李籍，甘泉.中石油第二建設公司，甘肅蘭州730060.蘭州寰球工程公司，甘肅蘭州730060

硫磺回收裝置中夾套管施工工藝探討

李籍1，甘泉2
1.中石油第二建設公司，甘肅蘭州730060
2.蘭州寰球工程公司，甘肅蘭州730060

以廣西石化硫磺回收裝置中液硫線蒸汽夾套管道安裝為例，從夾套管預制、組裝、安裝以及焊接工藝角度詳細論述了內管焊縫隱蔽型夾套管施工技術要點。結合施工中遇到的小直徑管道下?lián)献冃?、蒸汽夾套管內管表面誤刷底漆、供汽管和疏水管出現多處折彎問題進行分析探討，提出簡單有效的工藝措施以確保工程中夾套管安裝質量，最終順利完成約4 700 m夾套管的安裝，為今后的同類工程施工積累了經驗。

夾套管；預制；組裝；焊接；安裝；變形控制

1 項目背景

廣西石化硫磺回收裝置的液硫管道，采用內管焊縫隱蔽型的夾套管，內外管材質均為20#鋼。直管段一般每隔6 m安裝一對法蘭，通過可拆卸跨接管連通；彎管處采用彎頭或三通（四通）并加設盲法蘭，如圖1所示。由于夾套管的結構形式、安裝程序等比一般工藝管道復雜，通常采用的現場直接制作安裝方法工作效率低，焊接質量難以保證。

圖1　蒸汽夾套管示意

2 夾套管施工流程

夾套管主要由內管、外管及跨接管等相關附件組成。除跨接管外，夾套管的主體部分采用預制工藝，將夾套管分段編號，大部分管道組成件在專用場地預制和組焊。焊接采用轉動焊接，減少了現場的固定焊口，既能有效保證焊接質量，還能連續(xù)施工，提高了工效。

夾套管的工作量主要為內、外管的焊接。為減少額外焊接量，內外管組裝時應盡量減少外管剖切，因此一般將內管套入到外管后共同安裝，外管比內管短200 mm，以留出調節(jié)余量，待內管焊縫經100％射線檢測且試壓合格后，方可進行隱蔽作業(yè)。

綜上所述，制訂了夾套管施工流程：內、外管預制（含外管、整體管件的套入）→內管組對焊接→內管射線檢測→內管試壓→外管焊接（剖開段直縫、環(huán)縫）→外管無損檢測→夾套管安裝→跨接管安裝→外管試壓。

3 夾套管制作及安裝

3.1夾套管預制

夾套管預制前應對設計圖紙各部分尺寸、技術要求、選用材料、配件、儀表接口進行認真校核，根據現場實際測繪數據，以焊縫少、方便檢查、安裝可行為原則，合理分段并編號。

內管預制包括下料切割、坡口加工、彎管制作等工序，另外還要進行直管段上定位板的安裝。定位板材質為Q235B，厚度δ=6或10mm，長度l=40mm，三塊定位板成120°焊在內管外壁上，要求定位板與外管內壁間隙b=1～1.5 mm，同時要保證定位板間距合適，定位板布置如圖2所示。

圖2　定位板布置示意

定位板間距見表1。定位板間距過大，外管剛性不足，容易引起整體下?lián)希欢ㄎ话彘g距過小，起不到定位支撐的作用，不利于后續(xù)套管組裝焊接。定位板與內管的角焊縫應滿焊，焊腳高度不低于定位板厚度。定位板焊接完成后，全部進行PT檢測。夾套管預制完成后，內管除定位板以外焊縫都應外露或移動外管后都可看到。

表1　定位板間距

在內管預制完成后正式組對焊接前開始進行外管的預制，外管預制比內管預制增加了儀表接口制作和調整段留設加工兩個工序。儀表口制作采用機械開口加工，避免氣割氧化皮殘留；調整段加工應考慮后續(xù)組裝工藝，留設長度和位置應使焊接量和焊接變形盡可能小。

夾套管預制完成后，將內管套入到外管，并保證內管除定位板以外的焊縫都應外露或移動外管后都可看到。為了避免和減少現場不利位置的外管調整段組裝焊接，待內管100％射線檢測及試壓完成后，地面上即刻進行夾套外管組裝，盡可能在預制場完成大部分的焊接工作量。每節(jié)夾套管的長度取決于管道布置，一般不超過6 m。

