对件表面,不锈钢组对件在组对后焊接前应在坡口两侧 l00mm范围内涂以白垩粉进行保护。所有组焊件在组焊前必须针对组焊件材质,壁厚、对口间隙条件,采取相应的反变形措施或抗变形加固支撑措施。


3  管段安装

3.1 一般区域管线安装

由于高压管道预制管段重量大,安装空间小,管段吊装前要充分考虑管线的作业空间。管线施工时选择合适的预留空地;管廊管段吊装应在两端的空地为穿管点。管线应在吊装允许范围内进行预制;直管段安装使用穿管滚动胎具,配合导链进行摆位。管道的π型补偿器一般分成三部分制作和吊装。

3.2 压缩机区域管线安装

加氢裂化和加氢处理装置压缩机组配管空间狭小,无应力组对难度大。压缩机开车是加氢装置开车的重点和难点,无应力配管是压缩机开车成功的关键环节,必须遵循以下方法。

压缩机出入口管线是安装的重点。先将主管廊上主管线就位,管托定位并焊接完毕,然后再将各管段吊装就位。压缩机厂房内配管利用行车及自制吊装架安装到位,压缩机出入口的管线随压缩机安装进度进行施工,在压缩机出入口方向且最靠近压缩机的管段作为安装调整段,预留到压缩找正后,再实测安装。管段安装前,再次检查预制管段内部是否清洁、管道路线方向以及管支架位置和安装空间等,确认合格后方可安装。法兰与压缩机连接前,认真清理法兰面,检查法兰面是否符合规范要求,不允许打磨法兰面。

与压缩机相连接的管道及其支、吊架安装完毕后,应卸下接管上的法兰螺栓,在自由状态下所有螺栓应能在螺栓孔中顺利通过。法兰密封面间的平行偏差、径向偏差及间距应满足设计或制造厂的规定,当未注明明确规定时应符合国家、行业规范的规定。高压管道随压缩机安装进度进行施工,连接压缩机的一段予留到压缩机找正后,再实测安装。滑动支架、吊架安装时完全按照图纸要求设定偏移量。紧固螺栓要根据单线图或设计文件认真核对材质、规格、对号入座,并涂二硫化钼。螺栓在法兰孔内要自由穿入,不得采用强力拧紧螺栓的方式消除安装偏差。法兰与压缩机连接前,在自由状态下检查法兰的同轴度和平行度,同轴度≤0.2min , 平行度≤0.1mm 。

与压缩机出入口连接法兰短节预制完毕后,先与机体法兰连接好,再往外延伸,第一道固定焊口远离压缩机,待到第一个固定支架安装后方可从外向机体方向配管。在与机体法兰安装开始到第一个固定支架安装完之后,联轴节上架设百分表监视机体位移,位移值不超过0.02mm。

管道安装时不得借用外力强力组对,要保证自由状态下对口,对口利用对口卡具调整对口间隙和组对错边量。管道支吊架必须与管道同步安装,不得在管道上点焊临时支撑,必须做临时支撑的用抱卡、 U 型螺栓等。管托、支架焊缝距管道焊缝距离最小100mm,严禁焊缝重叠。尤其是高温高压管道,设置了大量的固定支架,并与弹簧管架配合使用,安装过程中要分清固定方式、固定位置,必须满足设计要求。弹簧支吊架在管道试压前不能拆除弹簧固定销。流量计要保证前后直管段的尺寸,严格按设计尺寸施工。


4  焊接及热处理

高压加氢装置涉及材质多(碳钢、不锈钢和铬钼钢),焊接工艺复杂,是装置施工质量控制的难点和重点,必须遵循以下要点。

4.1 焊道定位焊

碳钢管道焊缝定位焊采用氩弧焊永久焊缝。合金钢管道焊缝定位焊采用氩弧焊、过桥式焊接,正式焊接进行到此处时将点固焊缝打磨干净。定位焊缝长度一般为10~20mm,高度2 ~4mm,沿焊缝均布。DN≥12"对接焊缝以及DN=6 ~ 10",但厚度等级>SCH80的对接焊缝焊接前预热采用电加热,如图 1 所示,焊接过程中持续加热,维持预热状态以控制层间温度。其余焊缝采用火焰加热,预热温度以电子点温计所测定的温度为准。加热范围为每侧不小于焊缝厚度的3倍,图中所示为最小尺寸要求。定位焊缝采用火焰加热。预热温度作好相应数据记录(无须打印自动记录曲线)。下面列举几种常见材质焊缝的预热参数见表 1 。


