化肥廠A-EA604氨冷凝器列管檢修工藝

韓戰(zhàn)虎（中國(guó)石油蘭州石化維達(dá)公司，甘肅 蘭州 730060）

在蘭州石化化肥廠有一臺(tái)舊A-EA604氨冷凝器，設(shè)備長(zhǎng)度17米，管束直徑L=12米，直徑2400mm，管束材質(zhì)A179，管板材質(zhì)A105，均屬于碳鋼。此換熱器屬于管板換熱器，單面管束為4790根。固定管板換熱器主要由外殼、管板、管束、頂蓋（又稱封頭）等部件組成。在圓形外殼內(nèi)，裝入平行管束，管束兩端用先脹后焊的方法固定在管板上，兩塊管板與外管直接焊接，裝有進(jìn)口或出口管的頂蓋用螺栓與外殼兩端法蘭相連。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相同的殼體內(nèi)徑排管最多，在折流板的流動(dòng)中旁路最小，管程可以分成任何程數(shù)，因兩個(gè)管板由管子互相支撐，故在各種管殼式換熱器中它的管板最薄，造價(jià)最低，因而得到廣泛應(yīng)用。

1 漏點(diǎn)現(xiàn)象

A-EA604氨冷凝器使用時(shí)間長(zhǎng)，由于各種原因，造成了換熱器管束或管板腐蝕，經(jīng)過(guò)先前的好幾次的試壓消漏，可以把管束漏點(diǎn)可以消除，但是不能把管束與管板處的焊縫裂紋漏點(diǎn)消除，所以在管板外層有潮濕現(xiàn)象。管板與管束連接節(jié)點(diǎn)圖如1所示:

圖1

2 原因分析

2.1 管子腐蝕

管子的腐蝕，有全面腐蝕與部分腐蝕兩種。全面腐蝕減薄時(shí)，通過(guò)定期檢查及減薄率的測(cè)量可以推算出壽命。部分腐蝕減薄時(shí)，壽命難以預(yù)測(cè)，部分腐蝕減薄如圖2所示。離管子入口端40-50cm處的管端腐蝕經(jīng)常發(fā)生，這與入口介質(zhì)的渦流磨損與腐蝕共存有關(guān)，管子內(nèi)側(cè)有異物堆積或粘著也易產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕。

2.2 管子與管板連接處的腐蝕

腐蝕裂紋主要分布在管板邊，脹管區(qū)以及這兩者之間的縫隙區(qū)三個(gè)位置。以引進(jìn)的尿素裝置換熱器為例，管板邊裂紋最多如圖3。導(dǎo)致脹管深區(qū)內(nèi)的裂紋長(zhǎng)期的受著壓力、溫度、震動(dòng)等因素的影響，裂紋逐步向管板最薄弱的焊縫區(qū)蔓延，久而久之焊縫區(qū)存在著應(yīng)力和腐蝕，就會(huì)出現(xiàn)漏點(diǎn)。

圖2

圖3

3 防治措施

一般有兩個(gè)地方容易造成換熱管泄露，一是管子與管板連接處，二是管子本身泄露。

3.1 對(duì)于管束出現(xiàn)裂紋或腐蝕出現(xiàn)裂紋的我們采用釘堵頭的工藝方法。

材料準(zhǔn)備:堵頭由建設(shè)單位提供，約為500個(gè)。

焊接工藝準(zhǔn)備:根據(jù)換熱器原始資料管板與管束均為碳鋼，我們采用抗裂性能較好的E4315(J427)焊條。具體的焊接工藝如下表1。管子消漏時(shí)，我們采取用和母材材質(zhì)相同的圓錐形金屬堵頭將管口兩端堵塞，堵緊后再焊住。金屬堵頭一般為管徑的兩倍，小端直徑等于0.85內(nèi)徑，錐度為1:10。

3.2 對(duì)于管板與管束裂紋漏點(diǎn)，我初步定于切割焊肉焊接法。我們?cè)诓殚咥-EA604換熱器國(guó)產(chǎn)裝配圖時(shí)發(fā)現(xiàn)，管束露出管板約1.5mm，焊接時(shí)將管束壁端面遮掩在焊肉下面。針對(duì)這一方面，我們利用先進(jìn)的設(shè)備來(lái)配合我們檢修。