3.2夾套管組裝

夾套管的組裝以內管為基準，一般是先主管后支管，并盡可能減少外管焊縫，少加調整段，減小焊接變形。因此在施工過程中，根據夾套管連接特點，盡量避免在鋼制對焊夾套法蘭處產生大的應力集中。

（1）當使用剖切三通、四通作為封閉管時，調整段宜留在與三通、四通連接的管段上。即先將已套入的夾套外管與法蘭焊接，調整段與剖切管件相連，如圖3所示。當調整段兩端直接連接法蘭與剖切管件時，應先焊接法蘭一端，調整段最后一道環(huán)縫為管段與剖切管件焊接縫。

圖3　夾套管組裝示意

采用這種組裝順序的優(yōu)點是：通過調整組對間隙，將最后的焊接工作留至三通或四通位置，避免了最終的組對累積誤差留給法蘭一端，否則強力組對焊接，將產生較大的應力，無法保證法蘭密封面的平面度，而最終影響安裝時成對法蘭的連接質量。

（2）當夾套管段上存在有儀表管口時，內、外管不易組裝，外管可采用剖分組焊的形式，其連接型式如圖4所示。外管在內管開孔處預留一段，預留長度一般大于支管管徑約200 mm，并應保證其復原焊接質量。

若主管（內管）管徑小或者儀表管口與主管接近，相當于支管與主管連接處開三通。焊接時，如不進行控制，往往會出現較大的焊接變形，不能滿足設計及規(guī)范要求，并且給夾套外管安裝帶來不利。除采用小的焊接規(guī)范外，可選用槽鋼在支管兩側各加一U型卡固定主管來減小焊接變形，如圖5所示。

圖4　焊縫隱蔽型管口連接

圖5　焊接卡具示意

總之，要嚴格控制每一道工序的誤差及變形。在封閉外管前，全面測量核對，對不符合設計要求和規(guī)范之處，及時處理或通過調整段予以調整。同時應避免在進行儀表孔開口時氧化皮和外界雜物掉入夾套內無法清除，保證管內清潔度。外管焊接完成后，選取環(huán)縫接頭數量的5％和剖分縱縫焊縫總長的5％進行超聲波檢測。

3.3夾套管及跨接管的安裝

3.3.1夾套管安裝

夾套管安裝前，先確認管段編號、儀表等組成件無誤，并對管內清潔度檢查合格后，將管道組成件與預制管段組裝成安裝管段，開始進行安裝就位和封閉連接。夾套外管縱向焊縫應置于易檢修部位，環(huán)向焊縫距管支架不應小于100 mm。

夾套管安裝時，要盡可能避免潛在的凍結點和死端，故對蒸汽的引入及跨接管口、導淋口引出位置距管端存在最小距離要求。考慮到焊縫間距，本裝置統(tǒng)一定義為50 mm。為保證伴熱效果并利于疏水，液硫管道的蒸汽夾套有坡度要求，套管內蒸汽流向與坡降方向一致，從給汽至排凝采用“步步低”安裝方式，調整坡度的墊板加在管托底板下面。

隨著夾套管長度的增加，蒸汽的沿程阻力導致壓力損失增大，夾套管內流速下降，內外管層之間的傳熱效果也會隨之下降。為此增設鋼板環(huán)，如圖6所示。將較大的夾套管系統(tǒng)分隔為幾個伴熱單元，分別供汽和排凝，對內管產生最佳的熱效應。

圖6　鋼板環(huán)前后管道安裝示意

3.3.2跨接管安裝

夾套管安裝結束后進行跨接管的安裝，每節(jié)夾套管之間的外管采用可拆卸法蘭式跨接管進行串接?？缃庸軓澒芴幉捎渺袕潖濐^，根據蒸汽方向高進低出。無論水平安裝還是垂直安裝的夾套管道的蒸汽伴管給汽點一定要安裝在管系的最高點，排汽（排凝）點必須在管系的最低點；管系的中間跨接管應從管底引出，從下一單元的上、中部引入，依次施工蒸汽伴管。夾套閥水平或垂直安裝時，要保證其夾套蒸汽由閥門中、上部引入，在閥門底部引出，如圖7所示。

圖7　水平管夾套閥跨接管安裝示意

4 夾套管焊接工藝

夾套管外管焊接順序：先縱縫后環(huán)縫；先焊收縮量大的焊縫，后焊收縮量小的焊縫。

為控制線能量，避免產生較大的焊接應力，以達到減小焊接變形的目的，夾套外管焊接采用氬電聯(lián)焊（GTAW+SMAW）的方法，采用氬弧打底的同時，也較好地保證了夾套管內部清潔度。

