炼油装置加热炉炉管安装施工主要施工方法及技术要求

炼油装置加热炉炉管安装施工主要施工方法及技术要求施工准备技术准备：在加热炉炉管工开工前，要仔细审阅加热炉炉管施工图纸及施工技术要求，了解炉管的施工程序及技术要求，在正式施工前对所有参加炉管施工的人员进行施工技术交底，并办理管道施工技术交底手续。在炉管预制前，应绘制炉管的单线图，并对焊缝编号。施工机具的准备：根据施工技术要求及工程量配备足够的处于完好状态的机具设备（包括各种焊机、坡口机、磨光机、试压泵、定位胎具等）。施工现场的准备：根据总体施工规划，合理布置炉管的预制场地，炉管及预制好的半成品要摆放整齐美观。在预制炉管前，应将场地平整并适当夯实，场地表面铺设一层厚度为5cm的细石。（F-5051炉管预制场地约为30m×30m，F-5001、F-7001炉管预制场地约为30m×20m）。由于炉管安装的特殊性，管道专业工程师和设备专业工程师需要紧密根据设计图纸、工程量大小、工程复杂程度、工程施工和技术难点，以及设计对工程的要求，编制详细的炉管施工方案和重点、难点、关键过程及特殊过程专题施工作业方案。在施工中，对管道工程的施工进度，操作程序和施工方法、工程技术、质量、安全、文明施工目标等进行严格的把关。由于炉管厚壁管，焊接量大、要求高，为保证质量和进度，炉管的焊接选择由高水平焊工经培训考试合格后上岗施焊。管材、管附件及焊接材料质量检验炉管应具有出厂合格证和质量证明文件，其内容应符合国家标准、ASTM标准及有关技术条件的要求，钢管外径及壁厚尺寸偏差应符合钢管制造标准，超标准材料应及时退换；钢管的材质和硬度应符合相关标准的要求。到货炉管的标识不清或与质量证明文件不符或对文件中的特性数据或检验结果有异议，供货单位应按相应标准做验证性检验或追溯到产品制造单位。炉管在使用前必须进行外观检查，其表面质量应符合相应产品标准，不合格者不得使用：钢管内、外表面不得有裂纹、折叠等缺陷；钢管表面的锈蚀、凹陷、划痕及其他机械损伤的深度，不应超过相应产品标准允许的壁厚负偏差；钢管端部、坡口的加工精度及粗糙度应达到设计文件或制造标准的要求；有符合产品标准规定的标识。管件的表面不得有裂纹，外观应光滑、无氧化皮，表面的其他缺陷不得超过产品标准规定的允许深度。坡口加工精度及粗糙度应符合产品标准的要求。焊接管件的焊缝应成型良好，且与母材圆滑过渡，不得有裂纹、未熔合、未焊透、咬边等缺陷。管子与管件经检查验收合格后应做好标识，并按不同材质规格分别摆放、保管。焊接材料的种类、牌号、材质应符合设计要求和规范要求；焊材必须具备有效的质量证明书，其质量不得低于国家现行标准的规定，否则不予验收。焊材入库前按检验计划的要求，采用随机抽样的方式进行外观检查，发现有下列条件之一的必须退货：焊条药皮破裂脱落过长(>15-20cm)；焊丝严重变质；焊条或焊丝受潮严重；与包装型号不符。成套供应的管道成品材料（如集合管、U型弯管以及辐射室炉管等）应符合设计以及相关标准的要求，发现不合格者应及时联系厂家处理。炉管的组对组对前，炉管应矫直，弯曲度不应大于1/1000，且整根炉管长度不超过6m时，全长弯曲度不应大于4mm：超过6m时全长弯曲度不应大于8mm。焊在180°急弯弯管或焊接回弯头上的两根炉管的两端应齐平，长短相差不应大于2mm。炉管与炉管、炉管与管件的对焊接头不应有超标准的内错口，炉管外径小于或等于102mm时，错口不应大于0.5mm；炉管外径大于102mm时，错口不应大于1mm。