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        連續(xù)重整轉(zhuǎn)油線管道安裝淺論

        2021-11-13 01:27:08梁志剛
        石油化工建設(shè) 2021年5期
        關(guān)鍵詞:盲板重整熱處理

        狄 濤 梁志剛

        中國化學(xué)工程第十六建設(shè)公司 湖北宜昌 443000

        在如今規(guī)模化、集成化的煉油行業(yè)中,連續(xù)重整技術(shù)因經(jīng)濟(jì)效益好,產(chǎn)能大幅提升。在這些連續(xù)重整裝置中,反應(yīng)器是安裝施工的核心,如果出現(xiàn)質(zhì)量事故,往往導(dǎo)致物料失衡,裝置停車,甚至造成人員傷亡。而在反應(yīng)器施工中,轉(zhuǎn)油線施工質(zhì)量直接影響著裝置的正常運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量,因此轉(zhuǎn)油線施工成為重點(diǎn)內(nèi)容和主要施工難點(diǎn)。同時,其承受著高溫介質(zhì),對材質(zhì)有較高要求,對安裝的質(zhì)量控制也十分嚴(yán)格。

        轉(zhuǎn)油線材質(zhì)為合金鋼,設(shè)計(jì)溫度在200~620℃之間,反應(yīng)器殼體、進(jìn)料爐管和進(jìn)出口的轉(zhuǎn)油線存在不同溫差。因?yàn)榉磻?yīng)器的重疊布置,轉(zhuǎn)油線管道大部分集中布置在鋼結(jié)構(gòu)框架上,整體安裝位置高,長度較長,現(xiàn)場吊裝,對口難度較大,安全風(fēng)險(xiǎn)高,安裝較為困難。

        1 轉(zhuǎn)油線的組成

        連續(xù)重整的轉(zhuǎn)油線分為反應(yīng)系統(tǒng)和再生系統(tǒng),是重整加熱爐、反應(yīng)器、混合進(jìn)料換熱器之間輸送物料的管道,按照結(jié)構(gòu)分為主管段、過段段、末端和分支段,共計(jì) 13 條。 轉(zhuǎn)油線安裝在三合一反應(yīng)器R2101/ R2102/ R2103 和二合一反應(yīng)器R2104/ R2105上,材質(zhì)包括P11、1 1/ 4Cr,直徑范圍為1200~1600mm,壁厚范圍為19.0~25.4mm,最高安裝高度為EL96270mm。

        2 轉(zhuǎn)油線的鋼結(jié)構(gòu)平臺安裝

        轉(zhuǎn)油線自身較重,體積較大,重新拆裝十分困難,因此需要確保安裝質(zhì)量一次合格。提高轉(zhuǎn)油線的組對精度,便于最后連通的對口修正,需要分段從鋼結(jié)構(gòu)框架頂部自上而下安裝。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)框架先施工,對轉(zhuǎn)油線管道分段吊裝施工時,很多次梁會影響到吊車臂擺動和管道就位,需要先拆除,就位組對完成后再安裝,從而產(chǎn)生了重復(fù)工程量,增加高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。因此,施工前要布置吊裝組對順序,明確每段組對的位置和吊裝需要使用的空間點(diǎn),避免吊裝過程中與鋼結(jié)構(gòu)次梁產(chǎn)生空間結(jié)構(gòu)沖突。對吊裝面的結(jié)構(gòu)次梁需要吊裝組對完成后再安裝,可有效節(jié)省工期和成本。為了保持框架的平衡穩(wěn)固性,相應(yīng)的主梁不得拆除,也不可大面積拆除,必要時在合適部位增加支撐梁,吊裝核算時應(yīng)充分考慮這一因素。

        3 轉(zhuǎn)油線的管道安裝

        安裝施工前,全面審閱設(shè)計(jì)圖紙,了解整個管道的布置情況、重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。對設(shè)計(jì)圖紙中存在的問題,施工前必須得到設(shè)計(jì)人員的逐一答復(fù),避免造成不必要的返工,并且在正式施工前要對所有參加管線施工的人員進(jìn)行技術(shù)交底。轉(zhuǎn)油線安裝采用自上而下的施工焊接方式,上面一道口焊接完成并檢測合格后,方可進(jìn)行下道口組對焊接。轉(zhuǎn)油線的安裝過程會遇到各種問題,因在高空中交叉作業(yè),不合理的組織會導(dǎo)致工期延長、質(zhì)量控制困難,安全風(fēng)險(xiǎn)也加大。