夾套管定位板與內管連接處的角焊縫，采用小電流、快焊速的焊接工藝，即雙面氬弧焊，防止熔穿內管壁。焊接工藝如表2所示。

為控制焊接變形，宜采取的焊接工藝措施有：

表2　夾套管焊接工藝參數

（1）定位焊采用多點均勻點固焊，根據縱縫和環(huán)縫長度，適當增加定位焊點數和定位焊縫長度，并采用臨時卡具或點焊卡板保證焊縫間隙的均勻。

（2）嚴格按照焊接工藝卡中的坡口角度及對口間隙進行組對，防止過多增加焊縫金屬填充量。

（3）小電流快速焊，使線能量保持在低值。

（4）焊道采用多層多道焊，層間接頭相互錯開。

（5）用小直徑焊條代替大直徑焊條，采用快速不擺動的操作法。

5 出現的問題及解決方法

5.1小直徑管道下?lián)献冃维F場有小直徑的夾套管段出現下?lián)献冃?，這種變形使安裝坡度無法保證，造成內管返工，影響了施工質量和進度。經分析發(fā)現變形管段主要出現在液硫儲罐與尾氣處理管廊間，該部分管道過長（約12 m）且中間部位未設置支架，由于自身重量或外界因素的影響，引起內管變形。因外管已經套入，內管變形后難以校直，只好對變形嚴重的管段割口返工。因此對于管徑較小而長度較長的管段或閥組，在夾套管安裝時應綜合考慮，可加上必要的臨時支架或者增設支吊架。

5.2蒸汽夾套管內管表面誤刷底漆

由于管材到貨驗收后直接送至防腐廠進行防腐，導致少量夾套內管表面被誤刷涂防銹底漆，若外管封閉前不及時清除，經過長時間的開工運行，油漆脫落阻塞跨接管口，可能會造成蒸汽夾套管系阻塞。因此對管道短節(jié)的漆膜采用脫漆劑浸泡去除，對于多根完整管道采用二次拋丸的方法予以去除。夾套管預制、組裝時需嚴格檢查清潔度，漆膜可以通過火焰清除，若同時存在其他砂石灰塵等，可采用棒擊法和吹除法予以清除。

5.3供汽管和疏水管存在多處折彎

由于來自分配站或疏水站的一部分供汽管或疏水管一般靠近夾套管布設，并一同被包在保溫巖棉內，刻意緊貼外管，在接入/引出位置和跨越法蘭時，形成折彎，可能會導致供汽管阻塞或疏水管積液。將形成多處折彎的小管割除，以45°熱煨彎形式在跨越法蘭等位置圓滑過渡。小管徑的供汽、疏水管道布置時避免形成U形彎。

6 結束語

廣西石化26萬t/a硫磺回收裝置中夾套管施工工作量大、焊接難度大，嚴格按照以上施工工藝共計安裝夾套管約4 700 m，保證了安裝質量并順利通過驗收。通過此項工程施工，在夾套管的安裝工藝上，為今后的同類工程施工積累了寶貴的經驗。

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Construction Technique ofJacket Piping in Sulfur RecoveryUnit

LIJi1，GAN Quan2
1.CNPC Second Construction Corporation，Lanzhou 730060，China
2.China HuanQiu Contracting＆Engineering Corporation Lanzhou Company，Lanzhou 730060，China

Taking the steam jacket piping installation of a liquid sulfur pipeline at the sulfur recovery unit in Guangxi Petrochemical Co.for example，this paper briefly introduces construction technical points of the jacket piping whose inner pipe welds are concealed from a perspective of the jacket piping manufacture，assembly，installation and welding procedures. It discusses the problems encountered in construction，including downwarping deformation of small diameter piping，wrong painting on the inner wall of steam jacket piping，and several bends existing at steam supply piping and drainage piping，then puts forward simple but effective process measures to guarantee jacket piping installation quality.Finally，about 4 700 m long jacket piping is successfully installed and valuable experience is accumulated.

jacket piping；prefabrication；assembly；welding；installation；deformation control

10.3969/j.issn.1001-2206.2016.04.011

李籍（1989-），男，河南商丘人，助理工程師，2009年畢業(yè)于中國石油大學（華東）材料成型與控制工程專業(yè)，現在從事油田建設等安裝工作。Email：290864560@qq.com

2015-12-09；

2016-05-06