乙烯裂解炉本体管道施工技术

摘要：本文论述了乙烯装置裂解炉施工的特点、难点、施工技术及控制要点。

关键词：乙烯装置；裂解炉本体管道；施工技术；辐射炉管、无应力配管；

Abstract: This paper discusses the characteristics of the ethylene cracking furnace construction, difficulty, and construction technology and control points.

Key words: ethylene plant cracking furnace body; pipeline; construction technology; radiation furnace tube, no stress.

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

前言：

裂解炉是乙烯装置的关键设备，具有结构布局紧凑，安装工程量大，施工工序复杂，炉体施工各专业交叉作业多，工序衔接紧密，上下工序制约性强等特点，而且关键控制点多，尤其辐射段炉管的施工难以控制，要求达到无应力配管，具有一定的难度！在乙烯装置施工中历来受到人们的重视和关注，是乙烯装置施工的关键和难点所在。本文以天津100万吨/年乙烯装置裂解炉为例，阐述其本体管道的施工技术，希望在今后的同类工程或类似工程施工中有所帮助。

一、工程概述及施工特点、难点分析

天津乙烯装置共有11台裂解炉，分为循环炉、轻油炉、重油炉三种炉型。裂解炉从结构上分为上下两部分，下部为辐射室，上部为对流室。其本体管道由辐射段炉管、对流段炉管、横跨管、集合管、跨接管和上升下降管段等6大部分组成。辐射炉管位于辐射室中心，每台炉子辐射室内布置一排2－1型辐射炉管，辐射炉管的进口管和出口管相互间隔交错排布形成一组，在辐射室共布置12组炉管。炉管出口与废热锅炉（以下简称TLE，每台轻/重油炉有六个TLE）焊接，入口水平横向通过2″不锈钢管与集合管连接。炉管安装受力于上部弹簧吊架上，炉管膨胀方向垂直向下。

本体管道施工特点和难点：材质种类繁多；管内部清洁及保护要求高，辐射管较长，约16.5米，为离心浇注焊接组合件，所以炉管在吊运时必须采取有效的防变形、防损坏措施；管子坡口加工、组装精度及弹簧吊支架的调节要求严格；管道材质涉及镍基合金、不锈钢、铬钼耐热钢、碳钢等，既有同种材质焊接，也有异种材料的焊接，再加上焊接操作空间狭窄，因此焊接难度大；管道气压试验的技术要求高、危险性大。

二、裂解炉辐射段炉管简介

辐射段炉管是整个炉本体管道系统的核心，辐射室炉管为立式吊挂于炉顶弹簧吊架，入口为两根一程管φ63×6在下部形成大弯管，出口为二程管φ194×15。重油炉辐射炉管见图1，出口管与列管式TLE入口管焊接在一起，每台现场60道焊口。

轻油炉辐射炉管，与重油炉的不同之处是出口二程管五合一（五根二程管与梳形集合管焊接成型）供货，现场进行与Y型管及TLE入口管的焊接。Y形管与TLE现场焊接1道焊口（材质Incoloy800H）与二程管两道焊口（材质Cr35Ni45+Nb+MA），每台共18道焊口。

三、施工准备

1、技术准备

仔细阅读施工图纸、技术规范等技术文件，明确各项技术要求和技术关键；编制施工方案，绘制管道单线图，对焊口进行标注编号；制定焊接工艺评定计划，确保焊接工艺评定覆盖率为100%；编制焊接工艺卡；对焊工进行操作技能培训，确保焊工持证上岗；对需用的技术装备进行落实检查并确保完好。

2、材料验收

对管材、配件及焊材等材料进行检查和验收，主要内容为：设备、材料质量证明文件复查；炉管外形尺寸验收；炉管合金部件的光谱分析。

四、炉本体管道施工工序

五、施工技术

（一）、辐射段管道安装

1、安装辐射盘管

用136t履带吊将辐射盘管（每组重量约4吨）吊入炉膛中并采用事先设置的临时支架支撑，安装框架暂不拆除，待炉管找正后施焊前再拆除。

每组辐射盘管都应自由悬垂平衡，严禁受其它外力作用，如严禁各组辐射盘管间相互碰撞、严禁脚手架对辐射盘管施加外力等。

2、安装弹簧吊架

悬挂辐射盘管的弹簧吊架的安装要以TLE中心为基准，先初步吊装就位，依据弹簧管架安装图纸及弹簧管架安装及调整说明等设计文件的要求按位号安装就位，然后进行精找正。

3、辐射段出口管与TLE连接

TLE应按设计图纸准确定位、安装。TLE安装应以炉中线为基准，TLE支撑梁的安装标高偏差按设计要求控制为正偏差。TLE安装就位后，测量找出TLE中心线位置，严格控制误差并做好记录，办理工序交接进行下步配管。

找正调整炉管顶部弹簧吊架后再进行炉管与TLE的组对焊接，此时要拆除辐射盘管的包装架、安装框架等，检查所有的管子处于自由悬垂状态。每个接口对称焊接，以避免由于焊缝热收缩不均匀而导致炉管翘曲，尽可能消除焊接应力。

4、集合管的安装

集合管上的文丘里管在地面预先集中焊接，按介质方向不得有错，保证每根管的垂直度和间距符合设计要求，安装前集合管内部清理干净。按图纸吊装就位后，采取措施将其表面保护，防止污染，找正后安装限位支架、弹簧吊架。

