套管加熱器制作安裝施工技術改進

黃春茗

【摘 要】隨著鋁工業的快速發展，氧化鋁的市場需求量不斷增大，全國各地掀起興建氧化鋁廠的高潮。套管加熱器作為氧化鋁廠高壓溶出及稀釋系統的“心臟”設備之一，其制作安裝質量的好壞，直接關系到氧化鋁廠整個系統能否安全正常運行。

【Abstract】With the rapid development of aluminum industry， the market demand of alumina is rising， the country launched construction climax of alumina plant. As one of the "heart" equipment of the high pressure digestion and dilution system in the alumina plant， the quality of the production and installation of the double pipe heater is directly related to the safe and normal operation of the whole system

【關鍵詞】氧化鋁；套管加熱器；制作；安裝；質量

【Keywords】alumina；double pipe heater；made；install；quality

【中圖分類號】TM216+.5 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0070-02

1 工程概況

某有限公司三期工程，該車間內套管預熱器共有1組。套管預熱器車間廠房長92m，總寬度34.5m，套管分七層安裝，層間距2.0m，套管預熱器安裝高度至16.8m。總共84根套管，單根套管長85m，每根套管由3根內管和一根外管組成，每根套管內管為D210×12，材質為Q345R，Ra101-Ra109，外管為D610×12，Ra110-Ra112外管為D610×22，材質均為Q345R無縫鋼管，單根套管通過U型彎管及法蘭連為一組整體套管加熱器，共分七層安裝于H型鋼梁管道支架梁上。

2 施工質量目標及質量控制點

2.1 施工質量目標分解

①單位工程施工質量施工驗收合格率100%。

②對接焊縫手工電弧焊一次焊接合格率≥92%，氬弧焊（包括氬電聯焊）一次焊接合格率≥95%。

③顧客滿意度92%，顧客投訴回復率100%。

④持證上崗率100%。

⑤特種設備安裝、改造、維修告知、監檢率100%。

2.2 質量控制點

①材質復檢；②焊接工藝規程/焊接工藝評；③焊工考試；④管材、焊縫外觀檢查；⑤無損檢測；⑥焊后熱處理；⑦水壓試驗；⑧標高復檢；⑨水平度、垂直度檢查；⑩附件裝。

3 施工過程控制

3.1 材料驗收

① 施工用料質量檢驗必須符合設計及規范的技術要求，材料必須具有出廠合格證、質量保證書或試驗報告。

②用于制作套管加熱器的鋼管必須逐根進行外觀檢查，表面不得有裂紋、重皮、折痕結疤、壓入氧化皮等缺陷。

③ 焊接材料（焊條、焊絲及焊劑）應具有質量合格證書。焊條質量合格證書應包括熔敷金屬的化學成份和機械性能。

④焊接材料應放置于干燥通風處，分門別類堆放，掛牌標識。

3.2 精心編制施工組織設計、質量計劃和專項施工方案等施工技術管理文件

①編制《三套管制作安裝施工組織設計》，該施工組織設計，嚴格按照公司有關施工技術管理文件編寫的要求進行編制。

②根據三套管制作安裝的工程特點，確定關鍵工序和質量控制點，制訂了一系列過程控制的有效措施，并制定過程控制的專用表格。

③編制專項技術措施和作業指導書、工藝卡，工藝卡按照不同的工序而編制，主要包括：套管制作工藝卡、安裝工藝卡、焊接工藝卡、熱處理工藝卡、無損檢測工藝卡及焊縫返修工藝卡；專項的技術措施方安裝有：套管穿管技術方案、套管吊裝技術方安、焊接施工技術方案；還有焊接作業指導書。每一道工序嚴格按照作業指導書進行施工。工藝參數嚴格控制在作業指導書要求的范圍內。

4 施工技術改進

4.1 等離子切割技術的推廣與運用

等離子切割技術的大力推廣與運用，替代傳統的氧乙炔切割技術，不僅具有成型質量好、變形小、對母材質影響小等優點，而且成本低，在以后的工程施工中大力推廣。

①等離子切割利用高溫在噴嘴處噴射出來的高速氣流離子化，從而形成導電體。當電流通過時，該導電體及形成高溫等離子電弧，電弧的熱量使工件切口處金屬局部熔化（或蒸發），并借助高速等離子氣流的動量排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法，利用環形氣流技術形成的細長并穩定的等離子電弧，保證了能平穩且經濟的切割任何導電金屬[1]。