炉管的组对焊接在现场进行，预制前进行调直并加工好坡口，并将坡口两侧各20mm范围内的毛刺及其它污物清除干净，打磨出金属光泽；对下完料管线及时做好标识移置。管子或管件对接焊缝组对时，内壁应齐平，内壁错边量不宜超过管壁厚的10%，且不大于2mm。预制前应按设计要求核对管子、附件等的规格、材质、型号。每条管线预制完毕，都要进行内部清理，管端封口，管线编号、存放。F-5051辐射炉管要在专门胎具上进行组焊预制。专用胎具根据设计情况进行制作，保证炉管组对的共面性、中心距的正确性和平行度要求，并能充分的支承以便于组对焊接施工。圆形炉炉管的胎具要按炉管的设计尺寸制作拱形胎具。炉管胎具要有足够的刚性和稳定性。为了便于安装和保证工期，炉管的安装应尽量加大在安排地面上的预制深度，本工程按照设计图纸要求分为四组在地面整体预制，整体吊装，每组炉管分两片进行预制，每片预制完成后对接成一组。其余的定位焊接以及调整在高空进行。胎具的制作具体见图2，因为单根炉管的长度为15米~17米，因此至少需要制作两组胎具。F-5001、F-7001炉管的预制应在专用的支架上进行，在单根直管段上应设置2个支架，U型管处应设置一个支架，对口以及焊接时应注意接头的平直性，具体见图3。图2F-5051炉管预制胎具图3F-5001、F-7001预制支架点设置炉管的切割应采用氧--乙炔焰切割和机械相结合，管子切口表面应平整，不得有裂纹、重皮、毛剌、凸凹、缩口等。熔渣、氧化皮、铁屑等应清除干净。炉管的焊接采用手工氩弧焊打底，电弧焊盖面的焊接工艺，焊接工艺参数见表3、4、5F-5051每组炉管预制完后在下胎具前，在炉管内侧距上下弯头各5m处设两组加固，加固采用槽钢，用U型管卡将炉管与槽钢固定在一起，同时裸露的管口要进行封堵保护，下胎具后放在平整的场地上妥善保存。F-5001和F-7001炉管预制完毕后，为防止变形，在炉管的直管段处应至少安装两个临时支撑，U型弯管处安装一个临时支撑,支撑于管道之间用管卡连接。炉管的焊接焊前准备现场施焊的焊工必须具有相关部门颁发的与焊接材质相同的有效的焊工证件，并具有相应操作的合格项目。对与本工程，焊工必须具有多年石化管道丰富焊接经验和焊接能力很强的焊工投入现场操作，从焊接技能上确保焊接质量。焊件组对前应将坡口及其内外侧表面不小于20mm范围内的油、漆、垢、锈、毛刺等清除干净，且不得有裂夹层等缺陷，现场采用手工锉刀和磨光机机械清理。管子或管件对接焊缝组对时，内壁应齐平，内壁错边量不宜超过管壁厚的10%，且不大于2mm。焊接采用V型坡口,坡口用机械加工或砂轮机打磨,做到光滑平整.对坡口两侧20mm范围内将油污、铁锈和水份去除，且保证露出金属光泽。采用多层焊，焊时应严格控制层间温度。对于A335P11和A335P22这两种材质，经过火焰切割的坡口表面，进行渗透检测，I级合格，检测范围为坡口及其两侧各20mm。坡口加工尺寸可按图5进行。图5炉管焊接坡口加工尺寸管子、管件组对时，应使内壁平齐，其错边量不应超过壁厚的10％，且不大于2mm。焊接方法及焊材选择焊接方法炉管焊接采用氩弧焊打底结合手工电弧焊填充和盖面的方式。定位管与炉底板和炉管的焊接采用电弧焊焊接，支撑板、加强版与炉壁和炉管的焊接也采用电弧焊焊接。氩弧焊应采用铈钨极，使用氩气纯度应在99.96%以上。焊接应采用小线能量、短弧焊、小摆动的操作方法，采用多层多道焊，层间温度宜控制在200℃以上。每层焊道完成后均应彻底清除焊道表面的熔渣，并消除各种表面缺陷再进行下一层焊接，每层焊道接头应错开。