多套管換熱器內(nèi)穿法安裝與施工工藝

摘 要：在某多套管換熱器改造施工過程中，結(jié)合設(shè)備特點和施工環(huán)境狀況，通過對不同施工工藝的比較分析，選擇了一種勞動強度低、施工效率高的內(nèi)穿法施工工藝。并對施工過程中的關(guān)鍵工藝步驟進行詳細介紹。
    關(guān)鍵詞：多套管換熱器安裝施工工藝
    中圖分類號:TU833   文獻標識碼:B   文章編號:1002-3607（2010）05-0022-02
    1.設(shè)備及工程概況
    某氧化鋁廠溶出工序先后投用四套單管換熱器，每套單管換熱器封閉布置在一個六層管架的保溫廠房內(nèi)，自上而下為一至六級，每級6程套管。每程加熱器內(nèi)管長度80米，規(guī)格φ273.1×13㎜，輸送介質(zhì)為氧化鋁原礦漿；外管長度81米，規(guī)格φ325×10㎜，介質(zhì)為加熱用溶出二次蒸汽；套管端部采用U形彎管將各程內(nèi)管依次連接。2009年下半年，根據(jù)工藝要求對三系列單管換熱器進行改造。改造方案為：
    1、一至三級由單套管換熱器改為四套管換熱器，每級由六程套管改為四程；2、外管規(guī)格改為φ530×10㎜，內(nèi)管規(guī)格改為φ168×9㎜，每程內(nèi)外管長度均為80米；3、如圖1所示，內(nèi)管端部采用堵頭與外管相連，外管端部通過φ530×φ325錐管變徑后采用法蘭與φ325×10㎜，R=1000㎜U形彎管連接。
               
    2.工程特點
    1、根據(jù)生產(chǎn)安排，每次隔離出一至二級單套管進行改造，其余套管正常運行，改造施工不能對原套管廠房結(jié)構(gòu)和正常工作的套管進行破壞，施工過程中拆除和新安裝的管道只能從東西兩山墻原設(shè)計的電動推拉門中水平送出送入，而兩側(cè)山墻外側(cè)9米處各有一道管架，施工場地狹小。
    2、換熱器正常工作溫度90℃～173℃，施工環(huán)境溫度高。
    3、套管長度80米，且4根內(nèi)管需按圖2所示安裝在支承架上，內(nèi)外管組合難度大，內(nèi)管間距60mm，焊接位置小。
               
    4、根據(jù)設(shè)計要求，內(nèi)、外管對接焊縫分別進行100%射線檢測和100%超聲檢測，并應(yīng)進行焊后消除應(yīng)力熱處理，及10.35Mpa和1.69Mpa水壓試驗，施工程序多，技術(shù)要求高。
    5、如圖1所示的套管端部堵頭內(nèi)側(cè)與內(nèi)管連接角焊縫按正常施工工藝無施焊位置。
    6、三級套管改造總工期60天，施工要求工期緊。
    3.施工工藝選擇
    在工程招標階段，邀請三家冶金建設(shè)公司進行投標。其中兩家建設(shè)公司施工方案為先安裝內(nèi)管后套入外管的外套法施工工藝，一家建設(shè)公司方案為先安裝外管后穿入內(nèi)管的內(nèi)穿法施工工藝。
    3.1外套法施工工藝
    主要施工工序為：穿管、焊接用安裝平臺制作→原有套管拆除→組對焊接內(nèi)管→內(nèi)管RT檢測、熱處理、水壓試驗合格→用十字支架和φ10㎜圓鋼將4根80米內(nèi)管固定為一體→單管廠房加掛葫蘆將內(nèi)管整體吊起→外管放置于穿管安裝平臺→套入外管→外管組焊、探傷、熱處理→堵頭焊接→外管水壓試驗→安裝錐管及法蘭→連接預(yù)制好的U型彎管→蒸汽進管、冷凝水管等附屬管道安裝→安裝平臺拆除。
    3.2內(nèi)穿法施工工藝
    主要施工工序為：安裝平臺制作→原有套管拆除→外管坡口加工及管內(nèi)支撐焊接→外管組焊→外管探傷、熱處理、水壓試驗→外管固定→內(nèi)管放置于安裝平臺→使用卷揚、轉(zhuǎn)向滑輪向外管內(nèi)穿入內(nèi)管→在外管端口外側(cè)組對組焊下一根內(nèi)管→內(nèi)管焊口探傷、熱處理→拉入下一根內(nèi)管→至內(nèi)管穿管完成→堵頭焊接→安裝變徑錐管及法蘭→連接預(yù)制好的U型彎管→內(nèi)管水壓試驗→外管水壓試驗→附屬管道安裝→安裝平臺拆除。
    3.3施工工藝選擇
    外套法施工具有作業(yè)面大，組對、檢測方便等優(yōu)點，但勞動強度高，施工效率低，且大部分作業(yè)需在廠房內(nèi)進行，施工條件惡劣，同時套入外管時極易劃傷管道內(nèi)壁；內(nèi)穿法施工具有省工省時、廠房內(nèi)工作量少、作業(yè)條件好等優(yōu)點，但施焊位置小、作業(yè)面不易展開，同時內(nèi)管檢漏不便。綜合考慮，選擇內(nèi)穿法施工工藝。
    4.施工過程及關(guān)鍵施工工藝
    4.1施工輔助措施
    1、對暫不施工的其它套管全部進行絕熱保溫處理，同時在施工過程中打開廠房兩端大門，降低施工環(huán)境溫度。
    2、在西側(cè)山墻外搭建臨時平臺，在平臺上進行接管、焊接及向廠房內(nèi)穿管。
    4.2外管施工
    在平臺上組對并逐節(jié)拉入廠房，或在廠房內(nèi)進行焊接及探傷、熱處理。
    4.3內(nèi)管施工
    采用圖3所示穿管工藝。為保證施工作業(yè)面，每級4程套管同時施工。在4程的外管安裝完成后，首先安裝每程套管如圖2所示的1、2號兩根內(nèi)管。在每根內(nèi)管首節(jié)內(nèi)管拉入時，將其頭部縮口加工為錐頭，以保證穿管順利。每節(jié)內(nèi)管拉入后，其尾部管口均留在外管端口外600mm處與下一節(jié)內(nèi)管組對焊接，待4程套管的上層第1、2號內(nèi)管的第一道焊口全部組焊完成后，統(tǒng)一進行射線檢測和熱處理，射線檢測合格并熱處理完成后拉入第二節(jié)內(nèi)管，然后在外管端口外600m處同第三節(jié)內(nèi)管組焊。直至4程套管的上層8根內(nèi)管全部焊接及熱處理和射線檢測完成后，采用同樣方法安裝下層8根內(nèi)管。
               
