催化裂化装置两器施工工法

PAGE28催化裂化装置两器施工工法60万吨/年催裂化装置“两器”施工工法随着我国炼油工艺的不断改进，炼油装置的核心设备都在向大型化和一体化发展。由我公司承建的大庆林源炼油厂和大庆化学助剂厂两套60万吨/年重油催化装置就是将反应器、沉降器和第一再生器合为一体，并采用同轴式结构，称为“同轴式沉降器—第一再生器”（以下简称两器）。两器壳体采用16MnR材质，内部采用新型的WHL—1型浇注料进行衬里。两器总重408吨，其中金属重233吨，最大直径7200mm，设备高度为42m，壳体厚度为18—28mm，衬里厚度为100—150mm，安装在标高＋9.800米的砼基础上。设备内件主要有旋风分离器、待生立管、翼阀等，该设备是我国目前催裂化装置中较先进的工艺设备。因受其自身结构的限制，在施工现场分片拼装。对于这种大型的衬里设备，由于受其自身结构特点的限制，在现场施工难度很大，我们根据两套催裂化的施工经验，利用我们在吊装方面的技术优势，开发整理出了这项工法。本工法的施工工艺就是根据现场施工条件和设备自身结构，以及吊装能力和衬里要求等因素，先将分片的壳体在平台上拼装为四大段（见图-1），然后进行衬里施工，安装内件，最后用倾斜单桅杆全方位（360）进行分段吊装、组对，在基础上进行正装施工。一、工艺特点两器的施工工序较多，衬里是相当复杂的工序之一，且养生时间又长。为满足整个施工工期，采用分段组焊、分段衬里、分段吊装，然后补衬接口这一施工方法，为衬里施工创造了有利的条件。既满足了衬里工序的特殊要求，又使组装、焊接、衬里、吊装等工序呈流水式进行，其优点有：1、分段施工有利于扩大作业面，使各工种的作业保持相对的连续性，并在管理上实现了超前意识，故可缩短工期，提高经济效益；2、施工中的多数作业是在低层进行，节省了人力，质量易保证，施工安全性大；3、减少了大型工机具的使用，降低了成本；4、有利于保证关键部位的衬里质量，如：分段衬里可采用翻转倒衬法施工，解决了“上封头”和“上过渡段”等部位仰脸施衬的弊病。二、适用范围本工法主要应用于催裂化装置的两器施工，也可应用于其它类似的大型设备的现场拼装、衬里，其它设备的吊装也可借鉴全方位吊装方法，故其应用前景较为广泛。三、工艺程序（一）施工准备与平面布置1、施工之前要对基础进行验收和复测。以施工图和施工规范为依据，并按GB150—89《钢制压力容器》有关条款对到货零部件进行验收。2、作好平面布置如图-1。3、由于衬里材料为新型材料，衬里材料应通过试验鉴定其质量，以确定配比。4、根据本法施工的两器应按下面施工计划图（图-2）控制每一关键施工环节，确保施工工期。（二）施工程序两器施工，根据其本身结构特点和衬里要求，同时考虑到目前国内大、中型施工企业中采用的桅杆的吊装能力而分为四段，见图-3。第一段包括裙座、下封头、再生器密相筒体、下锥体过渡段，以及再生器稀相筒体一带板。换热器分馏塔楼梯间++第二再生器两器基础主风机厂房+++9.80m料场=1\*ROMANI=3\*ROMANIII桅杆底部喷砂两器=2\*ROMANII=4\*ROMANIV两器吊装衬里位置衬里材料场分段气压机房运输仪电操作室路线两器组对平台两器组对平台图—1两器施工平面布置简图月份项目1234567891011施工准备第一段组焊、衬里第二段组焊内附件安装、衬里第三段组焊第二段吊装、组焊第三段衬里第四段组焊第三段吊装、组焊第四段衬里第四段吊装、组焊补衬接口安装内件清理封闭图—2施工计划图第二段为再生稀相筒体。+52300第三段包括再生稀相筒体一带板，上锥体过渡段，沉降器筒体一带板，第四汽提段和旋风分离器。段+42000第四段为沉降器筒体、上封头、沉降器旋风分离器等。