5、辐射段入口管与集合管间联络管的安装

联络管是连接集合管与辐射管的管道，规格φ63×6，材质TP347H，每台炉1080道焊口。在辐射盘管出口管与TLE焊接或与Y型管焊接后，先准确定位集合管，然后进行集合管与辐射盘管之间联络管的组对焊接。辐射盘管入口弯头与集合管之间留有两道现场水平焊缝，先焊接与辐射炉管入口弯头间焊缝，然后焊接另一道焊缝。

联络管焊接前，确保焊接前预制管段已吹扫干净并确保预制管段尺寸准确，组对过程中不得强力组对，每组集合管与辐射管之间的20根联络管的组对焊接是整个炉管系统施工的关键！禁止施加任何外力来调整集合管与辐射炉管入口弯头间的位置，确保集合管等安装后的所有管子在设计位置并处于自由悬垂的状态。

6、辐射管系施工注意事项

1）辐射盘管出厂前应有业主监造人员检查合格并吹扫合格，管口用管帽封闭，运抵现场后应水平放置，严禁倾斜。

2）不允许任何碳钢或低合金钢等金属材料与辐射盘管直接接触，辐射盘管表面应采取保护措施，当辐射段衬里施工完后方可去除辐射盘管表面保护，以避免污染、破坏炉管。

3）不得强行组对，组对间隙值严格控制，确保无应力配管，保证焊接的一次成功率。

4）在进行辐射段衬里施工架设时，严禁将脚手杆与炉管接触或将镀锌铁丝捆绑在炉管上，防止渗锌、渗碳。

5）所有连接辐射段入口管的弹簧吊杆都应能完全承担入口管等的重量，严禁弹簧吊杆不受力，而且弹簧吊杆都必须是垂直的。

6）辐射盘管、集合管和横跨管等焊接施工过程中，应避免杂物进入辐射盘管、集合管和横跨管。

（二）、对流段炉管安装

对流段炉管为制造成型的模块，轻油炉7组，重油炉8组，轻油炉最重的是模块1，重量66.8t，最高位置的模块是模块7，安装标高为34.296米～36.934米。重油炉最重的是模块7，重量66.4t，最高位置的模块是模块8，安装标高为37.736米～40.686米。

模块出厂前应由业主监造人员检查合格并吹扫合格，管口用管帽封闭。运抵现场卸车后必须水平放置，严禁倾斜。安装前将弯头箱内用于运输的固定木块拆除。模块采用LR1400/2型履带吊车作为主吊，利用专门制作的“模块吊装桁架梁”直接在模块运输车上卸车吊装。模块找正后，焊接模块间钢结构节点，之后进行对流段跨接管的安装。下料前须按图纸尺寸及编号进行现场复测。

（三）、横跨管的安装

辐射段炉管焊接完毕后，进行横跨管的安装。从对流段向集合管配管，集合管入口处预留一段管暂不焊接，在管道吹扫合格后再焊接。按照弹簧吊架布置图安装弹簧吊架，并按图纸技术说明进行调整。预制管段在清理干净后再进行安装，封闭管段必须现场实测实量。

（四）、上升、下降管的安装

每台裂解炉有六条上升管和六条下降管，管径φ219×21，材质SA106B，每台炉137道焊口。按图纸要求找正汽包和TLE，并将TLE顶部导向支架间隙按图纸数值临时用薄铁片填充固定后，方可进行上升、下降管的安装。上升下降管的坡度较大，成品供货的预制管段均有100毫米的调整裕量，安装前将成品管段在地面放样检查尺寸，精确下料和坡口，将管内清理干净后再进行吊装。由汽包和TLE兩端开始向中间进行配管，封闭管段尽量留在中间水平方向直管段上。先将上升下降管的下段与TLE相应管口组对，在对口处装好专用定位卡具，调整对口间隙，定位焊后将定位卡具取下再进行正式焊接。然后进行上升下降管的上段与汽包相应管口的组对，依次安装，最后吊装上升下降管的中段，用定位卡具和手拉葫芦把中段固定，经检查无误后，进行中段和下段及上段的对口焊接。上升、下降管安装完毕后，及时安装支吊架并进行调整。

（五）、管道试压、吹扫

按工艺介质压力等级合理划分试压系统，并在安装阶段预留吹扫口位置，集合管前预留吹扫口，用工厂风将原料入口管线吹扫干净后再焊接预留管段，该部分管线的吹扫干净与否是裂解炉平稳运行的关键，吹扫时应借助装置内的较大容器作为吹扫储存气源，才能保证好的吹扫效果以防杂物堵塞集合管出口文丘里管。

按工艺介质性质及配管布置特点，原料入口管与辐射炉管至裂解气出口第一道阀门处为一个试压系统，采用压缩空气试压。炉水、汽包上升下降管、蒸汽系统进行水压试验。

结束语：

乙烯装置裂解炉本体管道是高温、高压管道，辐射段炉管是其核心部分，施工前必须搞清设计意图和技术要求，制定科学、合理、可操作性强的施工技术方案，并具备一定的施工经验，才能准确理解并完成设计意图，保证施工质量，我们采用以上施工技术，达到了设计要求，保证了乙烯装置在北方严寒冬季开车一次成功，取得了良好的经济效益和社会效益。

作者简介：许建林（1968——），男，工程师，长期从事石油化工工程项目建设施工技术及技术管理。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。