CN116441844A - 裂解炉超高压蒸汽集气管现场制作施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种裂解炉超高压蒸汽集气管现场制作施工方法，先制作集气管施工用的胎具支架，将集气管母管固定于胎具支架中；管台组对时按照间隔顺序进行施工，施工过程依次由制孔、预热、焊接、马氏体转变和后热处理组成；集气管所有管台的组对施工结束后，统一对所有焊缝进行回火热处理。本发明对超高压蒸汽集气管每个焊接接头按间隔顺序施工，施工完成后第一时间进行马氏体转变、后热处理，以保证焊缝硬度值合格，该阶段不要进行热处理工序，避免多次重复受热，能有效避免由于焊接接头重复高温受热，该方法有利于保证回火热处理后母材、焊缝、热影响区硬度值在规范标准允许范围内。

Description

裂解炉超高压蒸汽集气管现场制作施工方法

技术领域

本发明涉及石化乙烯装置裂解炉管道安装技术领域，特别是裂解炉超高压蒸汽集气管现场制作的下料、组对、焊接、热处理施工方法。

背景技术

焊接是管道安装过程中的最重要工序之一,焊接接头焊后力学性能对生产安全运行有直接影响。在焊接过程中材料经过施焊时的高温加热,焊接接头附近会产生较大的残余应力,同时焊缝和热影响区通常会因为从高温快速冷却而形成淬硬组织,导致其性能脆化、韧性降低,使构件在存放或服役过程中疲劳、寿命降低、易产生应力腐蚀、变形或开裂等。

乙烯装置裂解炉超高压蒸汽集气管，安装于裂解炉超高压蒸汽进出口，集气管由母管和支管台、管帽、弯头组焊而成，材质均为高合金钢P91，P91材质。 现有技术中，裂解炉超高压蒸汽集气管现场制作采用工厂化预制、整体正火、回火热处理的方法，管台焊接部位密集，焊缝频繁加热，出现大量焊缝热处理后硬度值低于下限要求，制作失败出现不合格品，导致返工处理，影响工期。

发明内容

本发明的目的是提供一种裂解炉超高压蒸汽集气管现场制作施工方法，以解决因导致管道焊缝热处理硬度值不合格的问题，保证施工质量和工期。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种裂解炉超高压蒸汽集气管现场制作施工方法，所述集气管包括集气管母管和多个等间距固定于集气管母管外表面的管台，包括以下步骤：

步骤一，制作集气管施工用的胎具支架，将集气管母管支撑固定于胎具支架；

步骤二，施工管台、管帽和弯头；其中，管台组对时按照间隔施工顺序进行施工，施工过程依次由制孔、预热、焊接、马氏体转变和后热处理组成；

步骤三，集气管所有管台的组对施工结束后，统一对所有焊缝进行回火热处理。

进一步地，步骤一中，集气管母管固定于两个对称设置的胎具支架中；胎具支架包括上部支架和下部支架，其中，所述上部支架包括连接板、底部钢管和顶部鞍座，连接板的上、下两端分别连接顶部鞍座和底部钢管，集气管母管支撑固定于顶部鞍座内；所述下部支架包括立柱和底板，立柱底部与底部连接；立柱顶部与上部支架的底部钢管插接。

进一步地，所述立柱上部开有立柱通孔，所述底部钢管沿其高度方向间隔开有多个底部钢管通孔，立柱与底部钢管插接后在相对应的立柱通孔和底部钢管通孔内安装销轴。

进一步地，步骤二中，组对前对管台焊缝两侧进行封堵，采取充氩保护措施。

进一步地，步骤二中，所述后热处理的温度为350℃。

进一步地，步骤二中，管台后热处理完成后，用支管台堵头对管台进行封堵。

进一步地，集气管母管上等间距布置由7个管台，施工顺序依次为第一管台、第三管台、第五管台、第七管台、第二管台、第四管台、第六管台。

进一步地，步骤三中，回火热处理温度为750℃。

本发明对超高压蒸汽集气管每个焊接接头按间隔顺序施工，施工完成后第一时间进行马氏体转变、后热处理，以保证焊缝硬度值合格，该阶段不进行热处理工序，所有焊接接头焊接、马氏体转变、后热处理完成后，对集气管焊接部位统一进行回火热处理。本发明避免了多次重复受热，能有效避免由于焊接接头重复高温受热，该方法有利于保证回火热处理后母材、焊缝、热影响区硬度值在规范标准允许范围内，提高了工作效率、降低了施工成本。

