套管加热器制作安装施工技术改进

黄春茗

【摘 要】随着铝工业的快速发展，氧化铝的市场需求量不断增大，全国各地掀起兴建氧化铝厂的高潮。套管加热器作为氧化铝厂高压溶出及稀释系统的“心脏”设备之一，其制作安装质量的好坏，直接关系到氧化铝厂整个系统能否安全正常运行。

【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

【关键词】氧化铝；套管加热器；制作；安装；质量

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

【中图分类号】TM216+.5 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）03-0070-02

1 工程概况

某有限公司三期工程，该车间内套管预热器共有1组。套管预热器车间厂房长92m，总宽度34.5m，套管分七层安装，层间距2.0m，套管預热器安装高度至16.8m。总共84根套管，单根套管长85m，每根套管由3根内管和一根外管组成，每根套管内管为D210×12，材质为Q345R，Ra101-Ra109，外管为D610×12，Ra110-Ra112外管为D610×22，材质均为Q345R无缝钢管，单根套管通过U型弯管及法兰连为一组整体套管加热器，共分七层安装于H型钢梁管道支架梁上。

2 施工质量目标及质量控制点

2.1 施工质量目标分解

①单位工程施工质量施工验收合格率100%。

②对接焊缝手工电弧焊一次焊接合格率≥92%，氩弧焊（包括氩电联焊）一次焊接合格率≥95%。

③顾客满意度92%，顾客投诉回复率100%。

④持证上岗率100%。

⑤特种设备安装、改造、维修告知、监检率100%。

2.2 质量控制点

①材质复检；②焊接工艺规程/焊接工艺评；③焊工考试；④管材、焊缝外观检查；⑤无损检测；⑥焊后热处理；⑦水压试验；⑧标高复检；⑨水平度、垂直度检查；⑩附件装。

3 施工过程控制

3.1 材料验收

① 施工用料质量检验必须符合设计及规范的技术要求，材料必须具有出厂合格证、质量保证书或试验报告。

②用于制作套管加热器的钢管必须逐根进行外观检查，表面不得有裂纹、重皮、折痕结疤、压入氧化皮等缺陷。

③ 焊接材料（焊条、焊丝及焊剂）应具有质量合格证书。焊条质量合格证书应包括熔敷金属的化学成份和机械性能。

④焊接材料应放置于干燥通风处，分门别类堆放，挂牌标识。

3.2 精心编制施工组织设计、质量计划和专项施工方案等施工技术管理文件

①编制《三套管制作安装施工组织设计》，该施工组织设计，严格按照公司有关施工技术管理文件编写的要求进行编制。

②根据三套管制作安装的工程特点，确定关键工序和质量控制点，制订了一系列过程控制的有效措施，并制定过程控制的专用表格。

③编制专项技术措施和作业指导书、工艺卡，工艺卡按照不同的工序而编制，主要包括：套管制作工艺卡、安装工艺卡、焊接工艺卡、热处理工艺卡、无损检测工艺卡及焊缝返修工艺卡；专项的技术措施方安装有：套管穿管技术方案、套管吊装技术方安、焊接施工技术方案；还有焊接作业指导书。每一道工序严格按照作业指导书进行施工。工艺参数严格控制在作业指导书要求的范围内。

4 施工技术改进

4.1 等离子切割技术的推广与运用

等离子切割技术的大力推广与运用，替代传统的氧乙炔切割技术，不仅具有成型质量好、变形小、对母材质影响小等优点，而且成本低，在以后的工程施工中大力推广。

①等离子切割利用高温在喷嘴处喷射出来的高速气流离子化，从而形成导电体。当电流通过时，该导电体及形成高温等离子电弧，电弧的热量使工件切口处金属局部熔化（或蒸发），并借助高速等离子气流的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法，利用环形气流技术形成的细长并稳定的等离子电弧，保证了能平稳且经济的切割任何导电金属[1]。

