大型塔器现场立式热处理工法

大型塔器现场立式热处理工法1前言青岛金能90万吨/年丙烷脱氢项目为中建安装集团有限公司和中建五洲工程装备有限公世界上最先进的美国Lummus工艺，也是目前全球单套产能最大的丙烷脱氢装置。2019年中建安装集团有限公司科技进步成果一等奖，申请发明专利和实用新型专利《一种大型设备现场热处理位移滑块装置》（202010433247.8、2020208559113）。2工法特点节省支撑材料减少场地占用塔器一般高度都比较高，经常超过100m，卧式放置设备，会占用很大的场地，而立式放置则会减少场地的占用。控制筒体变形安装尺寸要求。设计滑动装置通过设计支撑滑动底座，使用滑块可以将滑动摩擦改为滚动摩擦，从而减小移动阻力，使筒体下端部可以自由移动。适用范围立式热处理工艺。工艺原理并用堵板将法兰盖住。所有准备完成后，将顶部堵板放置在分段筒体的上端口。热处理时，选用0号轻柴油（随气温选用标号）为燃料，通过喷嘴将燃料油喷入并雾化点燃，通过风机送风助燃，随着燃油的不断燃烧，产生的高温气流在塔体内壁对流传导和火焰热辐射作用。顶部的自制堵板封堵后，烟气由顶部设置的排烟口排出，以设备内部为炉膛，筒体外部用（见下图图4.1-1高温烟气法热处理结构原理图工艺流程及操作要点工艺流程（含封头温，选用0号轻柴油（随气温选用标号）用，使塔体升温到热处理所需的温度(见下图)。图5.1-1下段筒体热处理示意图用进一步分段热处理方法，合拢缝进行电加热处理。高温烟气，通过管道经过此开孔，输送进筒体内部（见下图）。图5.1-2上、中段筒体热处理示意图系数，使筒体能够进行更好的加热。偏差时及时调整相应排烟口的排放面积，控制烟气加热筒体温度。保温处理，合拢缝热处理时，吊车辅助配合。热处理工艺参数工艺参数（见下表）和工艺曲线（见下图）。表5.2-1热处理工艺参数序号项目工艺参数1焊后热处理厚度（90mm/84mm）两种2保温温度℃620±203保温时间min≥1444冷却方式调节内燃温度逐步降温，400℃以下，自然冷（相当于炉内自然冷却5升温速度（≤400℃时可不予控制）℃/h55～616降温速度（≤400℃时可不予控制）℃/h55～777升温时的最大温差℃≤140图5.2-1分离塔焊后热处理工艺曲线分段高温烟气热处理工艺系统保温系统大于1000℃。保温系统绝热工程施工包括保温骨架安装及绝热层敷设等工艺过程。保温骨架的安装根据壳体与保温棉尺寸，在壳体外部采用网状结构，组装保温层支撑骨架。绝热施工绝热施工材料采用外覆耐高温无碱布的耐火硅酸铝棉被，厚度为50mm。绝热层至少应搭接200mm，左右两块绝热层至少搭接100mm，接头部位应严密，不允许相邻保温棉对接现象，不得有空隙。14#上固定牢固。局部间隙不得大于10mm。耳、人孔、法兰、接管及连接板均应进行绝热。绝热层在热处理过程中，不得松动、脱落，确保热处理工艺的正常进行。14#细铁线用紧线机拉紧。检测隔热层外表面温度不宜高于60℃。顶部堵板的制作顶部堵板采用工字钢和1.5mm于6012口。