附图说明

图1为裂解炉超高压蒸汽集气管的结构示意图；

图2为裂解炉超高压蒸汽集气管焊接接头施焊顺序示意图。

图1中，1-7依次代表第一管台至第七管台，8-管帽，9-弯头，10-管台堵头，11-下部支架，12-上部支架，13-锁紧螺母，14-紧固螺栓，15-销轴，16-弯头堵头，17-集气管母管；

图2中，gt-代表焊接管台，右侧数字代表焊接管台编号；hf-代表管台焊缝，HF-代表母管焊缝，右侧数字表示焊接先后顺序。

具体实施方式

本发明一种典型的实施方式提供的裂解炉超高压蒸汽集气管现场制作施工方法，所述集气管包括集气管母管和多个等间距固定于集气管母管外表面的管台，主要包括以下步骤：

步骤一，制作集气管施工用的胎具支架，将集气管母管固定于胎具支架。

集气管现场制作前，制作好可调升降的胎具支架，胎具支架由下部支架、上部支架以及附属构件组成，可以根据制作过程中不同工序操作要求，调整胎具支架的高度，高度确定后通过销轴固定，并用锁紧螺母进行紧固，确保操作过程中稳固，安全可靠。

步骤二，施工管台、管帽和弯头；其中，管台组对时按照间隔施工顺序进行施工，施工过程依次为制孔、预热、焊接、马氏体转变和后热处理组成。

乙烯装置裂解炉超高压蒸汽集气管中主要构件材质均为高合金钢P91，P91材质焊前需预热，焊后需要热处理，当不能及时热处理时，要经过马氏体转变，再经过后热处理，以确保热处理质量，热处理结束后，要进行硬度检测，以便验证热处理质量。

集气管现场制作按照预定的制孔、预热、组焊、马氏体转变、后热处理的施工程序进行制作，制作过程中遵循避免集中受热，需间隔组焊施工的原则，有效避免集气管每个焊接接头经受高于350℃的受热，是该发明能确保施工质量的关键所在。

步骤三，集气管所有管台的组对施工结束后，统一对所有焊缝进行回火热处理。

集气管所有焊缝后热处理后进行无损检测合格后，按照集气管热处理工艺卡，统一进行回火热处理；回火热处理过程中要封堵所有管口，多台热处理机协同完成多道焊接接头的统一回火热处理。

集气管回火热处理合格后，为确保超高压蒸汽集气管的内部清洁度，采用内部喷砂的方法，机械清理集气管内部由于高温灼烧管材，造成内壁粘连的金属碎屑，内喷砂采用专用的喷砂头，可以有效的调整角度，无死角的对集气管内壁，尤其是管帽部位进行彻底的清理，内喷砂后采用压缩空气吹扫，再用内窥镜进行清洁度检查确认。

下面结合附图以及相对具体的实施例对本发明要求保护的技术方案做进一步清楚、完整的说明。

S1：到货材料按高合金钢规范要求进行验收，符合条件的材料做好合格标记，对外形装配参数进行测量并做好记录。

通过第三方检测单位对原材料母材进行硬度值检测及光谱检测、磁粉检测，达到合格标准后进行下一步除锈防腐工作，对不合格材料进行退库返厂，未及时退库或返厂材料单独堆放进行不合格品标识，防止被使用后造成事故。