        因?yàn)檗D(zhuǎn)油線由工廠化預(yù)制后分段運(yùn)輸至現(xiàn)場,預(yù)制過程中若未與施工單位充分溝通,會導(dǎo)致現(xiàn)場可能出現(xiàn)主管需要接長、過渡段短管與主管連接需要開孔,以及焊接補(bǔ)強(qiáng)圈等問題,導(dǎo)致現(xiàn)場安裝工作量加大。而且在有限空間內(nèi)高空中組對焊接,質(zhì)量難以控制,尤其是復(fù)合材料的焊縫易產(chǎn)生裂紋等缺陷,熱處理和檢測十分困難。因此,沒有將施工與工廠化預(yù)制深度結(jié)合會直接延長不必要的工期。例如,大連恒力的連續(xù)重整裝置轉(zhuǎn)油線主管段與設(shè)備接口為對口焊接,在安裝過程中不可避免會受到誤差影響,如設(shè)備基礎(chǔ)施工、設(shè)備安裝施工、設(shè)備制造等疊加的誤差,這些誤差直接導(dǎo)致最后的對口焊接困難,需要大量的精力和時間修正。所以,建議設(shè)備口對口焊接改為法蘭連接。舟山浙石化連續(xù)重整經(jīng)過改善后加快了最后的組對,節(jié)省了時間,也有利于壓力實(shí)驗(yàn)的盲板加設(shè),如圖1 所示。

        圖1 轉(zhuǎn)油線設(shè)備口連接法蘭

        轉(zhuǎn)油線分段吊裝時,未設(shè)置吊耳,因?yàn)楹附訒茐臒崽幚?。而捆綁式吊裝不利于保持平衡,也不便于保溫等附屬工程的預(yù)制施工。經(jīng)過工廠化預(yù)制好專用的吊耳后,吊裝時不用捆綁,可以考慮除焊縫組對、熱處理部分以外的保溫等工序內(nèi)容同步施工,從而有效減少后續(xù)腳手架等措施和交叉作業(yè)。主管安裝完成后進(jìn)行過渡段安裝時,需要嚴(yán)格按照圖紙尺寸施工,不能強(qiáng)力組對。

        4 管道熱處理

        低碳鉻鉬合金鋼在焊接的過程中存在冷裂紋、熱影響區(qū)硬化等問題,在焊前需要進(jìn)行預(yù)熱,以減少焊件本體和焊縫的溫差梯度,以及焊接接頭的冷卻速度,消減因溫差產(chǎn)生的應(yīng)力和淬硬組織,有效防止冷裂紋產(chǎn)生。

        焊接完成后不能及時熱處理時,要立即進(jìn)行后熱處理,也叫消氫處理。經(jīng)過300~500℃、15~30min 的后熱處理和保溫緩冷可以加速焊道內(nèi)氫的逸出,消減焊接接頭的應(yīng)力,減少冷裂紋的產(chǎn)生。因?yàn)樘厥庠蛑袛嗪附訒r,也要采取后熱處理,再次焊接前應(yīng)先檢查焊道,確認(rèn)無裂紋等缺陷后再按正式焊接工藝預(yù)熱后進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。

        焊接完成后,熱處理的加熱方法必須采用電加熱。對接焊縫的焊后熱處理厚度為焊接接頭處較厚的工件厚度,支管連接的焊后熱處理厚度為主管或支管厚度的較大值。經(jīng)焊后熱處理合格的部位,不得再進(jìn)行焊接作業(yè),否則應(yīng)重新進(jìn)行熱處理。經(jīng)焊后熱處理的焊接接頭,應(yīng)對焊縫和熱影響區(qū)進(jìn)行100%硬度值測定,熱影響區(qū)的測定區(qū)域應(yīng)緊鄰熔合線。

        5 管道檢測

        由于管道在高空中組對、焊接,受風(fēng)速等外在因素影響,焊接質(zhì)量控制難以保證,再次返修十分困難,因此檢測手段尤為重要。在完成管道焊接熱處理24h 后對接焊縫進(jìn)行100%RT 檢測,Ⅱ級合格;100%PT 檢測,Ⅰ級合格。另外,采用新型檢測手段——TOFD 檢測,一次掃查幾乎能夠覆蓋整個焊縫區(qū)域(除上下表面盲區(qū)),可以實(shí)現(xiàn)非常高的檢測速度;可靠性好,對于焊縫中部缺陷檢出率很高;能夠發(fā)現(xiàn)各種類型的缺陷,對缺陷的走向不敏感;可以識別向表面延伸的缺陷;采用D- 掃描成像,缺陷判讀更加直觀;對缺陷垂直方向的定量和定位非常準(zhǔn)確,精度誤差小于1mm,從而確保焊縫焊接質(zhì)量。

