吉宋敏

(中化二建集團(tuán)有限公司新疆分公司，山西 太原 030021)

化機(jī)與設(shè)備

高壓乙炔填充管制作安裝施工工藝

吉宋敏

(中化二建集團(tuán)有限公司新疆分公司，山西 太原 030021)

論述了高壓乙炔輸送管道的重要性及制作安裝流程，主要從高壓乙炔填充管的直管段、三通、彎頭、儀表管、閥門的填充管的填充、單件的制作等進(jìn)行論述，特別強(qiáng)調(diào)了制作過程中的注意事項(xiàng)。

高壓乙炔管道；填充管；安裝；施工工藝

引 言

乙炔(C2H2)俗稱電石氣，在高溫高壓下較易發(fā)生分解爆炸。BDO項(xiàng)目中使用的乙炔氣，設(shè)計(jì)壓力為2.1 MPa、溫度為100 ℃，如果不加以抑制，分解會加速，直至發(fā)生爆炸，所以需確保高壓乙炔氣體在管道內(nèi)安全遠(yuǎn)程輸送。而使用高壓乙炔輸送管道進(jìn)行氣體輸送，是確?；ぱb置的安全運(yùn)行的有力保障。高壓乙炔輸送管道采用金屬填充管，用小管徑管束進(jìn)行輸送高壓乙炔氣體，使乙炔氣體均勻分布，減少摩擦，迅速分散熱量來阻止爆炸。

1 項(xiàng)目簡介

新疆天業(yè)BDO(1,4-丁二醇)二期項(xiàng)目(17萬t/a 1,4-丁二醇項(xiàng)目)是在BDO一期3萬t/a 1,4-丁二醇項(xiàng)目試生產(chǎn)成功后進(jìn)行的擴(kuò)建工程，使用的是炔醛法(改良reppe法)生產(chǎn)工藝，這種工藝需要高壓乙炔與甲醛合成1,4-丁炔二醇(BYD)，進(jìn)而加氫生成1,4-丁二醇(BDO)。本工程填充管總米數(shù)80余萬m，主要施工內(nèi)容包括直管段、彎頭、三通、異徑管、閥門、法蘭、儀表管及放空導(dǎo)淋等部件的填充。

乙炔站設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50031-1991)的要求如下：

第9.0.1條：乙炔在管子中的最大流速宜符合乙炔管道的工作壓力為2.5 MPa及以下時(shí)，其最大流速為4 m/s。

第9.0.2條：乙炔工作壓力為0.15 MPa～2.5 MPa的高壓乙炔管道應(yīng)采用無縫鋼管，集束管內(nèi)徑不應(yīng)超過20 mm；主管壁厚度根據(jù)工作壓力不小于10倍關(guān)系設(shè)計(jì)。

2 高壓乙炔填充管作用

乙炔是最基本的化工產(chǎn)品之一，是有機(jī)化學(xué)合成物的重要基本原料，在20世紀(jì)50年代享有“有機(jī)合成工業(yè)之母”的稱號。

乙炔(C2H2)俗稱電石氣，是典型的不飽和烴，碳碳三鍵的存在使其很不穩(wěn)定，較易發(fā)生分解爆炸。從分子結(jié)構(gòu)而言，具有高的鍵能，其化學(xué)性質(zhì)極為活潑，易發(fā)生加成、聚合、分解和取代反應(yīng)，釋放大量的熱量，極易爆炸燃燒。尤其是當(dāng)它受熱或受壓分解時(shí)，可能發(fā)生爆轟式爆炸，傳播速度可達(dá)7 000 m/s～10 000 m/s,達(dá)到初壓的100倍以上。壓力為0.15 MPa以上的工業(yè)乙炔，在溫度超過550 ℃時(shí)，則能使全部乙炔發(fā)生分解爆炸；當(dāng)溫度低于500 ℃，有接觸劑存在時(shí)，也可能發(fā)生爆炸。