②等离子切割操作简单，切割速度快，效率高，切割速度可达10m/min，尤其是切割普通碳素钢，速度是火焰切割的5～6倍以上，等离子切割和穿孔最快是火焰切割的8.5倍，无须预热，二次打磨加工也便捷容易，大大节约时间，生产效率大幅提升。

③等离子切割精度比火焰切割高，切割切口质量好，切割表面光洁：火焰切割是利用氧气和钢之间产生的化学反应进行切割，因而会产生大量铁红渣或浮渣。等离子切割时是使用高温带电气体熔化金属并将溶化后的金属材料从切割面上吹掉，产生的浮渣较少，而且附着的浮渣更容易轻松清除，无须磨平或铲除，大大减少二次打磨加工时间。

④等离子切割无变形或热变形小，几乎没有热影响区，金属相性不会发生改变，稳定性高。金属切割热影响区域是一个关键，高温会改变金属的化学结构，使受热金属边缘黑暗（回火色）、翘曲，甚至可能不适合二次焊接。割炬移动越快，切割热影响区域越小。等离子快速切割这一特性使金属回火区域小，不会破坏金属化学结构，使加工件满足使用要求。

4.2 采用外套法施工取代传统内穿法施工工艺

①内穿法的施工艺为，外管的主要施工工序为：安装平台制作、安装→外管坡口加工及管内支撑焊接→外管组焊→外管探伤、热处理、水压试验→外管固定→内管放置于安装平台→使用卷扬、转向滑轮向外管内穿入内管→在外管端口外侧组对组焊下一根内管→内管焊口探伤、热处理→拉入下一根内管→至内管穿管完成→堵头焊接→安装变径锥管及法兰→连接预制好的U型弯管→内管水压试验→外管水压试验→附属管道安装→安装平台拆除。

②外套法施工新工艺：距地面800mm高穿管、焊接用安装横梁→组对焊接内管（3根，每根84m）→内管RT检测、热处理、水压试验合格→用十字支架和φ10㎜圆钢与外管内壁固定为一体→3根内管挂葫蘆将内管整体吊起→外管放置于穿管一头→用卷扬套入外管→外管组焊、探伤、热处理→堵头焊接→外管水压试验→安装锥管及法兰→连接预制好的U型弯管→拆除横梁进入下一跨。

4.3 采用分层、分段的试压方式，解决原来的试压速度慢、影响施工进度的难题

①根据规范和设计要求，要进行单根内试压和套管整体水压试验，内管设计压力为9.9MPa，试验压力为17.9MPa；外管设计压力为6.4MPa，试验压力为11.6MPa。

②单根内管试压采用分层单根套管串联试压：即每层的内管串联在一起，在一侧设多个注水点，另一侧设多个排气点。这样不仅注水快，空气能完全排尽，而且压力上升也很快，试压效率非常高。

③套管整体试压方法：将整个套管84根管道全部连接完成，分成若干个压力试验段进行试压，但在每个试压段试压时，采取单根套管串联形式试压，在试压泵一侧设多个注水点向多根套管同时注水，在套管末端高处设多个排气点同时排气（这样一些弯管、夹角的空气就能全部排尽），单次试压长度达6～8km。多个注水点注水，注水非常迅速，而且多点排气，管道内空气容易排尽，升压时压力上升也很快，不会出现因空气未排尽，压力根本上不去等问题。

4.4 采用“倒装法”进行吊装

①先吊装顶层（第七层）的套管，第七层的套管调整就位后，吊装第六层、第五层、第四层、第三层、第二层的套管，最后吊装底层（第一层）的套管。

②采用“倒装法”，即在原钢结构上方安装6个2m长“门型架”，6台16吨手拉葫芦提升，按安装轴线由上而下的吊装。

【参考文献】

【1】宋志彬，冯起赠，和国磊，等. 全回转套管钻机和全套管施工工艺的研究[J]. 探矿工程（岩土钻掘工程），2013（09）：29-36.