特大型空分装置高压蒸汽管道施工技术分析

罗浩

摘 要： 本文通过简要地介绍特大型空分装置高压蒸汽管道安装的技术要求，简述汽轮机驱动的空分装置铬钼合金管道的施工技术要点，希望对类似汽轮机驱动的空分装置施工起到一定的借鉴和参考作用。

关键词： 空分装置;铬钼合金;蒸汽管道

【中图分类号】TK269+.6 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）08-0180-01

引言：和传统的空分装置由电动机为空压机和增压机提供动力相比，通过由蒸汽驱动的汽轮机为空压机和增压机提供动力将显著降低空分装置的生产成本，但由此也使此类空分装置在建设过程中的安装工艺更加复杂，使空分装置在常规的以氮、氧为主要介质的合金管道中加入了新的高温高压蒸汽介质的铬钼合金管道，由此而来的新工艺的安装将大大的区别于传统空分的安装程序，新增的高温高压蒸汽动力管道同时也增加了装置的危险源。为此分析总结蒸汽动力管道的施工工艺将极大地丰富空分装置的安装工法。本文主要简述了空分装置高压蒸汽动力管道安装的工艺要点。

1 概述

大连恒力空分装置位于大连长兴岛恒力石化厂区内，是6*80000Nm3/h的特大型空分集群，本项目通过汽轮机为压缩机和增压机提供动力，高温高压蒸汽管道设计压力最高达14MPa，设计温度525℃，管道尺寸最大为610*58mm。管道材质为12Cr1MoVG，部分法兰材质为12Cr2Mo，汽轮机入口法兰材质为P91高合金。面对材质多样、大口径厚壁的高温高压蒸汽合金管道，如何有效的保证安装质量将是施工的重中之重，也是装置安全运行的必要条件。经过对现场施工出现的情况进行总结归纳，本项目梳理出施工过程中需重点关注的几类问题，需要严格按照规范要求施工，才能确保蒸汽管线的安全稳定运行。

2 蒸汽管道进场验收、喷砂除锈及下料要求

蒸汽管道因输送高温高压蒸汽，危险性高，对管道材质提出了严格的要求，管道进场需对管道外观尺寸进行验收，及时组织第三方检测机构对管道材质进行光谱分析并进行表面磁粉或渗透检测，表面硬度值检验，检测合格后出具检测报告。到场的蒸汽合金钢管道验收合格后，为减少汽轮机冲转前管道的蒸汽吹扫时间，需对管道内壁进行喷砂除锈处理，清除内壁管道杂质，缩短吹扫时间。管道喷砂除锈合格后，需对管道进行下料处理，为保证坡口质量，合金管道的坡口采用带锯进行机械切割，并用坡口机切削坡口，消除了可能出现的裂纹，将管道对接间距控制在最佳的范围，最大程度的保证焊接质量。

3 蒸汽管道焊接工艺要求

管道在焊接前需对相应的母材做焊接工艺评定，本项目采用的蒸汽管道材质为铬钼合金，需要的对应焊接工艺评定有12Cr1MoVG同材质焊接，12Cr2Mo同材质焊接，12Cr1MoVG与12Cr2Mo相焊，12Cr1MoVG与P91相焊。相应的焊接工艺评定需符合《承压设备焊接工艺评定》材质与壁厚的覆盖要求。出具焊接工艺评定报告后，需根据报告内容编制焊接工艺卡以指导焊工进行焊接作业。作业前需对焊工进行详尽的技术交底，焊接过程中焊接工程师和监理工程师需实时检查焊工所用焊材是否与焊接工艺卡所用焊材一致，检查焊接过程中加温措施是否到位。其中重点为12Cr1MoVG低合金与P91高合金材质焊接，对比国内外既有的焊接技术分析，项目采用的焊材为P91材质，焊接方式为氩电联焊，施工中采用提前预制的方式将该部分焊口焊接完成，以控制焊接质量.对于项目中大量的大口径厚壁管道，需采用双人对称焊接的方式进行作业，防止焊接变形。

4 管道焊接及热处理技术要求

作为铬钼合金管道，焊前预热和焊后热处理是保证焊接质量的重要条件，所以，在焊前需利用加热带对组队好的焊口进行焊前预热，以达到焊接前需要的温度区间，并在施焊的过程中利用测温枪对焊点前方100mm的距离进行测温，实时监测焊接过程中的温度控制。焊接完成后需及时进行350℃的后热或直接加温进行焊后热处理，按照焊接热处理规范要求设置准确升温速率、降温速度等热处理参数，加热到指定温度进行焊后热处理。文保持热处理的稳定性，控制施工过程中可能出现的作业人员变动及热处理参数的错漏，热处理过程中DN600的管道热处理参数设置为同一个数值，DN600-DN300管道焊缝的热处理参数设置为统一数值。DN100以下管道在做好预热和后热的情况下可不进行焊后热处理。同时热处理作业应尽量安排在夜间进行加温，以避免热处理对白天施工作业的影响，提高工作效率。

5 管道支架安装要求

作为高温高压蒸汽动力管道，支架的选用应严格按照考虑保温和热膨胀的要求，所以在设计单位设计支架后，施工单位需及时检查各型支架是否符合设计规范和现场实际安全运行需求，相关支架需严格做好保温。滑动和限位支架优先选用聚氨酯蛭石保温支架。固定支架也需要设置隔热层，所以在焊接的管托下方设置一层保温棉，四个角用高强螺栓固定，以保证固定支架的刚度需求的同时，将热量尽可能的隔离在保温层之外。同时，在蒸汽吹扫前及时根据支架数据表确认好每一个支架的位移量，检查支架焊接是否牢固，在吹扫过程中及时检查出现的问题，对出现问题的支架与设计人员及时沟通，提出有效的解决方案予以处理。若发现支架变形等缺陷影响到了管道的安全吹扫，需立即停止吹扫，对相关支架予以加固处理后继续进行吹扫。确保蒸汽管道的安全稳定运行是施工的重中之重。

6 管道吹扫后安装及黄金口焊接要求

蒸汽管道在吹扫合格后，对未吹扫的管段采用喷砂除锈的方式消除内壁杂质，经检查合格后予以安装。将带法兰管段与汽轮机入口法兰进行无应力對中后，用临时刚性支架将管段固定，焊口预留焊接变形余量，对黄金焊口予以焊接。焊接完成后拆除临时支架，通过调整相应正式支架，确保汽轮机入口法兰垂直度和同心度符合设备厂家要求。

综上所述，特大型空分装置蒸汽管道的安装需要充分认识其蒸汽介质高温高压的危险特性。在空分装置常见危险源为涉氧管道的情况下加入了另一重大危险介质。为此在施工过程中经过经验总结，重点论述了以上五项需重点关注的技术要点，以丰富空分装置安装的施工技术总结，引导大家准确认识空分装置蒸汽动力管道安装的重难点，提高施工技术人员对关键工序的认识程度，从关键工序上予以重视，确保蒸汽管道施工质量，使空分装置得以安全稳定运行。