天業(yè)BDO項(xiàng)目中使用的乙炔氣設(shè)計(jì)壓力為2.1 MPa、溫度為100 ℃，如果不加以抑制，分解會加速并直至發(fā)生爆炸。所以，確保高壓乙炔氣體在管道內(nèi)安全遠(yuǎn)程輸送就顯得尤為重要。高壓乙炔的輸送管道采用金屬填充管，并采用小管徑管束輸送高壓乙炔氣體，從而使乙炔氣體均勻分布，減少摩擦，迅速分散熱量來阻止爆炸。一般來說，容器、管子管徑越小，爆炸范圍越小。

3 高壓乙炔填充管的制作

施工過程中，高壓乙炔填充管的制作安裝是施工難點(diǎn)。而管段之間組對縫隙的間隙控制焊接和確保彎頭、三通、直管、儀表件等各部件的制作下料準(zhǔn)確是重中之重。

3.1 直管段

高壓乙炔填充管的直管段由內(nèi)徑200 mm～500 mm的不銹鋼無縫鋼管和管內(nèi)的填充管組成。填充管采用2種規(guī)格的304不銹鋼無縫鋼管，第1種規(guī)格的直徑是Ф10 mm×0.5 mm，第2種規(guī)格的直徑是Ф6 mm×0.5 mm，用于塞緊縫隙。同一端面上，相鄰填充管通過點(diǎn)焊成束，成束填充管與無縫鋼管內(nèi)壁用點(diǎn)焊固定。

3.2 彎頭

彎頭制作工藝包括下述步驟(見圖1)：

圖1 90°彎頭(帶填充管)

1)取一根短管(半徑為R)，將填充管充滿這根短管。

2)對此根充滿填充管的短管的中間區(qū)域，按照“圖1”尺寸切割45°傾斜面。此傾斜面母管切口二維展開曲線通過放樣圖制作曲線切割模板，進(jìn)行該曲面切割。

3)將切割的2根短管45°傾斜面內(nèi)的填充管端部平行于此面打磨掉3 mm～10 mm。

4)傾斜面相鄰填充管的端部緊鄰處進(jìn)行點(diǎn)焊，固束在一起。填充管與母管內(nèi)壁電焊固定。這樣，就得到含填充管的成品異形面90°彎頭組成件2件。

5)將2件90°彎頭成品組成件填充短管按照“圖1”對傾斜面母管進(jìn)行組對焊接。

3.3 三通

高壓乙炔輸送管道的金屬套管由水平套管與垂直于水平套管的豎直套管連接成T形。水平套管內(nèi)填充有左水平金屬填充管和右水平金屬填充管，豎直套管內(nèi)填充有豎直金屬填充管。

左水平金屬填充管、右水平金屬填充管、豎直金屬填充管均包括2種不同規(guī)格的304不銹鋼管，第1種規(guī)格的直徑是10 mm，第2種規(guī)格的直徑是6 mm，以第1種規(guī)格的304不銹鋼管為主，第2種規(guī)格的304不銹鋼管用于塞緊縫隙。相鄰2個(gè)金屬填充管之間通過點(diǎn)焊連接，金屬填充管與金屬套管之間通過點(diǎn)焊連接。

三通(等徑三通見圖2，異徑三通見圖3，小支管見圖4)制作工藝包括下述步驟：

圖2 等徑三通(帶填充管)

圖3 異徑三通(帶填充管)

圖4 儀表管或小支管處(帶填充管)

1) 取2根短管，第1根短管作為母管，管徑是R，長度是2R～3R；第2根短管管徑是r，長度是2r～3r。分別將填充管充滿2根短管，填充管為Ф10 mm×0.5 mm和Ф6 mm×0.5 mm的304不銹鋼無縫鋼管，以Ф10 mm的填充管進(jìn)行填充為主，Ф6 mm×0.5 mm的填充管進(jìn)行二次填充，塞緊縫隙。