        6 壓力試驗(yàn)

        重整反應(yīng)器進(jìn)出口轉(zhuǎn)油線管徑大、試驗(yàn)壓力高、管內(nèi)水自重較大,需承受較大的試驗(yàn)水載荷。因此,需要合理安排各個系統(tǒng)的試壓順序,保證管橋- 2103、構(gòu)- 2102 上每次只有一個系統(tǒng)轉(zhuǎn)油線處于充水狀態(tài)。管道安裝高度最高點(diǎn)為96m,最低點(diǎn)為20m,試壓時應(yīng)充分考慮試壓盲板的選用及加固措施。彈簧支吊架在未拔銷子前所能承受的載荷與設(shè)計(jì)院所給出的彈簧支吊架水壓載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,凡是前者小于后者的,需進(jìn)行臨時加固。

        連續(xù)重整裝置共計(jì)13 條轉(zhuǎn)油線,分為6 個試壓系統(tǒng),分別與5 臺加熱爐集合管連通試壓。因?yàn)楣艿栏叨炔钶^大,使用上下同時注水,以縮短注水時間。其下部借助與加熱爐連接段儀表口進(jìn)行上水,上部使用與設(shè)備口相連法蘭口進(jìn)行注水,待水達(dá)到80%體積左右后使用定力距扳手緊固該部位封閉系統(tǒng)。放空點(diǎn)及壓力表設(shè)置在頂部儀表口位置。試壓完成后,使用臨時管段引入附近排水溝進(jìn)行排水。

        對轉(zhuǎn)油線管道注水前需要加設(shè)盲板,而大連恒力連續(xù)重整裝置與設(shè)備口連接都是對口焊接,不能采用插入式盲板,需要在與設(shè)備口連接的管口內(nèi)部安裝焊接盲板,安裝和拆除工作繁瑣而且會破壞復(fù)合層。當(dāng)使用法蘭連接形式后,可以加入插入式盲板進(jìn)行有效的隔離,或者廠家分段壓力試驗(yàn)完成后,最后一段先不拆除盲板,現(xiàn)場試壓完成后再拆除。

        7 彈簧支架安裝

        轉(zhuǎn)油線口徑和壁厚較大,通入介質(zhì)后,自身較重,管道安裝在高空中作業(yè)易受風(fēng)力等因素影響,介質(zhì)溫差較大等導(dǎo)致管道應(yīng)力變化。因此,需要安裝較多的彈簧支架。管道安裝前,要先要將彈簧支架安裝到位。安裝支架時,核對好彈簧支架的參數(shù)值,按照管道位置調(diào)整、找正;管道安裝好并試壓完成后,再次復(fù)核;進(jìn)油前拆除定位銷。特別需要注意的是,轉(zhuǎn)油線加上試壓介質(zhì)后,每個支架承載重量較大,支架自身的重量也較大(0.8~3t),所以管道安裝完成后再安裝支架十分困難。而支架的載荷是在生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)下計(jì)算得到的,無法承受充水后的載荷,因此試壓前需要對彈簧支架進(jìn)行加固,或增加臨時支架。

        8 管道的冷緊

        轉(zhuǎn)油線處在冷態(tài)時會靠緊設(shè)備口,熱態(tài)時就會有拉緊位移。為了減小操作運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)油線對設(shè)備口的力矩,需要對管線進(jìn)行冷緊,冷緊位置宜在爐子集合管和轉(zhuǎn)油線連接處。轉(zhuǎn)油線水平管和集合管的溫度和長度不同,不同管線的冷緊值也不一樣。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般為轉(zhuǎn)油線水平管和集合管軸向膨脹位移量的一半,而軸向位移的理論數(shù)值受支架剛度、溫差和有效冷緊系數(shù)等影響。

        9 結(jié)束語

        通過大連恒力的連續(xù)重整轉(zhuǎn)油線施工,汲取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),在舟山浙石化一期重整得到改進(jìn)和優(yōu)化。在實(shí)施過程中,有效避開了額外工程量,縮短了工期,減小了高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn),有效保證了安裝質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了成本降低和經(jīng)濟(jì)效益的明顯提高,對后期類似轉(zhuǎn)油線施工具有系統(tǒng)的指導(dǎo)意義。

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