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表 1 焊缝预热参数表


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图 1 焊前电加热预热示意图


4.2 焊接

按照焊接工艺评定要求DN≤50mm的管道焊缝采用氩弧焊工艺, DN>>50mm 的管道焊缝采用氩电联焊工艺,承插焊缝至少焊接两遍。多层焊时各层、道之间的接头相互错开。

铬钼钢焊接每条焊缝应尽可能一次连续焊完,若因故被迫中断,应立即对焊缝进行保温缓冷。重新焊接时先检查确认表面无裂纹,重新预热后方可施焊。

 4.3 焊后热处理

焊接结束后应立即进行后加热和保温,并接着进行焊缝热处理,焊缝的无损检测在热处理完毕后进行。铬钼钢焊缝焊接完毕后立即进行300~350℃焊后加热,加热温度不小于2h ,并保温缓冷。热处理采用电加热方式,加热器及保温层的固定位置如图2所示。热处理时≤12"焊缝应至少安放一支测温热电偶,12~24" 焊缝对称安放2支热电偶。热电偶应在检定有效期内。热处理各种温度参数见表2,300℃以下升降温速度不限,但降温时应待冷却至常温后方可拆除保温层。热处理后的焊缝均需进行硬度检测,检测部位为焊缝、两侧热影响区、两侧母材,合格标准为:

CS ≤200HB

P 11 ≤ 225HB

P22 ≤ 240HB


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图 2 加热器及保温层的固定位置示意图

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表 2 管道焊缝热处理参数一览表


5  无损探伤

无损探伤是石化工程工艺管道施工质量检验的最关键环节,是检验管道施工质量的基本手段,高压加氢装置高压临氢管道的焊接无损检验更为重要。高压系统管道焊缝按规范要求必须100%无损检测合格,为确保施工质量和无损检测质量,减少返工,并尽可能缩短工期,在高压管道施工过程中,无损检测工作采取以下方法。

 ( 1 )管壁厚度小于28mm的对焊缝,焊接、外观检查和热处理结束后直接进行射线检验.

 ( 2 )管壁厚度大于28mm的对焊缝底层焊至18 ~20mm时完成后热后先进行射线检验,以保证焊缝根部焊接质量,根部焊缝检测合格后方可进行中间层和表面层的焊接。整道焊口焊接完毕后先进行热处理,合格后进行100%超声波检验。

对于插焊阀门和管件的角焊缝,焊接完毕后则进行100%磁粉或着色检验。


6 水压试验及复位

管道水压试验是石化装置管道实体施工最后一项工作,水压试验结束后可与生产作业单位一起进行管道内部的吹扫、冲洗等内洁工作。水压试验前,管道试验系统(试压包)必须全部实体完善,无损检测合格,资料齐全。由于广州石化加氢裂化和加氢处理装置大部分切断阀和调节阀均选用焊接连接方式,并且试验压力非常高,为确保试压工作顺利进行,并全面检验工程实体质量,高压系统水压试验采取了以下方法。

按工艺流程及施工规范要求进行试压系统划分(试压包编制),由于操作压力高,反应器、分离器、换热器、压缩机等设备之间的管道都是焊接或高压法兰形式连接,并且大部分不设“ 8”字盲板。导致管道试压无法与设备隔离。在试压包编制前,首先取得设计代表、监理及业主工程师的同意,将管道和设备一起进行水压试验,并选择合适的试验压力。

按照试压包划分情况提前加工好所有的法兰盲板,包括调节阀、孔板、文丘里等仪表元件及安全阀在试压、吹扫前,不能进行安装所需要的试压盲板。对于以上元件与管道焊接连接的,则先将连接口用焊接内盲板的方式封闭,待试压结束后割除盲板,并经吹扫合格后正式焊接安装以上元件,并对所有焊缝进行100%射线探伤和着色检验。

由于高压管道试验压力高,升压难度大,要求必须在试压前详细检查实体安装情况和资料整理情况,保证系统上水试压前无任何安装和资料尾项,并在上水前完成所有紧固件的预紧工作。尽可能避免系统上水试压过程中出现大的漏点而多次重复进行升压/泄压工作,缩短试压时间,保证施工工期。

高压系统试压合格结束后,先将系统降为常压,紧接着利用系统内试压用水冲洗管线,然后进行系统吹扫,合格后拆除所有试压吹扫临时设施,复位所有系统元件,并开始系统气密试验的准备工作。

高压加氢装置高压临氢管道施工必须加强材料检验、排板下料组对、现场安装、焊接及热处理、无损探伤、水压试验及复位等施工环节的过程控制,掌握并运用适合本工程的施工方法,严格执行施工工艺纪律,确保每一工序合格后释放到下一工序作业。才能保证工程顺利进展和工程实体质量。