焊接中应确保引弧与收弧处的质量，收弧应填满满弧坑，并用砂轮将收弧处修磨平整。焊材选择具体采用的焊接材料选用见表2。序号类型焊条标准焊丝标准1炉管焊接(20G)J427φ3.2GB/T5117H08Mn2SiAφ2.5GB/T149572定位管焊接A307φ3.2GB/T5118/3固定片加强板焊接A307φ3.2GB/T5118/4炉管焊接（P22）R407φ3.2GB/T5118CHG62B3φ2.5Q/FAA31-20005炉管焊接（P11）E8018-B2φ3.2AWSA5.5-96CHG55B2Vφ2.5GB/T14957-94表2炉管安装主要采用的焊接材料炉管焊接工艺参数F-5051炉管(20G)的焊接工艺参数见表3。焊接层次焊接方法焊材种类焊材直径极性焊接电流（A）电弧电压(V)焊接速度cm/min线能量KJ/cm1GTAWH08Mn2SiAφ2.5正接100-11018-205-7/2SMAWE4315φ3.2反接110-12022-247-9/3SMAWE4315φ3.2反接110-12022-247-9/表3F-5051炉管的焊接工艺参数F-5001(P22)炉管的焊接工艺参数见表4。焊接层次焊接方法焊材种类焊材直径极性焊接电流（A）电弧电压(V)焊接速度cm/min线能量KJ/cm1GTAWCHG-62B3φ2.5正接100-13011-135-8≤20.22SMAWR407φ3.2反接90-11020-227-9≤18.83SMAWR407φ3.2反接90-11020-227-9≤18.8表4F-5001炉管的焊接工艺参数F-7001(P11)炉管的焊接工艺参数见表5。焊接层次焊接方法焊材种类焊材直径极性焊接电流（A）电弧电压(V)焊接速度cm/min线能量KJ/cm1GTAWCHG-55B2Vφ2.5正接100-13011-134-6≤23.42SMAWE8018-B2φ3.2反接90-11020-225-8≤24.2表5F-7001炉管的焊接工艺参数焊接材料的存储、烘干与发放焊接材料的储存、保管应符合下列规定：存放焊接材料的库房应通风良好，配有温、湿度计和去湿机，并有温、湿度记录，相对湿度要控制小于60%，温度控制以10—35℃为宜；焊接材料应按照牌号、规格、批号分别堆放，与地面、墙面的距离在0.3米以上，并做好相应的标识，以便取出。凡入烘烤箱的焊条的药皮应无裂纹、剥落、疏松、受潮霉变，铁芯无锈蚀。焊条烘烤温度及时间应符合焊条说明书上的规定，若有疑问及时联系焊接技术人员。不同牌号的焊条不得放在同一烘烤格上烘烤，碱性焊条与酸性焊条应分开烘烤。焊接材料重新烘烤的次数不得超过两次，经过二次烘烤的焊接材料只能用于非受压部位焊接。焊条每次发放量不得超过3kg或50根，使用时间不得超过4h。焊丝每次发放量不超过20根。焊工领用焊条时，应填写《焊材领用单》，并需经焊接技术员确认。焊材烘烤员应每天认真填写焊条的烘烤、焊条（焊丝）及焊剂的发放、回收处理记录，还应做好每天的温、湿度记录并签字。焊材的烘干温度及恒温时间以焊材的产品烘干说明为准，若未有焊条烘干说明，烘干温度参见表6。焊材牌号母材烘干温度恒温时间备注J42720G350-400℃1hR407P22350-400℃1hR307P11350-400℃1hA307ZG40Cr25Ni20200-250℃1h表6焊材的烘干温度炉管焊接及检验管子点焊，应由焊接同一管子的焊工进行，点焊用的焊条或焊丝应与正式焊接所用的相同，点焊焊接工艺条件与正式焊接工艺条件相同。