2) 在第1根充滿填充管的短管的中部沿橫截面進(jìn)行切割，得到2根等長直通管(見圖2、圖3、圖4)。

3) 對第2步獲得的2根短管端頭進(jìn)行第1曲面“直通管曲面”切割(特殊的等徑三通，該曲面切割傾角45°，見圖2所示∠α)。第1曲面的母管切口二維展開曲線通過放樣圖制作曲線切割模板，進(jìn)行該曲面切割。

4) 將第1曲面內(nèi)填充管端部沿母管平行于第1曲面切掉3 mm～10 mm。同時(shí)，將該處橫截面內(nèi)的填充管沿母管端部平行于橫截面切掉3 mm～10 mm(即，讓母管內(nèi)部填充管曲面低于母管端口3 mm～10 mm)。

5) 取第2根短管，在第2根短管的端部對管壁進(jìn)行切割第2曲面(特殊的等徑三通，該曲面切割傾角45，見圖2所示∠α)。第2曲面的母管切口二維展開曲線通過放樣圖制作曲線切割模板，進(jìn)行該曲面切割。

6) 將第2曲面內(nèi)的填充管端部平行于第2曲面切掉3 mm～10 mm。

7) 分別將第1根短管、第2根短管內(nèi)的相鄰填充管的端部緊鄰處進(jìn)行點(diǎn)焊固束在一起，填充管與母管內(nèi)壁電焊固定，這樣就得到含填充管的成品異形面三通短管組成件。

8) 將3根含填充管的成品異形面短管按照圖2(或圖3、圖4)所示進(jìn)行拼裝組焊母管。

3.4 放空導(dǎo)淋裝置

高壓乙炔輸送管道的放空導(dǎo)淋裝置包括豎直管，豎直管通過連接板設(shè)有防護(hù)裝置。防護(hù)裝置位于豎直管的上方，防護(hù)裝置由套筒、傘帽、連接套筒和傘帽的連接桿組成。套筒與豎直管同軸、套在豎直管的管口且距離管口20 cm的位置，并將豎直管罩住。傘帽設(shè)置在套筒的上方且距離套筒50 cm，傘帽比套筒邊緣長至少10 cm。

套筒最高點(diǎn)與豎直管管口之間的距離h、套筒的直徑D和豎直管的直徑d滿足式(1)關(guān)系。

arctan[(D/2+d/2) /h]<15°

放空導(dǎo)淋裝置能夠有效防止雨水和沙塵落入直管內(nèi)，避免安全隱患。放空、導(dǎo)淋管的制作工藝與三通步驟相同，安裝方式大同小異。此制作工藝參照圖4。

4 高壓乙炔填充管制作安裝流程

高壓乙炔填充管道現(xiàn)場制作安裝技術(shù)是按如下主要流程進(jìn)行的：

熟悉圖紙，進(jìn)行主管段下料，統(tǒng)計(jì)各部件制作數(shù)量—根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)量分別對彎頭、三通等部件主體放樣劃線—用等離子切割機(jī)對已放樣劃線的部件主體進(jìn)行切割下料(或?qū)σ恍┠＞呦铝?—打磨坡口，清除毛刺及內(nèi)壁—根據(jù)部件主體尺寸對Φ10 mm填充小管進(jìn)行切割。

用角磨機(jī)對小管一端進(jìn)行逐根打磨并清除小管毛刺—將打磨好的小管段朝向主體直管端填充至部件主體內(nèi)達(dá)到基本密實(shí)—遺留縫隙用Φ6 mm填充小管補(bǔ)填密實(shí)—用手工氬弧焊對小管間逐一點(diǎn)焊。

小管與主體內(nèi)壁進(jìn)行點(diǎn)焊—利用角磨機(jī)根據(jù)主體下料輪廓對放樣端多余小管進(jìn)行切割—對放樣端小管打磨并清除小管內(nèi)部毛刺—小管與小管之間進(jìn)行點(diǎn)焊、小管與主管內(nèi)壁進(jìn)行點(diǎn)焊—形成一個(gè)完整的部件單體—根據(jù)技術(shù)要求對制作并事先標(biāo)識好的部件單體進(jìn)行組對—組對焊接形成部件(彎頭、三通、直管等)—對焊口進(jìn)行著色檢查或無損探傷—對所有制作好的部件、閥件及管段進(jìn)行組對安裝。