第三+33000两器施工总的施工程序为：分段段在平台上拼装焊接；合格后，运输到吊装位置，按要求衬里；第然后用倾斜单桅杆分四段在基二础上正装。每一段的具体施工段+27100程序见图—4、图—5。图—6、图—7、图—8。第一段+9800图—3两器壳体结构及施工分段示意图椭开孔PT封圆对补强头封头封口++头焊接管裙第一组检接焊接座带板对查100%RTPT100%RT裙第一座带板100%RT环开孔内焊钉组组焊缝补强外吊耳焊组接管附打砂焊焊接件100%RT衬里施工稀相带板组对梯衬里施工环缝组焊子吊装平台锥体过渡段环100%RT缝组密纵环焊相缝缝组组组焊焊焊图—4两器第=1\*ROMANI段施工程序稀相纵环开孔内外焊钉衬筒体缝缝补强附件吊耳里吊组对焊焊接管焊接打砂施装接接焊接工100%PTRT图—5两器第=2\*ROMANII段施工程序稀相带板组焊内锥体组焊100%RTPT翻转锥环环环开孔旋吊耳焊接衬梯挂挂体缝缝缝补强风里子汽旋过组组组接管吊平台护板焊接施平提风渡焊焊焊焊接挂工台段分段焊焊钉打砂安离组装器焊100%RT吊装100%RT密相带板组焊旋风预组装吊装汽保打隔端板耐提温砂热龟甲磨段钉除衬网焊层筒焊锈里接衬体接里旋旋龟刚一风风甲玉气二分预网耐压级离组焊磨试预器对接衬验组里装图—6两器第=3\*ROMANIII段施工程序沉降带板组焊球100%RT形外内环开孔PT焊钉衬挂封口口缝补强吊耳里旋头焊焊组接管打砂施风组接接焊焊接工吊对100%RT装翻转翻转100%RT检查旋旋龟刚气环内平风风甲玉压预缝件台分预网耐试组组安安离组焊磨验装焊装装器对接衬里吊装吊装沉纵环开孔焊衬内梯降缝缝补强钉里件子器焊焊接管打施安平筒接接焊接砂工装台体安100%RTPT检查装图—7两器第=4\*ROMANIV段施工程序第第环内第环第环补内封烘=1\*ROMANI=2\*ROMANII缝件=3\*ROMANIII缝=4\*ROMANIV缝衬件闭炉段段组吊段组段组接安清试吊吊焊装吊焊吊焊口装理车装装装装100%RT图—8两器本体总装施工程序四、操作要点（一）壳体的拼装与焊接1、壳体的组对顺序应遵循从难到易的规律，先控制好锥体过渡段、球形封头、椭圆封头的组对质量，然后进行直筒体的组对，以便在偏差的允许范围之内进行质量预控。2、壳体的焊接即16MnR材质的焊接，根据16MnR材质的焊接工艺评定进行。3、焊接时要控制线能量，环缝焊接时，焊工要对称布置，立缝焊接采用分段退焊法，以防变形。4、设备开孔的标高应考虑筒体每一节板的最终累积高度偏差，大的设备开孔一定要在加强板点焊之后进行。5、衬里之前所有与壳体内外连接的附件（包括平台护板）应焊接完毕，禁止衬后焊接。以防壳体局部受热影响衬里质量。（二）衬里施工两器是重油催裂化装置的关键性设备，由于其直径大，总标高达56米,增加了衬里的难度。两器的衬里施工，除第一段是就位于基础上施衬外，其余三段均在地面上的起吊位置施衬，这样减少了浇注料垂直运输的高度。两器衬里施工总的流程见图-9。钢壳分段拼装检查搭设脚手架焊接Y型锚固钉打砂除锈检查支模（钢或木模）检查浇注WHL—1养护6—10小时拆模或支上层模板养护继续浇注养护局部修整组装各段补口检查烘炉修整验交图—9两器衬里流程图两器衬里，由无龟甲网衬里和有龟甲网衬里两部分组成，所有壳体内部为无龟甲网衬里，汽提段筒体、待生立管以及内锥体外部为有龟甲网衬里。有龟甲网衬里分隔热层和耐磨层，无龟甲网衬里只有隔热层。1、有龟甲网衬里（1）隔热层的施工壳体部位采用直立喷涂的方法，喷涂后应随即将其表面刮平至保温钉台肩平齐。每一段接口处衬里应做成阶梯型。内锥体、待生立管、汽提段的隔热层衬里采用卧置分瓣1/2进行施工，每瓣施工完毕之后，必须停放12小时，才能进行下瓣的翻转施工。