S2：对图纸深化设计，策划好下料准备工作，特别是对超高压蒸汽集气管事先做好施工顺序的排版和焊口编号。

对合格材料按图纸尺寸下料，对于高合金钢P91材质严禁火焰切割加工，防止材料金相转变，集气管支管台开孔，现场需使用专用开孔器机械开孔加工，边缘毛刺使用棒式磨光机进行打磨。

S3：为保证焊接效果及方便人员操作，事先做好调整操作高度的胎具支架，保证超高压蒸汽集气管制作过程中的稳定性及安全操作性。

每个集气管用两个胎具支架进行支撑固定。胎具支架分别由11下部支架、12上部支架组成。

下部支架11由底板、立柱组成，立柱为钢管制作，立柱底部与底部连接。立柱上部对称位置同一高度两个立柱通孔，用以穿过销轴15，调整胎具支架的高度。上部支架12由连接板，底部钢管，顶部鞍座组成，连接板的上、下两端分别连接顶部鞍座和底部钢管，集气管母管支撑固定于顶部鞍座内，上述部件通过焊接连接。

上部支架12的底部钢管的规格，比下部支架11的立柱钢管小一号，底部钢管能顺利穿入立柱钢管。底部钢管在高度方向上间隔30mm钻有若干组底部钢管通孔，每组通孔能顺利穿过销轴15，根据操作工序和人员的身高，可以调整胎具支架的高度。

上部支架12顶部的鞍座，其弧度与集气管母管17外径匹配，配置弧形紧固管卡，集气管组焊施工过程中，通过紧固管卡螺栓，实现固定集气管的作用。

下部支架11上部，在靠近销轴的高度，设置有锁紧螺母和紧固螺栓，锁紧螺母与下部支架11焊接连接，锁紧螺母的安装位置钻有小孔，使紧固螺栓可以通过锁紧螺母，顶紧上部支架12的底部钢管，在钻孔作业、焊接作业调整好专用胎具支架高度后，可以锁紧胎具支架，达到紧固稳定、安全施工的效果。

S4：对超高压蒸汽集气管开孔、组对、焊接、马氏体转变、后热处理排好施工顺序，明确施工流程，为下道工序做好准备。按照避免集中受热，间隔施工的原则按顺序施工，焊接过程中保证氩气对焊接头的保护。

如图1和图2所示：管台gt1、gt2、gt3、gt4、gt5、gt6、gt7等距离布置于集气管母管17之上，管帽8和弯头9焊接于母管17两侧。按照避免集中受热，间隔施工的原则，钻孔下料和预热、组对、焊接、马氏体转变、后热处理上述工作施工的顺序，按照第一管台1（hf1）→第三管台3（hf2）→第五管台5（hf3）→第七管台7（hf4）→第二管台2（hf5）→第四管台4（hf6）→第六管台6（hf7）→管帽8（hf8）→弯头9（hf9）的顺序进行。

S5：进行集气管的现场制作，超高压蒸汽集气管每个焊接接头焊接后，第一时间做好马氏体转变、后热处理，避免后续工序中重复回火热处理加热，以保证焊缝硬度值合格，该阶段不进行热处理工序。

调整胎具支架到适合操作的高度，进行集气管制作。首先对第一管台1,采用开孔器进行钻孔，钻孔后对坡口进行打磨，PT检测，坡口PT检测合格后，按照集气管组对焊接工艺卡，进行焊前预热、组对、焊接工作，组对前要对第一管台1焊缝两侧进行封堵，采取充氩保护措施。

第一管体1焊接完毕后，不需立即进行回火热处理的要求，对第一管台1焊缝hf1进行马氏体转变，马氏体转变后，及时进行后热处理，这样做的原因，是由于后热处理的温度为350℃，低于回火热处理温度750℃，能够有效避免焊缝hf1经受高温，第一管台1后热处理合格后，及时用管台堵头10进行封堵，确保管内清洁度。