第一，我們?cè)诓粋茴^的情況下，切出所有的管束周邊焊肉。如何去磨掉管束周邊的焊肉且不傷害管頭，條件一就是能周邊旋轉(zhuǎn)切割的工具，條件二就是切割時(shí)鉆頭的軸線與管束中心線一致，而且切割時(shí)鉆頭的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高，轉(zhuǎn)速高的話施工人員不好控制。根據(jù)這些條件我們選用了內(nèi)漲式管道坡口機(jī)。它的原理是，根據(jù)管徑大小，選用合適的脹緊塊，裝在內(nèi)脹機(jī)上，鎖定螺絲，插進(jìn)管束，電源啟動(dòng)后，脹緊機(jī)構(gòu)與管束內(nèi)徑貼死，來(lái)保證切割時(shí)的牢固性、固定性，然后將刀具固定在刀盤旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行切除焊肉。刀具是標(biāo)準(zhǔn)的，不一定適合現(xiàn)場(chǎng)需要的要求，對(duì)于非標(biāo)的我們進(jìn)行機(jī)加工，使之與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相符。

首先我們先用平面刀具將管束周邊的焊肉去掉，轉(zhuǎn)速按照額定轉(zhuǎn)速執(zhí)行58r/min。(如圖4)

其次當(dāng)焊肉平面與管板平面一樣時(shí)，我們采用內(nèi)坡口刀具，將剩余的焊肉進(jìn)行切除。(如圖5)第二，切除管頭及部分焊肉。

圖4

圖5

換熱器管束在組裝焊接時(shí)，上面原有的管頭伸出管板1.5±0.5mm，部分因?yàn)楹附佣蝗酆?。根?jù)這一情況，我們將管束端面的1.5mm及其焊肉去掉，如圖6（a）所示。

圖6

對(duì)于換熱器我們可以按照上圖進(jìn)行切除焊肉，我們采用將φ18的鋼筋插進(jìn)管束里面，吊起電鉆。為了安全期間，不破壞里面管束，在鋼管末端用φ45的鋼管做一支撐，將電鉆抬起。在死區(qū)這種情況下，我們采用砂輪機(jī)磨去焊肉。在切割焊肉時(shí)鉆頭的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)快，控制在120r/min。

為了提高檢修進(jìn)度，我們還是采用2臺(tái)內(nèi)漲式管道坡口機(jī)，利用0度刀具進(jìn)行切割。

對(duì)于坡口機(jī)設(shè)備來(lái)說(shuō)，刀具一般都是標(biāo)準(zhǔn)件。但是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，刀具本身還要定制加工，必須滿足以下條件:

A．刀具在轉(zhuǎn)盤上固定要牢靠，也就是上面的2個(gè)內(nèi)六角螺栓一定要卡死刀具。

B．切割焊肉時(shí)，刀具刀刃的外沿一定不要傷害到周邊別的管束焊肉。

現(xiàn)場(chǎng)的管束焊肉寬度為3mm，焊肉與焊肉之間距離為2±1mm，所以在刀具上有一定的難度，根據(jù)以上的條件我們要求刀刃寬度為5mm。

端面焊肉切除完畢后，我們進(jìn)行下一步工序，切除剩余焊肉。按照第一種方案那樣利用內(nèi)坡口刀具進(jìn)行切割。試驗(yàn)證明這種方法是可行性的，是有效的，不僅可以滿足業(yè)主的要求而且大大縮短了施工時(shí)間。

4 檢修步驟

4.1 檢修程序:拆除兩端封頭--→殼程打壓--→管束消漏--→殼程打壓--→消除管板滲漏（切除管束周邊焊肉及焊接）--→殼程打壓--→管程高壓水沖洗--→殼程氣密試驗(yàn)--→恢復(fù)兩端封頭--→管程試壓

4.2 準(zhǔn)備工作

人員、材料和工器具準(zhǔn)備

①施工負(fù)責(zé)人1人，技術(shù)人員2人，安全員1人，施工員1人，電焊工2人，起重工2人，鉗工1人等。

②施工器具:ISY-28T內(nèi)脹式管道坡口機(jī)2臺(tái)，架子2個(gè)，平面鉆頭6把，內(nèi)坡口鉆頭6把，電焊機(jī)2臺(tái)，試壓工具1套，高壓清洗機(jī)1臺(tái)，吊車12噸50噸各1輛等。

③堵頭準(zhǔn)備約500個(gè)，別的施工材料由施工單位提供。

5 焊接及焊材管理

5.1 焊接前的清理:

為了保證焊接質(zhì)量，管口端面與管端外圓表面及管板管孔壁面必須經(jīng)過(guò)凈化處理，將灰塵、油污、鐵銹等雜質(zhì)清除干凈，我們把焊縫切除干凈后，用拋光片從上至下一次打磨干凈，永塑料布將整個(gè)管板封閉。需要填寫施工中間過(guò)程質(zhì)量驗(yàn)收單。