瓣与瓣之间的接口采用阶梯型，下瓣施工前应将接口清理干净、浇水润湿。（2）耐磨层的施工壳体部位采用直立喷涂的方法，喷成后的衬里应立即将其表面压光至与龟甲网平齐，不得有麻面和扒缝，抹平过程中避免反复次数过多。内锥体和待生立管、汽提段采用卧置捣实与抹平。龟甲网孔内应分两层进行捣实，然后将衬里表面抹平至与龟甲网平齐。2、无龟甲网衬里壳体段采用立式支模捣制的方法进行。锚固钉焊完并与壳体一并喷砂之后支模，模板拆装方面，表面要光滑，有一定的刚度。然后将搅拌均匀的料装入模板，振捣时棒应直插，快插慢拨，插入深度至下一层衬里100mm，振捣至混凝土表面返浆为宜。上层模板的安装和衬里振捣时间，控制在下层混凝土初凝时间之前，拆装时应在混凝土终凝时间之后。上封头采用分瓣手工涂抹，接口处呈阶梯状。3、衬里施工注意事项两器衬里用“WHL—1”浇注料，施工方法与一般轻质混凝土基本相同，但应注意以下几点：（1）模板应坚固，尺寸准确，钢模板比木模板好，变形小，循环使用的次数多，制作时只做3—4带板（每带板0.9—1m高）循环使用；（2）支模前全面检查锚固钉是否有碰倒的现象，检查无误后方可支模。模板应支设牢固，与设备壳体间设置定位标尺，振捣的过程中还应随时注意模板的位置；（3）搅拌必须采用强制式搅拌机，先干拌而后加水，每次搅拌的时间不得少于2分钟。搅拌机要就近设置，减少运输距离，并掌握所搅拌的浇注料能在半小时内用完。（4）用50mm高频振捣器，填料高度300mm左右，插入间距250—300mm，每点振捣30秒左右（注意漏振和过振现象），同时，用铁锤轻轻敲打模板，以排除料中的空气，以便减少表面的麻面；（5）每段衬里的施工，连续或间断进行都可，但接搓处必须留成“阶梯形”，下次施工时要清除毛渣，浇水湿润；（6）衬里喷雾养生非常重要，在浇注后6—10小时即应进行，并持续48小时，冬期施工时适当减少养生次数；（7）衬口作业应严格认真，尤其要注意上口，料不能过稀或过稠，避免上口坠缝。（三）吊装1、全方位吊装法两器的每一段吊装，采用倾斜单桅杆360回转法吊装。这种吊装方法就是将两器的四大段壳体拚装、焊接合格后运输到桅杆的旋转半径内进行衬里，具备吊装条件时，起吊分段并在空中通过桅杆的旋转将分段的壳体旋转于基础正上方然后就位。吊装每一段时，将该段内所有的内件和外部梯子平台全部安装完毕，整段吊装。2、操作要点此种方法吊装效果明显，但难度较大。吊装时，除应遵守常规吊装方法外，特别是吊装时统一指挥，各个锚点要听从指挥，行动一致，通过拖拉绳的松紧来使桅杆安全旋转。3、注意事项（1）桅杆顶和底部结构必须采用球铰；（2）桅杆倾斜角度应在设计允许范围内；（3）桅杆回转时产生附加扭矩，承载能力应重新核算。五、劳动组织两器的施工是不均衡的，如何有效的利用劳动力，是施工的关键。大量的起重、焊工、筑炉工只有在工序到来时使用。该设备有效施工天数为305天，平均日使用人工数为28人，各工种配置人数见表—1月份人数工种1234567891011小计铆工4666666644458气焊2222222222222电焊688888888474起重233535333333钳工2444444228炉工888888654油工333333321小计163434363436343017136290表—1劳动力配置（二）关键工序中各工种的岗位职责1、各工种都要及时的掌握施工动态，做好工序之间的相互交接工作。2、铆工要记录各部位的几何尺寸和偏差。3、钳工负责保温钉和龟甲网安装工作（因重催装置钳工的工作量较少）。