②等離子切割操作簡單，切割速度快，效率高，切割速度可達10m/min，尤其是切割普通碳素鋼，速度是火焰切割的5～6倍以上，等離子切割和穿孔最快是火焰切割的8.5倍，無須預熱，二次打磨加工也便捷容易，大大節約時間，生產效率大幅提升。

③等離子切割精度比火焰切割高，切割切口質量好，切割表面光潔：火焰切割是利用氧氣和鋼之間產生的化學反應進行切割，因而會產生大量鐵紅渣或浮渣。等離子切割時是使用高溫帶電氣體熔化金屬并將溶化后的金屬材料從切割面上吹掉，產生的浮渣較少，而且附著的浮渣更容易輕松清除，無須磨平或鏟除，大大減少二次打磨加工時間。

④等離子切割無變形或熱變形小，幾乎沒有熱影響區，金屬相性不會發生改變，穩定性高。金屬切割熱影響區域是一個關鍵，高溫會改變金屬的化學結構，使受熱金屬邊緣黑暗（回火色）、翹曲，甚至可能不適合二次焊接。割炬移動越快，切割熱影響區域越小。等離子快速切割這一特性使金屬回火區域小，不會破壞金屬化學結構，使加工件滿足使用要求。

4.2 采用外套法施工取代傳統內穿法施工工藝

①內穿法的施工藝為，外管的主要施工工序為：安裝平臺制作、安裝→外管坡口加工及管內支撐焊接→外管組焊→外管探傷、熱處理、水壓試驗→外管固定→內管放置于安裝平臺→使用卷揚、轉向滑輪向外管內穿入內管→在外管端口外側組對組焊下一根內管→內管焊口探傷、熱處理→拉入下一根內管→至內管穿管完成→堵頭焊接→安裝變徑錐管及法蘭→連接預制好的U型彎管→內管水壓試驗→外管水壓試驗→附屬管道安裝→安裝平臺拆除。

②外套法施工新工藝：距地面800mm高穿管、焊接用安裝橫梁→組對焊接內管（3根，每根84m）→內管RT檢測、熱處理、水壓試驗合格→用十字支架和φ10㎜圓鋼與外管內壁固定為一體→3根內管掛葫蘆將內管整體吊起→外管放置于穿管一頭→用卷揚套入外管→外管組焊、探傷、熱處理→堵頭焊接→外管水壓試驗→安裝錐管及法蘭→連接預制好的U型彎管→拆除橫梁進入下一跨。

4.3 采用分層、分段的試壓方式，解決原來的試壓速度慢、影響施工進度的難題

①根據規范和設計要求，要進行單根內試壓和套管整體水壓試驗，內管設計壓力為9.9MPa，試驗壓力為17.9MPa；外管設計壓力為6.4MPa，試驗壓力為11.6MPa。

②單根內管試壓采用分層單根套管串聯試壓：即每層的內管串聯在一起，在一側設多個注水點，另一側設多個排氣點。這樣不僅注水快，空氣能完全排盡，而且壓力上升也很快，試壓效率非常高。

③套管整體試壓方法：將整個套管84根管道全部連接完成，分成若干個壓力試驗段進行試壓，但在每個試壓段試壓時，采取單根套管串聯形式試壓，在試壓泵一側設多個注水點向多根套管同時注水，在套管末端高處設多個排氣點同時排氣（這樣一些彎管、夾角的空氣就能全部排盡），單次試壓長度達6～8km。多個注水點注水，注水非常迅速，而且多點排氣，管道內空氣容易排盡，升壓時壓力上升也很快，不會出現因空氣未排盡，壓力根本上不去等問題。

4.4 采用“倒裝法”進行吊裝

①先吊裝頂層（第七層）的套管，第七層的套管調整就位后，吊裝第六層、第五層、第四層、第三層、第二層的套管，最后吊裝底層（第一層）的套管。

②采用“倒裝法”，即在原鋼結構上方安裝6個2m長“門型架”，6臺16噸手拉葫蘆提升，按安裝軸線由上而下的吊裝。

【參考文獻】

【1】宋志彬，馮起贈，和國磊，等. 全回轉套管鉆機和全套管施工工藝的研究[J]. 探礦工程（巖土鉆掘工程），2013（09）：29-36.