5.2 焊接參數(shù)

對(duì)于釘堵頭的管束我們采用電焊焊接，其他的我們采用氬弧焊接方法。

表1

5.3 焊工資格要求

從事氬弧焊接的焊工，均應(yīng)按照按《鍋爐壓力容器焊工考試規(guī)則》考試合格并取得監(jiān)檢部門頒發(fā)的相應(yīng)鋼材類別、組別和試件分類代號(hào)合格證的焊工，并一直從事焊接工作的焊工，可直接從事相應(yīng)部位的焊接，不再考試。焊工需要把焊工資質(zhì)證復(fù)印件留在化肥廠機(jī)動(dòng)科存檔。

5.4 焊接條件

管板試焊前，應(yīng)根據(jù)焊接工藝評(píng)定制定焊接工藝指導(dǎo)書及焊接施工方案。焊接設(shè)備應(yīng)滿足焊接工藝和材料的要求。

焊接材料應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)保管，使用前應(yīng)按產(chǎn)品說(shuō)明書烘干。烘干后的焊條存放在恒溫箱中，隨取隨用?，F(xiàn)場(chǎng)適用適應(yīng)至于保溫筒內(nèi)，超過(guò)允許使用時(shí)間后須重新烘干。

焊接之前檢查焊區(qū)質(zhì)量，所有焊道坡口表面及坡口兩側(cè)20mm內(nèi)的銹蝕、水分及油污等應(yīng)清除干凈；并保持干燥。

如出現(xiàn)下列情況，在不采取有效措施的情況下，不得進(jìn)行焊接作業(yè):手工焊時(shí)風(fēng)速超過(guò)8m/s；

氣電立焊、氣保焊時(shí)風(fēng)速超過(guò)2.2m/s;

大氣相對(duì)濕度超過(guò)85%。

5.5 焊材管理

（1）焊材的烘干

焊材從庫(kù)房領(lǐng)出后要妥善保管并經(jīng)過(guò)嚴(yán)格烘干才能發(fā)放給焊工。

保管焊條時(shí)，要按照材料的規(guī)定執(zhí)行。存放地點(diǎn)要通風(fēng)干燥，室內(nèi)相對(duì)濕度不大于60%，溫度不低于十5℃。焊條要放在格架上，離開地面和墻壁的距離不小于于300mm。每堆體積不能過(guò)大。寬度不大于兩排，高度不超過(guò)1、2m。焊條在使用之前必須進(jìn)行烘干。

焊條的烘干數(shù)量要有計(jì)劃，根據(jù)工程的進(jìn)展情況，準(zhǔn)備適量的焊條。

干燥箱、保溫箱要使用遠(yuǎn)紅外線式焊條干燥箱和保溫箱。干燥箱、保溫箱由焊條烘干員負(fù)責(zé)保管。濕度計(jì)要定期校驗(yàn)。箱內(nèi)不得烘烤有礙焊條質(zhì)量的物品。

干燥焊條時(shí)，要經(jīng)常打開去濕器，驅(qū)除潮氣。焊條放進(jìn)或取出時(shí)，干燥箱內(nèi)溫度不得超過(guò)200℃。

（2）保溫箱存放

焊條干燥之后，存放于保溫箱內(nèi)，要盡快使用完，保溫箱溫度始終保持在100－500℃，特殊情況下（停電、故障檢修等）不得低于50℃。否則，要根據(jù)放置時(shí)間重新干燥。焊條再干燥的溫度和時(shí)間，由焊接責(zé)任工程師決定。

6 技術(shù)要求

6.1 切除焊肉時(shí)，嚴(yán)禁鉆頭和砂輪機(jī)傷損管束。

6.2 焊接方法:因?yàn)楣苁馁|(zhì)A179，管板材質(zhì)A105，焊條為J427，焊絲為H08Mn2Si。焊條必須烘烤合格方能使用。

6.3 試壓用的壓力表準(zhǔn)確度等級(jí)1.6，壓力表必須在效驗(yàn)期內(nèi)。

6.4 在焊完所有的管束圓周上面的焊肉后，采用壓力試驗(yàn)。

換熱器檢修完畢后，建設(shè)單位進(jìn)行了水壓試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)管板無(wú)滲漏。整個(gè)檢修我們用了60天，比預(yù)想的進(jìn)度要快，從檢修質(zhì)量上來(lái)說(shuō)，得到了建設(shè)單位的充分肯定，也為我單位在換熱器檢修提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。