六、机具配备和施工材料（一）主要施工机具一览表，见表—2名称型号规格数量桅杆300t1履带吊QW—5050t1汽车吊TG—50050t1汽车吊QY—1616t1卷扬机JM—1010t2卷扬机1012型5t8卷扬机1t2强制搅拌机JQ—250A1拖板车40t1汽车8t1弯管机YW—60D1电焊机AX8—50026KW10等离子切割机LGK8—1001空压机W—6/840KW1砂轮机150/10010/8表—2（二）主要消耗材料一览表，见表—3名称规格材质数量钢板=16AF324m2钢管159420#120m焊接管483.5200根（长6m）楔子35#100个角钢758A3F18m篷布20m10m6块圆钢20A330m石英砂15吨脚手板L=3m120块道木250022010070根砂轮片100/150500片/850片焊条J5073.4t碳精棒480根水175t电35万千瓦时表—3七、质量控制（一）主要质量标准1、筒体的外圆周长偏差8mm；2、纵缝错边量0.1s；3、环缝错边量0.1s+1；4、焊缝棱角高度0.1s+2；5、开孔方位标高偏差5mm;6、旋风入口标高5mm，垂直度偏差5mm；7、待生立管垂直度偏差2mm；8、待生翼阀口与待生立管同轴度偏差1mm；9、衬里表面平整，衬里厚度偏差为5的厚度；10、保温钉长度偏差1mm；11、龟甲网平整度轴向间隙2mm，环向间隙5mm；12、翼阀的角度偏差0.5.（二）质量管理措施1、成立QC小组进行质量预控和质量攻关；2、实行“三检一评”制度；3、充分发挥质保体系的作用，实行如下停点确认卡制度：停点检查合格停点检查合格表面检查合格到货设备拼装焊接合格停点检查确认合格探伤衬里吊装（三）采用的技术措施1、在设备验收中，规范上要求筒体壁板的弧度间隙用1米的样板检查不大于3mm合格。然而根据我们以前的施工经验，我们要求用2m的样板检查2mm为合格。主要原因是这一偏差要求将会影响到其它组对偏差要求。如筒体的不圆度、不直度、错边量和棱角度，特别是减少了筒体的组对刚性，使质量得到了预控。2、组对时，每条焊缝的焊接收缩量进行认真的考虑，一般为2.5mm左右。每段之间对口处进行二次找圆、找平工作。3、锥体过渡段组对时，锥体上下口的同轴度规范上无偏差要求。由于设备自身结构，控制这一因素是相当主要的。因为锥体上下口的同轴度偏差较大，将影响到设备的垂直度，旋风分离器在壳体内的相对位置将会随着锥体而发生较大的偏差，影响到旋风分离器的分离效果。汽提段和待生立管是连接于上锥体之上的，如锥体偏差大将会影响到待生立管在壳体内的中心位置，这样就很难保证待生立管与底部封头待生翼阀口的同轴度偏差1.0mm，在施工中我们综合考虑了各方面的因素，将上下锥体的同轴度偏差控制在6mm之内，这样最终也控制了其它尺寸的偏差。4、设备开孔。装卸孔应在分段吊装就位之后进行开孔，以防止变形，影响组对质量。下封头处待生翼阀的开孔需在设备安装之后待生立管安装完毕，从待生立管端部，经过吊线，来确定准确的开孔位置，然后再进行开孔，以保证待生立管与待生翼阀口的同轴度偏差1.0mm，否则是很难达到这一偏差要求的。两器本体与附属设备之间相连接的衬里管线的开孔，应在实际测量两器本体与附属设备的相对位置之后，再进行两器本体上的开孔，如外取热器返回口，外取热器入口管等。否则将直接影响衬里管线的组对质量。旋风分离器出口管与烟气集合管连接的接管，应整体的焊于设备之上，与烟气集合管连接安装时应用角焊缝连接，避免安装时出现对接环焊缝。因为这三个环缝是在同一平面上的三道口，保证不了组对质量，很容易发生错边，我们采用了烟气集合管与旋风出口管安装时用角焊缝连接，不但控制了组对质量，而且为补衬创造了较好的条件。5、衬里施工时，应做四组抗压试块，一组导热系数试块，一组残余变形试块。以掌握各种衬里材料的性能。不同的衬里材料具有各自的养生时间，当到达养生期后才允