百万吨级裂解炉管道施工介绍

EC T e c h n o lo g yI 工程技术 百万吨级裂解炉管道施工介绍 杨文远 惠生工程( 中国) 有限公司 上海 2 0 1 2 0 3 摘要介绍了中石油独 山子 1 0 0万 t乙烯装置新建 8台 TRC型 l 5万 t 裂解炉管道施工 关键词裂解炉管道施工 中图分类号 TU7 4 1 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 9 3 2 3( 2 0 1 0 ) 0 2 0 0 6 4 0 2 1工程概况 中石油独山子石化千万吨炼油百万吨乙烯工程，是国家西 部大开发标志性工程 ， 是 国内最大 的炼化一体化工程。 该工程核 心装置一1 0 0万 t a乙烯装置 ，其裂解炉区由惠生工程公司以 P C形式总承包 。 裂解炉为引进德国林德 ( L i n d e ) 公司专利 技术 ， 为 T RC型炉， 双辐射室。该区于 2 0 0 6年 6月开始建设 ， 2 0 0 9年 9月建成投产。 裂解炉区的管道安装工程包括： 8台 1 5万 t ( 目前 为全国最大单台炉) 裂解炉本体管道、 炉前管廊管道和其他工艺 管道、 公用工程等。 裂解炉 区管道最高设计温度为 9 2 0 E，最高设计压力为 2 2 0 MP a ， 管道最小直径是 1 2 ， 最大直径是 8 8 。管道输送 主要介质有： 石脑油、 加氢尾油、 稀释蒸汽、 燃料气、 裂解气、 清焦 气、 锅炉给水、 超高压蒸汽以及中压、 低压蒸汽等。 2工程特点 管道材质种类多。管道主要材质有： 碳素钢： AP I 5 L、 A1 0 6 G r B 不锈钢 ： A3 1 2 - T P 3 2 1 H、 T P 3 0 4 L 合金钢 ： A3 3 5 - P1 1 、 P 2 2 、 P 9 1 管道焊接量大，焊接原始寸径为 2 4万；焊接工艺复杂， 有 Ni 基合金、 不锈钢、 C r - Mo钢、 异种钢焊接等， 焊接性能各异 ， 需预热、 热处理焊 口多。 管道布置紧凑、 集中， 立体交叉作业多， 管道安装主要位于 0至 + E L 4 5 m 的空间 内。 管道 介质高温高压 多 ， 主要是超 高压蒸汽 、 裂 解气 、 锅炉 给 水、 对流段模块跨接管等管道系统。 管道清洁要求高， 尤其是炉管、 蒸汽发生系统。 应力管道多，施工中对管支架形式位置及弹簧吊支架的调 节要 求严格 。 8台裂解炉， 其中 l 5 # 炉原料为石脑油， 是一个类型， 6 6 4 I 石 I g r 建 设 1 0 。0 2 8 # 原料为加氢尾油， 是一个类型 ， 每个炉型配管基本相同， 施 工具有参考作用。 3主要管道施工 3 1管道预制 管道预制 采用管道 工厂化预 制 ，应 用 P D S O F T 3 D p i p i n g 和P P I MS( 管道预制安装管理系统) 软件， 进行二次设计， 自动生 成管段图和管线、 焊缝、 材料信息库 ， 精确反映出每条管线的所 有信息， 实现进度、 技术、 质量、 材料、 无损检测等管理的电脑化。 管道预制设备 采用滚床 式管道 火焰坡 口切割机 和 自动焊机 ， 实 现管子数控定 长切 割及 自动焊接 ， 达 到“ 流水式循环 ” 组织施工 ， 提高了管道预制效率。 工程预制的管道系统有普通碳钢管道， 厚壁管道 ( 锅炉给水 系统) 、 合金钢管道 ( 超高压蒸汽、 裂解气、 对流段跨接管等系 统) 。工厂化预制的管道标识清晰， 管道封 口率达到 1 0 0 ， 焊接 质量得到有效控制， 焊接合格率高。 工厂化预制焊接完成量占总 量的 3 0 。 3 2管道安装 3 2 1炉管的安装焊接 每台裂解炉的炉膛设计为双辐射室， 辐射炉管垂直布置， 人 口和出口末端都在辐射段的顶部。采用 P y r o C r a c k 1 -1 型炉 管。每台炉有 1 6 组炉管 ， 分 9 6根与辐射段顶部 9 6 个线性急冷 换热器 L QE以焊接形式相连，每 1 2个 L QE为一组，共 8组 L QE面板， 每个辐射室内有 4个 L Q E面板。炉管人 口与转油线 之间通过猪尾管以焊接形式连接，在每根猪尾管上部设有均分 流量的文丘里喷嘴。