    采用上述方法，因為每次只同時焊接每程套管的1、2號或3、4號兩根內(nèi)管，基本可保證焊口的施焊位置，如有必要，在焊接時也可適當轉(zhuǎn)動內(nèi)管，在使用X射線機外透法檢測時，內(nèi)管也只需轉(zhuǎn)動較小的角度。在工序和人員安排上，一般將內(nèi)管組焊班組安排為白班，每班完成8道管口的組對、焊接，射線檢測和熱處理班組安排為夜班，每班完成8道管口的檢測和熱處理。當然，為保證施工進度，也可安排白班完成10或12道管口的組焊，夜班完成相應(yīng)數(shù)量管口的檢測和熱處理。此時，將有一程或兩程套管需同時組對4根內(nèi)管，即1、2、3、4號內(nèi)管同時組焊，會增加焊工施焊及射線機頭的擺放難度，為此，在施焊到焊接死角位置或X射線無法透照時，應(yīng)將內(nèi)管進行轉(zhuǎn)動。4.4堵頭內(nèi)側(cè)角焊縫的焊接為保證如圖1所示焊接堵頭內(nèi)側(cè)與內(nèi)管連接角焊縫的焊接，可采用半管結(jié)構(gòu)。半管結(jié)構(gòu)是預(yù)先縱向剖開的一節(jié)450mm長的外管，分上下兩部分，安裝在套管端部堵頭內(nèi)側(cè)。在堵頭與外管組對時，先將外管長度減短900mm（即79.1米），在每程套管兩端外管與堵頭之間預(yù)留450mm間隙，待堵頭內(nèi)側(cè)角焊縫焊接完畢后，將半管上下兩部扣入，焊接半管與外管之間環(huán)縫及半管拼接焊縫。
    4.5內(nèi)管水壓試驗
    為方便檢漏，內(nèi)管水壓試驗水壓試驗在半管結(jié)構(gòu)扣入前進行。
    5、結(jié)束語
    在多套管加熱器施工過程中，內(nèi)穿法施工具有勞動強度低、施工效率高、穿管時不劃傷管壁等優(yōu)點，特別是在高溫生產(chǎn)條件下的多套管改造工程中，內(nèi)外管的組對焊接以及套管端部堵頭、法蘭、彎管的安裝等大部分工作均可在套管廠房外進行，極大地改善了施工作業(yè)條件，應(yīng)優(yōu)先選擇。而內(nèi)穿法施工的難點和關(guān)鍵控制點在于保證內(nèi)管施焊的作業(yè)空間。在該多套管加熱器施工過程中，通過對安裝工藝的正確選擇，和對內(nèi)穿法施工關(guān)鍵施工工藝的設(shè)計和現(xiàn)場控制，確保了施工工期和施工質(zhì)量，取得滿意效果。