5 高壓乙炔填充管制作安裝的注意事項(xiàng)

5.1 模具制作

高壓乙炔填充管道的制作在施工過程中需制作大量的精細(xì)模具，其制作工序細(xì)微、模具精度要求高且易于現(xiàn)場施工。

5.2 保持清潔

鑒于高壓乙炔特殊的化學(xué)性質(zhì)且主管道和填充小管都是S30408材質(zhì)，在填充前需要先清潔主管道內(nèi)壁和填充小管整體，在施工過程中始終保持清潔(因?yàn)樵谥鞴艿捞畛浜鬅o法后續(xù)清潔內(nèi)部)，并且焊接打磨都要有耐心，特別防止填充小管被堵。

5.3 保證間隙

高壓乙炔輸送管道需單件間進(jìn)行組對焊接，使其形成完整的部件，如彎頭、三通等。而部件組對最關(guān)鍵點(diǎn)是要保證填充管間的間距為6 mm～8 mm，且8 mm為最大允許間隙。只有這樣，才能滿足乙炔氣在各部件處進(jìn)行的再次均勻分布，迅速分散熱量以防止爆炸。

5.4 填充管密實(shí)固定

對各部件的填充要根據(jù)部件進(jìn)行切割下料，在工作臺上對各部件單體進(jìn)行填充時(shí)要有序依次進(jìn)行，簡化工序步驟，提高效率。

用Φ6 mm小管補(bǔ)填縫隙，確保部件填充密實(shí)度；小管間要點(diǎn)焊在一起；小管定位后要與管道內(nèi)壁點(diǎn)焊，防止填充管移動；待部件內(nèi)小管填充完畢，切割打磨完成，點(diǎn)焊完畢，形成實(shí)體。

5.5 做好標(biāo)識

部件單體下料后要有專業(yè)管工預(yù)組對，組對合格后對應(yīng)做好標(biāo)識。

6 結(jié)束語

新疆天業(yè)17萬t/a 1，4-丁二醇項(xiàng)目，填充管總共80萬m，項(xiàng)目部一開工就把填充管的制作安裝作為重點(diǎn)，成立施工新工藝攻關(guān)小組，與設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位積極溝通，查閱國內(nèi)外相關(guān)施工技術(shù)資料，與制造廠家緊密聯(lián)系，組織討論有關(guān)的技術(shù)疑難問題，積極主動地咨詢相關(guān)專家，編制了填充管的施工專項(xiàng)施工方案，討論和分析方案中的不足與缺陷，在制作過程中不斷改進(jìn)和提高，既便于現(xiàn)場施工，又滿足了技術(shù)工藝要求。

此項(xiàng)目目前運(yùn)行良好。項(xiàng)目部通過此項(xiàng)目把施工步驟程序化，批量加工所需的單體部件，提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，合理組織人員，形成流水作業(yè)，創(chuàng)出一條經(jīng)濟(jì)、高效、優(yōu)質(zhì)的乙炔填充管施工工藝，讓施工更經(jīng)濟(jì)，讓利益最大化。

Fabrication,installationandconstructionofhigh-pressureacetylenefillingpipe

JISongmin

(XinjiangBranchCompany,CCESCC,TaiyuanShanxi030024,China)

This paper discusses the importance and production and installation process of high-pressure acetylene pipeline, mainly from the filling of filled straight pipe section, tee, elbow, instrument tube, filling tube of valve in high-pressure acetylene pipeline, and single piece production, highlighting cautions in production process.

high pressure acetylene pipeline; filling pipe; installation; construction process

2017-03-22

吉宋敏，男，1976年出生，1996年畢業(yè)于北京化工大學(xué)，學(xué)士學(xué)位，高級工程師，現(xiàn)主要從事化工安裝工程工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.32

TQ055

A

1004-7050(2017)03-0094-03