1 6组辐射炉管布置如图 1 所示。 每台炉的 l 6 组炉管为成片包装到货，且 自带了吊装胎具。 炉管采用成片安装，利用其吊装胎具，另在其胎具上用实木和 1 0 #槽钢做了临时加固处理如图 2 所示。 用 4 0 0 t 履带吊车做主 吊车， 5 0 t 汽车吊? 留尾将炉管立起， 溜尾吊车松钩， 而后主吊车起 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 裸 裸 图 1 辐射炉管布置 图 ( 在炉顶俯视) 钩 、 转杆将 炉管吊入 炉膛 ， 待炉 管到达安装位置后在 炉顶焊接一 条悬臂梁， 作为炉管的临时支撑。 鞭镪 图 2 临时加固措施 辐射炉管材质为高铬镍耐热合金钢铸造管。高铬镍合金钢 管导热性差 ， 焊接时容易过 热引起 晶粒长大 ， 因此焊接操作 时应 选用较小的焊接电流。 高铬镍合金钢管非常容易被硫化， 形成热 裂纹， 焊前必须对焊件坡 口及两侧进行 认真清理 ， 除去母材表面 的油污、 油漆和灰尘等。 另外高铬镍合金钢管焊接时对气孔敏感 性强， 操作时应注意控制电弧长度。工程选用镍基焊材， 其熔透 性只有不锈钢焊条 焊丝的2 3 ，因而在焊接过程中采取了增 大坡 口的焊接方法 。 焊接要点有 以下几个方面 ： ( 1 )在焊接过程 中电流过小容 易造 成未熔合 ，电流过大易 烧穿 ， 故应严格按焊接工艺进行操作 。 ( 2 )氩弧焊打底时， 管内应充氩气保护， 氩气保护至少要求 焊 口要焊接两层 以上。氩气纯度 9 9 9 9 。 ( 3 )填充及盖面焊道采用小的焊接工艺参数、 多层多道焊、 小摆动或不摆动操作， 层间清理要彻底 ， 各层道之间接头应相互 错开。 填充焊缝每焊完一层 ， 应立即用木锤等按一定顺序对焊缝 进行锤击 ， 以消除焊 接过程 中产生的应力。 ( 4 )焊接过程中应严格控制层间温度不超过 1 0 0 C， 可在焊 缝两侧管道表面用湿布擦拭 以降低焊 缝高温停 留时间 ，加 快冷 却速度 。 ( 5 )在焊完底层和表面层后， 应分别做渗透探伤 ， 填充焊缝 每焊完一层用 5 倍 放大镜进 行 目检 ， 如发现有裂纹等 缺陷 ， 必须 用砂轮磨 去后 方可进行 下一层焊接 。 3 2 2模块间跨接管安装焊接 模块间跨接管， 即连接对流段模块之间的管道。 对流段是用 来预热进料、 锅炉给水以及过热工艺蒸汽、 超高压蒸汽、 烃 一蒸 汽混合物 的系列管束 。模块跨接管特点是 ： ( 1 )高温或高压 管道 ( 2 )管道材质多 ( 3 )管道应力集中 模块 问跨 接管道示意如 图 3所示 ，基本呈对称 形式布置在 对流段 的两端 面。其安装须 待对 流段 各模块安装就位 并调整固 定后进行。由于模块安装中易存在偏差， 所以尽量减少预制量， 管段安装 需要 现场 实量 实测。跨接管道 口径在 4 1 2 之 间。 由于模块附近管道热应力集中， 热位移大， 所以对跨接管的管支 架 弹簧支架安装质量要求高， 支架形式、 位置、 弹簧支架的调 整须严格按图纸施工。此处重点是超高压蒸汽跨接管及与之相 连的炉外部管道的焊接 ， 其材质为 A3 3 5 一 P 9 l 。P 9 1 钢属改 良型 9 C r Mo高强度马 氏体耐热钢 ，具有 良好的力学性能和抗高 温 腐蚀性能， 但不合适的焊接及热处理， 将导致产生魏 氏体组织、 粗大 晶粒 、 网状晶界及产生裂纹源而形成裂纹 。 图例 名称 介质 E G O 锅炉给水经济器 H T C 烃 一蒸汽混合 预热器 D S S H 稀释蒸汽过热器 H P S S 超 高压蒸 汽过 热器 B F W 锅 炉给水 图 3 模块 问跨接管道示意 图 ( 一侧 ) P 9 1 钢焊接要 点 ： ( 1 )预热温度： 对于 GT AW ( 氩弧焊) ： 为 1 0 0 1 5 0 C， 对于 S MAW ( 手工电弧焊) ： 为 2 0 0 3 0 0 C。 ( 2 )层 间温度 ： 2 0 0 3 0 0 C。 ( 3 )焊接 ：当达到预热温度后 ，应立即进行底层焊道 的焊 接 ， 且应一次连续焊完 。 氩 弧焊 打底 时 ， 管 内应充氩气保护 。 