化工裝置管臺(tái)的焊接施工26萬t/a丙烯腈裝置為例
——以浙石化一期

張辛未

(中國化學(xué)第十一建設(shè)有限公司 第一工程公司，河南 開封 475000)

1 管臺(tái)基本定義

在管道系統(tǒng)中，支管臺(tái)連接被普遍應(yīng)用，支管臺(tái)是管道系統(tǒng)中一個(gè)連接部件，用于連接主管與支管，在工藝管道上常用在管道壓力較高以及溫度較高的管道系統(tǒng)中。

其連接分為三種:螺紋連接、承插連接、對(duì)接連接。支管臺(tái)與主管連接方式統(tǒng)一為對(duì)接連接。對(duì)比三通連接，支管臺(tái)結(jié)構(gòu)更緊湊、焊縫體積更小，安裝更加便捷、檢驗(yàn)更加方便。同時(shí)管臺(tái)自身的加強(qiáng)形式取代了主管開孔補(bǔ)強(qiáng)板的作用，有利于降低支管連接處的殘余應(yīng)力，同時(shí)減少了焊接面積降低了焊接量。

在筆者參與施工的丙烯腈項(xiàng)目中，支管臺(tái)的安裝形式多根據(jù)管道介質(zhì)和管道等級(jí)的不同多采用對(duì)焊形式以及承插形式。

2 施工背景概況

該項(xiàng)目位于浙江省舟山市魚山島綠色石化基地，4000 萬t/a煉化一體化項(xiàng)目一期工程 26萬t/a丙烯腈裝置 本裝置工藝管道達(dá)因口45萬吋左右，工作量較大。主要有丙烯腈、乙腈、氫氰酸等有毒有害物料管線。裝置內(nèi)工藝系統(tǒng)操作溫度高，危害性大，管道材質(zhì)多，主要包括20#、A106 GR.B、304、304L、316、316L、15CrMoG。本工程施工場地相對(duì)狹小，海島施工環(huán)境惡劣，工作量大工期緊。丙烯腈部分包含反應(yīng)、空壓、制冷、回收、精制、四效蒸發(fā)、廢水/廢氣焚燒及配套的中間罐區(qū)、廢水罐區(qū)、催化劑沉降、除氧水站等單元。筆者以精制單元為代表單元進(jìn)行闡述該區(qū)管臺(tái)施工中的存在問題以及解決方法。

3 施工過程中存在部分問題

30單元為丙烯腈的精制單元，總達(dá)因口在4.6萬吋左右，劇毒管線涉及較多，總計(jì)涉及管臺(tái)463個(gè)管臺(tái)安裝，其中碳鋼管臺(tái)163 不銹鋼管臺(tái)300，其中DN25以下管臺(tái)共計(jì)236，是整個(gè)丙烯腈裝置中較具有代表性的單元，在初期施工過程中出現(xiàn)了如下問題：

(1)該單元涉及工程排污管線較多，多為45°斜管臺(tái)。

(2)初期開孔不規(guī)范，開工孔徑與管臺(tái)孔徑不能很好的吻合。

(3)較大的焊接量，預(yù)制安裝時(shí)間長，焊接隊(duì)伍的流動(dòng)。

(4)因管道等級(jí)多為SHA1/GC1管道涉及較多檢測工作，部分碳鋼管道涉及熱處理。

4 施工過程中的處理方法

4.1 前期處理

針對(duì)筆者在上面出現(xiàn)的(1)(2)兩個(gè)問題，在施工過程中做了如下調(diào)整，管臺(tái)的開孔大小根據(jù)支管臺(tái)的內(nèi)徑來控制，特別是斜管臺(tái)在主管上用圖樣定位，這種方法很好的解決的初期部分管臺(tái)開孔過小的問題，在開孔工具的選擇上有磁力鉆，氧氣乙炔以及開孔器，在施工初期采用氧乙炔焰進(jìn)行切割開孔，后采用磁力鉆開孔器進(jìn)行開孔。不管何種切割方式均要保證管道的清潔，特別是對(duì)火焰切割后周邊氧化鐵毛刺的打磨。