图5.3-1顶板示意图燃烧器燃油系统采用欧科燃烧器，燃料采用0号柴油通过油泵送油，由电磁阀控制经喷嘴后喷出，雾化的燃烧油经自动点火器点火燃烧。燃烧器上的风机按预先设定的风油比助燃。燃油储备及供应根据热工计算，本次塔器热处理最大耗油量为904kg/h，单段热处理最大耗油量≤10吨，考虑到损耗，现场应配备大于12吨的燃油储备。烟道高温烟气在设备内部充分循环对流后，由自制临时堵板烟囱处排出。控制柜由进口程序控制器与执行部件组成。加热程序启动后，自动控制燃烧器的点火及供油、供风量，从而控制加热温度。测温系统热电偶的布置在焊后热处理时，测温点的布置应符合GB/T30583的规定。测温点应均匀布置在筒体表面，相邻测温点的间距不超过4600mm，随炉的每件产品试板布置1个测温点。热电偶安装热电偶安装根据相应规范，采用螺栓压紧在筒体上，热电偶的热端必须紧贴筒体外壁，中间部位无短路。温度监测系统配置连续自动记录仪，自动记录塔体的温度。记录系统的巡检时间间隔为3秒钟，即每3点温度进行记录，具体记录方法为：在控温期间的各阶段每30分钟记录一次各点的温度。时、迅速地确定测温部位。件均温带所示体积范围内任一点温度，都应在规定范围内。焊后热处理以在焊件上直接测量为准。400连续自动记录仪安装的记录纸，应与记录仪分度号标尺相匹配。算机系统进行记录、显示的热处理记录，系统误差应小于0.5%。热处理防变形措施热处理时，设备的最高温度将达到600℃，如此高的温度，会产生很大的变形。通过直径膨胀量，可以计算出该设备在热处理时产生的形状变化，计算公式如下：Δd=a×d0×(t1-t0)其中：Δd为直径膨胀量，单位：mm；a为轴承钢线膨胀系数，单位：1.25×10-5/℃；d0为初始直径，单位mm；t1、t0为变化后的温度和初始温度，单位：℃。Q345R材料的线性膨胀系数在600℃时，为14.6×10-6，筒体直径为11900，变化温度为49mm内部支撑措施理变形。针对此难题，提出对筒体上端口安装支撑，增加拘束力，控制变形。壳体的变形过大。因此，米字支撑对于控制设备热处理变形十分有效，同时方便拆卸。将支撑板拆除换新，就可以继续使用，达到重复使用的效果，非常经济实惠。通过在分段筒体的上端口增加米字支撑，筒体上端部的热处理后的椭圆度小于25mm，达到了施工要求。支撑底座滑动措施降温时同理也会造成下边缘变形，从而使下边缘处筒节椭圆度超标。（如下图而使筒体下端部可以自由移动。图5.4-1位移滑块装置设计测量实际使用后底板上的移动划痕，划痕长度在40mm左右，可以释放大部分的变形拘束力，达到工艺要求。经热处理后测量，与支墩相接触的筒体椭圆度满足设计要求。设备与材料高温烟气立式热处理工法使用的设备清单见下表。表6.1-1 高温烟气立式热处理主要设备序号名 称规 格单位数量备注1欧科燃烧器1000kg/h台22柴油罐10t台13连续自动记录仪32路台44万用电表/台15齿轮油泵台66微电脑控温柜ZWK-360个47热电偶L=600mmK0－1000℃件3008补偿导线铜-康铜21.5mm2米5000米9卷扬机2T台410主电盘1250A个111分级电盘400A个312主电缆150×3+1×70米100013加热电缆线2×6米1200014电加热片540×400 10kw片24015燃烧器电缆3×16+10米10016燃烧器控制电盘个117硅酸铝针刺毯（标棉）6000×600×50mm床50018工具套119控制柜电源线/条120二级电缆50×3+25米150质量控制本工法执行的国家标准及相关规范：《承压设备焊接工艺评定》NB/T47014-2011《压力容器焊接规程》NB/T47015-2011《压力容器》GB/T150-2011《承压设备焊后热处理规程》GB/T30583-20145《塔式容器》NB/T47041-2014设计图纸技术要求和相关其他技术标准。8安全措施显的警示标志和安全区域隔离标志，严禁无关人员进入危险区域。处理要求。所有控制仪表完好，精度满足热处理需要，经检定合格且在有效检定期内使用。3碍物。45

热处理时塔体因受热膨胀，径向（150mm）、轴向（450mm）范围内不得有任何障供电系统经全面检查符合要求，确保热处理期间不断电。掌握气象信息，热处理时应避开大风与下雨天气。设备施工期间搭建的防风、防雨蓬、临时支架、跳板等材料必须符合防火阻燃要求。热处理施工时遇到大风大雨时需具有防风、防雨设施（脚手架外满挂篷布），雨蓬如有漏洞必须修补完好，确保热处理期间防风、防雨的需要。设备顶部顶蓬的搭设必须离开塔顶部2m以上并远离烟筒防止高温辐射引起火灾。位、监理单位、业主单位的安全管理和调度。动火、用电、车辆进出、登高作业必须事先办理相应的批准手续。区域。严禁吸烟，严禁碰触生产设备、设施，不得擅自动用装置的消防设施器械。提醒，各施工班组的班组长为该班组的安全负责人。现场用电器具的绝缘应良好，电线电缆不能乱拖乱拉，进入设备内部的照明用电须经隔离变压器，供电电源应有漏电保护开关。热处理用燃油储箱应放置有序，输送管带及其接头应牢固密封无泄露，氧气瓶、乙炔瓶放置规范，远离热处理现场不得低于15米，安装回火器械。施工期间，由专职电气人员接线无误并经有关人员认定电网合格后方能正式送电，并加强施工过程中电网值班维修，以确保电网和人身安全。加热器、临时支架及高空作业脚手架的制作、安装应牢固稳妥，避免安全事故的发生。所有热处理作业人员必须服从现场安全管理，严格遵守用电管理制度，遵守施工现场安全制度。柴油为易燃物品，必须加强管理，专人监护使用，严防设备管路渗油、漏油。油槽旁设置灭火器材。16发生。17

热处理作业人员必须按规定穿戴整齐劳动保护用品和器具，防止烧伤、烫伤事故的热处理时设备处于高温状态，现场设备警戒区，用警戒线隔离，现场设置专人监护，严禁非工作人员进出，工作人员进入区域检查时，佩戴隔热面罩，佩戴防烫手套，需要直接测量壁温时，采用采用工具将保温棉挑开，并采用红外线测温仪进行远距离测量，测量距离＞1m，现场配备防烫膏等备用药品。9环保措施合理制订制作热处理工艺，减少能源消耗量。现场施工流程布置合理，减少起吊作业，降低机械台班数量。清理现场，检查工作场所周围环境。定场所分数堆放，并应整齐、有序、标志明显，不得随意乱放、乱丢、妨碍施工。10效益分析经济效益（以青岛金能项目为例）节省设备采购费场调研搭建热处理简易电阻炉，预计费用至少500万元；按热工计算，电加热需采购一台600KVA的变压器和1公里干电缆线，费用40万元；而采购高温烟气热处理系统的装置购置预计为50万元。因此，热处理设备方面预计可节省费用500+40-50=490万元。节省支撑材料卧式热处理由于设备卧置，需要更多的鞍座及内部支撑，现场设备共需6台鞍座，一个鞍座重6t，共36t，材料费和制作人工费约5000元/t，共需5000×36=18万元；每节筒节安装一个61个内部支撑需36米长φ219x10mm4500元/吨，共需113×4500=50.85万元，卧式热处理共需50.85+18=68.85万元。1131个内部支撑需45.2米长φ219x10mm的钢管，经计算共重