管子、管件组对点焊时，应保持焊接区域不受恶劣环境条件（风、雨）的影响。点焊不少于3点，采用过桥式点焊，正式焊时起焊点应在两焊缝之间，焊到定位焊处将焊点磨掉。焊接定位焊缝时，应采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺，并应由合格焊工施焊；定位焊缝的长度、厚度和间距，应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂；在焊接根部焊道前，应对定位焊缝进行检查，当发现缺陷时应处理后方可施焊；与母材焊接的工卡具其材质宜与母材相同或同一类别号，拆除工卡具时不应损伤母材，拆除后应将残留焊疤打磨修整至与母材表面齐平；严禁在坡口之外的母材表面引弧和试验电流，并应防止电弧擦伤母材；施焊过程中应保证起弧和收弧处的质量，收弧时应将弧坑填满，多层焊的层间接头应错开；应在焊接作业指导书规定的范围内，在保证焊透和熔合良好的条件下，采用小电流、短电弧、快焊速和多层多道焊工艺，并应控制层间温度。焊接中注引弧和收弧质量，收弧处确保弧坑填满，防止弧坑火口裂纹，多层焊做到层间接头错开。每条焊缝尽可能做到一次焊完，因被迫中断时，及时采取防裂措施，确认无裂纹后方可继续施焊。焊接过程中必须做好自检、互检工作。焊缝表面的焊渣必须清理干净，先由进行外观质量检查，是否有气孔、裂纹、夹杂等焊接缺陷，如有应进行返修，并做好焊缝返修记录。在焊接过程中，要根据管子的直线度随时调整焊接顺序。焊接铬钼钢材质的焊口时，当达到预热温度后，应立即进行底层的焊接，且应一次连续焊完。底层焊道完成后，应立即进行下一层的焊接，且应连续焊完。如中断焊接，应立即进行温度为300～350℃、时间为15～30min的后热处理，然后保温缓冷至室温。再焊接时应对焊缝进行检查，确认无裂纹等缺陷后方可按原焊接工艺规程继续进行焊接。炉管焊接环境要求非合金钢管（20G）的焊接，环境温度不得低于0℃；合金钢管（A335P11和A335P22），环境温度不得低于0℃。若低于，应采取措施。管道施焊时出现下列情况之一又未采取措施时，应停止作业：焊条电弧焊，风速大于等于8m/s，，氩弧焊时风速大于2m/s；相对湿度大于90%；下雨或下雪。P11、P22炉管和管件施焊前，应根据钢材的淬硬性、焊接环境、焊接方法进行预热。预热方法宜采用电加热、红外线或在预热炉内加热的方法，若无条件，也可用火焰加热。用火焰加热时，火焰不应直接触及焊道坡口。预热范围应为以对口中心线为基准两侧各不小于100mm的区域。加热区以外的100mm范围内，应予以保温。预热升温应缓慢而均匀，防止局部过热。P22炉管焊接时的预热温度为250~350℃，P11炉管焊接时的预热温度为200~300℃。需要进行焊后热处理的焊口焊完后，应立即进行焊后热处理，否则应采取200-300℃、15min的后热，然后保温缓冷。焊后热处理直采用电加热、红外线或在预热炉内加热方法。在热处理过程中，应准确地控制加热温度，且使焊件温度分布均匀。测温宜采用热电偶，并用自动记录仪记录热处理曲线，测温点应在加热区内，且不少于两点。热处理的加热范围，应为以焊缝中心为基准，两侧各不小于焊缝宽度的三倍且不小于25mm的区域，加热区以外的100mm范围应予以保温。焊后热处理参数见表7。参数内容升温速度1.升温过程中对300℃以下可不控制。2.升温至300℃后，升温速度不应大于220℃/h热处理温度P11720~750℃P22720~750℃恒温时间每毫米壁厚恒温3min，且不少于1h冷却速度1.