底层 焊道完成后 ， 应立即对焊 口进 行进 一步的预热 ， 当预热温度达到 2 0 0 3 0 0 C时应马上进行下一层焊接， 且应连续焊完， 不允许中 断。多层焊接时， 层问温度应等于或略高于预热温度。每层焊缝 接头处应错开。 ( 4 )焊接完毕后 ， 对壁厚小于 2 2 mm 的， 保温缓冷至室温， ( 下 转 6 8页 ) 石 油 化 工 建 设 1 0 0 2 l 6 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m E&C T e c h n o lo g yI 工程技术 液时要防止形成负压， 并不得随意排放。 5经济性对比 以设计压力 1 6 MP a ， D N1 5 0的管道为例，设计温度与试验 温度大致相同时， 试验压力为 1 5倍的设计压力： 2 4 MP a ， 根据 盲板计算公式计算出需用盲板的厚度为 3 0 ram， 法兰内径 D2为 2 6 0 mm， 所以盲板制作所需材料为 3 0 ram厚钢板 0 0 7 m 。采用 8 ram厚 的聚四氟 乙烯板 ， 需要 0 0 7 m ， 总费 用如表 1 所示 。 从表 1得总费用为 1 6 7元 ， 而购买一个 1 6 MP a 、 D N1 5 0的 盲法兰的市场价格约是 8 0 0元， 所以一处即可节省 6 3 3 元成本。 ( 上接 6 5页) 7 6 0 3 00 2 0 0 1 00 O 图4 P 9 1 钢焊接热处理循环曲线示意图 停留 l h， 然后做焊后热处理 ； 对于壁厚大于等于 2 2 ram的， 保温 缓冷至 1 0 0 1 0 ， 停留 1 2 h后做焊后热处理。 ( 5 )焊后热处理温度 7 4 6 7 7 4 ，恒温时间不少于 3 h， 升 降温速度均不得大于 1 5 0 h。P 9 1 钢焊接热处理 循环 曲线如 图 4所示。 3 2 3上升 下降管安装 上升下 降管是联 系汽包 与急冷换热器 L Q E之间的管道 ， 每 台炉有 8组上升下降管， 其材质为 A1 0 6 G r B， 管径为 1 0 ， 壁 厚等级为 AS ME B 3 6 1 0 S C H1 2 0 。其特点是： ( 1 )管道为成品弯管， 现场不能预制。 图 5 专用对口夹具图片 6 8 I 石 油 化 工 建 设 1 o 0 2 6结束语 大港石化公司 1 0 0万 t a加氢裂化装置所有高压管道试压 均用此类方法封堵法兰， 最高试验压力 3 0 4 MP a ， 未出现因聚 四氟乙烯板密封不住的泄漏现象； 陕京二线京 5 8地下储气库群 工程 ， 我单位承建 的注 气单元的工艺 管道安装工程 ， 管道试压 同 样采用此类方法， 最高试验压力 4 8 MP a ， 同样未出现泄漏现象 ， 节约了施工成本， 为高压管道的试压提供了施工经验， 但试验压 力在 4 8 MP a以上没有经验慎用。 ( 收稿 日期： 2 0 0 9 -1 2 -1 2 ) ( 2 )管道壁厚 ， 焊接量大。 ( 3 )因管道位于框架内部，安装无法使用吊车，人力需求 多 。 ( 4 )焊 口 1 0 0 热处理 ， 1 0 0 R T检测。 待 汽包和 L Q E安装 调整完 毕后方可进行上 升下 降管的安 装。安装顺序为自汽包和 L Q E两端向中间进行。安装前要求精 确测量、 定位， 并准确下料。 在管口组对时， 需要专用对口夹具进 行组对如 图 5所示 ，使组对 口在施焊过程 中始 终处 于无 应力状 态 。 3 2 4其他管道安装 裂解炉装置其他管道包括 ： 裂解气、 物料、 稀释蒸汽、 锅炉给 水、 超高压蒸汽、 燃料气、 公用工程等管道系统， 按照设计要求和 施工规范施工 ， 此处不再赘述 。 4管道试压 裂解炉装置管道试压采取分炉子、 分系统的方法。 主要管道 系统试压情况： ( 1 )蒸汽发生系统 ( 包括超高压蒸汽系统、 上升下降管、 部 分锅炉给水系统)与汽包、 L Q E作为一个整体系统进行水压试 验， 以汽包的试验压力作为该系统的试验压力。 ( 2 )模块跨接管 与模块 的管束一起参与试压 。 ( 3 )炉管与裂解气作为一个系统进行气压试验。 ( 4 )其余管道系统均为水压试验。 5结束语 裂解炉管道