針對(duì)(3)問題，在準(zhǔn)備過程中，選擇焊接資質(zhì)的焊工進(jìn)行施焊，再上崗之前對(duì)作業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行技術(shù)交底，要求持證上崗，同時(shí)必須配有合格的焊條筒，且焊條桶的保溫性能良好，開關(guān)正常。對(duì)于受潮、藥皮褪色、脫落、焊芯有銹蝕的焊條及表面銹蝕嚴(yán)重的焊絲禁止使用。針對(duì)大風(fēng)、下雨、早晚海島環(huán)境空氣濕度較高等影響焊接質(zhì)量情況，采取搭設(shè)遮雨棚以及加熱等措施。針對(duì)焊工的作業(yè)情況要求每日上報(bào)焊接工作量，對(duì)于管臺(tái)口的焊接給與標(biāo)注，以便定期對(duì)管臺(tái)的焊接質(zhì)量進(jìn)行外觀檢查。

4.2 焊接方法

在該丙烯腈項(xiàng)目中管臺(tái)形式主要為騎坐式和插入式，在具體操作中主要遵循如下方法：

圖1 騎座式

圖2 插入式

(1)前期檢查，在施焊前對(duì)主管開孔位置進(jìn)行外觀檢查，要求開孔表面周邊2 cm范圍內(nèi)的毛刺、銹垢等清理干凈，對(duì)與主管內(nèi)側(cè)也打燈進(jìn)行觀察確保內(nèi)部無熔渣、毛刺、氧化皮等，如有用軸向磨光機(jī)進(jìn)行打磨，對(duì)支管臺(tái)的外觀進(jìn)行檢查不得有裂紋、夾層等外觀缺陷，其坡口也要確保清潔。

(2)在組對(duì)過程中，該項(xiàng)目中對(duì)焊形式支管臺(tái)坡口為成品坡口，主管開孔與管臺(tái)坡口角度35～50°為宜，間隙3.5～5 mm為宜，如圖1所示。插入式管臺(tái)如圖2，角度在50～60°為宜，間隙在2～3 mm為宜。間隙距離的留置一方面保證根部焊縫的全焊透，避免間隙過小而產(chǎn)生未焊透情況，另一方面防止間隙過大而在根部產(chǎn)生焊瘤。

(3)焊接方法，在焊接中選用同材質(zhì)的焊條焊絲，由于是坡口全熔透焊縫，且屬于單面焊雙面成型，所以在焊接中采用氬弧焊打底，保證根部焊縫的全熔透，手工電弧焊填充蓋面。在焊接過程中先將坡口周邊點(diǎn)焊，固定好支管臺(tái)，焊接到點(diǎn)焊位置時(shí)將點(diǎn)焊點(diǎn)打磨去除。需注意的是支管臺(tái)根部的焊接一定要確保根部全熔透，支管臺(tái)焊縫最容易出現(xiàn)的缺陷為根部未焊透，可以從支管臺(tái)上部開孔處檢查根部是否焊透。

4.3 質(zhì)量把控

針對(duì)問題(4)對(duì)管道等級(jí)多為SHA1/GC1管道提前做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在每日的焊接上報(bào)后及時(shí)委托與檢測公司聯(lián)系，做好日常的焊接質(zhì)量檢測工作，定期進(jìn)行檢測，確保大部分在預(yù)制后安裝之前檢測全部完成。對(duì)于需要熱處理管線，做好焊前預(yù)熱，焊后熱處理，大管臺(tái)的焊接時(shí)注意控制層間溫度。在焊接后及時(shí)進(jìn)行檢測委托，定期進(jìn)行檢測，確保大部分在預(yù)制后安裝之前檢測全部完成。