恒温后的冷却速度不大于275℃/h2.300℃以下自然冷却表7P11、P22焊后热处理参数热处理后，应对焊缝、热影响区及其附近母材分别抽检表面布氏硬度，抽检数量应不少子热处理焊口总量的10％，所测硬度值应符合下列要求，否则，必须重新进行热处理并做硬度测试。P11HB≤225P22HB≤241本工程中炉管与炉管及急弯弯管之间的焊接及检验应符合《石油化工管式炉碳钢和铬钼钢炉管焊接技术条件》SH3085-1997，所有的焊缝应进行100%的射线探伤检查，焊缝质量按《承压设备无损检测》JB/T4730.2-2005执行，合格等级为II级（20G炉管在焊接完成后即可进行RT检查，P11、P22炉管必须在热处理完成后24h后进行RT检查）。定位管、固定片、加强板与炉管的焊接及检验应符合《石油化工异种钢焊接规程》SH/T3526-2004，焊缝应按《承压设备无损检测》JB/T4730-2005进行100%渗透检测，合格等级为I级。炉管的吊装炉管的吊装说明甲苯塔重沸炉F-5051辐射炉管的总重量为42303kg，每组重量为10576kg，每组炉管的最长高度为17米，辐射室模块的高度为19.3米。炉管组的弯度为90°，每片炉管的弯曲半径为3950mm。吊装场地狭窄，炉管尺寸大，吊装过程中需要将炉管吊起越过炉筒壁穿进炉筒，炉管弧度容易变形。异构化进料加热炉F-7001辐射室炉管的总重量为35272kg，分四次吊装，每次吊装重量为8818kg，每片炉管的高度为15米，辐射室模块的高度为17.5米。歧化进料加热炉F-5001辐射室炉管的总重量为12638kg，分两次吊装，每次吊装的重量为6319kg，每片炉管的高度为14米，辐射室模块的高度为16.8米。在吊装过程中应设置临时约束支撑以防止炉管因过长而变形。吊装前检查及准备辐射室炉管的安装应在辐射室衬里完成之后、对流室模块安装之前进行；炉膛钢框架及辐射室钢结构组装焊接完，经检查合格；炉膛几何尺寸符合设计要求；衬里施工已经完成，且符合设计和规范的要求；转油线炉管施工前确保辐射室炉管和对流室模块已经施工完毕。认真复核数量、重量、规格及连接件的规格、数量。核对炉管的就位尺寸和相互关系。复查炉管及构件是否有严重裂纹、扭曲、破损及缺陷，其质量是否达到标准要求，如未达到应采取妥善措施。施工人员应遵守安全技术操作规程，严禁违章作业和野蛮施工。炉管吊装由于现场吊装高度较高，作业半径较大，根据我公司现场实际吊车情况，F-5051辐射室炉管选用200T的汽车吊，溜尾采用25T的的汽车吊，F-5001辐射室炉管分两次吊装，每次吊住均采用50T汽车吊，F-7001分四次吊装，每次吊装均采用50T的汽车吊。吊装作业中应连固定支撑一起吊装就位，以防止在吊装过程中炉管发生变形。炉管的安装F-5051辐射管在炉膛侧墙和端墙筑炉后安装，辐射盘管应按照制造厂提供的炉管吊钩安装模板进行组装，以确保辐射盘管顺利安装在吊钩上。立管采用炉内吊管时，连接炉管上部的弯头或弯管，应与吊钩接触，并使吊钩确实承重，炉管拉钩的安装应保证炉管能自由伸缩。F-5051辐射室炉管按照设计图纸分四片整体吊装，预制完成下胎具后以及在吊装过程中采用预制时的临时槽钢作为临时支撑，以防止炉管在预制工作完成后及吊装运输产生变形。炉管立管在吊装时应平稳，不得撞击炉壁。F-5051炉管安装就位后，用φ70×6×340的定位管将预制好的炉管底部的180°的急弯弯管和炉底板焊接定位，