第一管台1钻孔、预热组焊、马氏体转变、后热处理结束，集气管温度降至常温后，对第三管台3,采用开孔器进行钻孔，钻孔后对坡口进行打磨，PT检测，坡口PT检测合格后，按照集气管组对焊接工艺卡，进行焊前预热、组对、焊接工作，组对前要对第三管台3焊缝两侧进行封堵，采取充氩保护措施。焊接完毕后，对第三管台3的焊缝hf2进行马氏体转变，马氏体转变后，及时进行后热处理，第三管台3后热处理合格后，及时用管台堵头10进行封堵，确保管内清洁度。

按照上述程序，继续按照第五管台5（hf3）→第七管台7（hf4）→第二管台2（hf5）→第四管台4（hf6）→第六管台6（hf7）的顺序，完成以上支管台的制孔、预热、组对焊接、马氏体转变、后热处理工作。

之后按照集气管组对焊接工艺卡，进行管帽8、弯头9的预热、组对、焊接、马氏体转变、后热处理工作。

S6：集气管焊缝统一进行回火热处理。

集气管所有焊缝焊接、马氏体转变、后热处理结束后，按照集气管回火热处理工艺卡，统一对焊缝进行750℃高温回火热处理。由于集气管焊缝多达9道焊口，需要2-3台热处理机协同工作，共同完成回火热处理工作。回火热处理过程中，第一管台至第七管台的管口，用堵头进行封堵，弯头9端部用弯头堵头16进行封堵，弯头堵头16采用耐高温非金属材料制作。

回火热处理结束后，对焊缝进行无损检测，无损检测合格后，进行焊接接头的硬度检测，做好相关记录。

采用本发明施工方法，在每个焊接接头焊接完毕，没有进行350℃以上高温加热，并且间隔焊接，避免每个焊接接头重复高温受热，能有效避免由于焊接接头重复高温受热，导致热处理质量不合格的现象，保证超高压蒸汽集气管每个焊接接头硬度值符合要求，必要时可进行金相检测验证。

S7：支管台内部清洁度处理

集气管母材经过750℃高温回火热处理后，母材内表皮存在灼烧后的金属屑，由于集气管管帽8附近系统吹扫时存在盲端，给超高压蒸汽系统运行带来风险。集气管回火热处理合格后，采用内喷砂机械处理的方法，清除内壁因高温回火热处理（750℃）引起的碳化层未脱落的铁渣，确保管道内部清洁度，内喷砂结束后，采用内窥镜进行检查确认，并做好记录，确保施工质量。

Claims (8)

1.一种裂解炉超高压蒸汽集气管现场制作施工方法，所述集气管包括集气管母管和多个等间距固定于集气管母管外表面的管台，其特征包括以下步骤：

步骤一，制作集气管施工用的胎具支架，将集气管母管支撑固定于胎具支架；

步骤二，施工管台、管帽和弯头；其中，管台组对时按照间隔施工顺序进行施工，施工过程依次由制孔、预热、焊接、马氏体转变和后热处理组成；

步骤三，集气管所有管台的组对施工结束后，统一对所有焊缝进行回火热处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤一中，集气管母管固定于两个对称设置的胎具支架中；胎具支架包括上部支架和下部支架，其中，所述上部支架包括连接板、底部钢管和顶部鞍座，连接板的上、下两端分别连接顶部鞍座和底部钢管，集气管母管支撑固定于顶部鞍座内；所述下部支架包括立柱和底板，立柱底部与底部连接；立柱顶部与上部支架的底部钢管插接。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述立柱上部开有立柱通孔，所述底部钢管沿其高度方向间隔开有多个底部钢管通孔，立柱与底部钢管插接后在相对应的立柱通孔和底部钢管通孔内安装销轴。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于：步骤二中，组对前对管台焊缝两侧进行封堵，采取充氩保护措施。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤二中，所述后热处理的温度为350℃。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤二中，管台后热处理完成后，用支管台堵头对管台进行封堵。

7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于：集气管母管上等间距布置由7个管台，施工顺序依次为第一管台、第三管台、第五管台、第七管台、第二管台、第四管台、第六管台。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤三中，回火热处理温度为750℃。