炉管安装焊接施工方案.docx
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炉管安装焊接施工方案
河北盛腾化工有限公司50万吨/年芳烃联合生产异地扩建项
目80万吨/年轻油改质联合装置
加热炉炉管焊接
施
工
方
案
编制:
曹玉明
审核:
王文祥
批准:
张海伟
山东军辉建设集团有限公司
盛腾项目部
2016年3月28日
、编制依据2
、工程概况2
三、施工工艺及控制要求
3.1施工工序
3.2炉管安装及控制要求
四、质量控制
10
4.1质保体系
10
4.2炉管焊接质量通病
10
4.3炉管安装质量控制点
11
五、劳动力安排
12
六、机具安排
12
七、HSE管理
7.1项目HSE管理方针......
7.2项目HSE管理目标......
7.3项目HSE管理组织机构
7.4现场施工HSE管理规定
附件:
JHA分析报告
13
13
13
..13
..13
18
一、编制依据
1、《石油化工管式炉钢结构工程及部件安装技术条件》SH3086-1998;
2、《石油化工异种钢焊接规程》SH/T3526-2004;
3、《石油化工铬镍不锈钢、铁镍合金和镍合金焊接规程》SH3523-2009
4、《石油化工建设工程施工安全技术规范》GB50484-2008
5、《一般炼油装置用火焰加热炉》SH/T3036-2012;
6、《碳钢焊条》GB/T5117;
7、《低合金钢焊条》GB/T5117;
&《石油化工管式炉碳钢和铬钼钢炉管焊接技术条件》SH3085-1997;
9、《承压设备无损检测》NB/T47013-2015;
10、《石油裂化用无缝钢管》GB9948-2006
11、《石油化工管式炉急弯弯管技术标准》SH3065-2005
12、《石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范》SH3501-2011;
13、80万吨/年轻油改质联合装置工业炉炉管设计施工图纸及相关技术说明;
14、《施工焊接工艺评定》。
二、工程概况
方案仅适用于河北盛腾化工有限公司50万吨/年芳烃联合生产异地扩建项目80万吨/年轻油改质联合装置位于河北省沧州市任丘市产业园区,80万吨/年轻油改质联合装置四
合一炉(F201—F204)辐射室内通过U型炉管连接辐射室集合管;反应进料加热炉(F101)、分馏塔底重沸炉(F102)、二甲苯塔重沸炉(F401)辐射室内炉管模块间连接;具体的炉管规格、尺寸、材质如下表1所示:
表1:
工业炉炉管规格、尺寸、材质明细表
序号
位号
连接部位
规格
材质
单位
数量
备注
1
F201
炉管与U型弯管
?
88.9x5.49
T9
道
92
炉管与集合管
?
88.9x5.49
T9/P11
道
92
2
F202
炉管与U型弯管
?
88.9x5.49
T9
道
92
炉管与集合管
?
88.9x5.49
T9/P11
道
92
3
F203
炉管与U型弯管
?
101.6x5.75
T9
道
68
炉管与集合管
?
101.6x5.75
T9/P11
道
68
4
F204
炉管与U型弯管
?
101.6x5.75
T9
道
68
炉管与集合管
?
101.6x5.75
T9/P11
道
68
对流段转油线
?
114*8
20G
道
16
5
F101
模块与模块间连接
?
141*7.11
TP321
道
16
对流段联络管
141*7.11
TP321
道
12
6
F102
模块与模块间连接
?
141*8
20
道
16
对流段联络管
?
141*8
20
道
12
7
F401
模块与模块间连接
?
168*8
20
道
16
对流段联络管
?
168*8
20
道
12
三、施工工艺及控制要求
3.1施工工序
注:
焊前预热及焊后热处理工序只针对于铬钼耐热钢。
3.2炉管安装及控制要求
3.2.1施工前的准备
3.2.1.1应完成具有指导现场施工的炉管安装焊接施工方案及有关焊接工艺评定的编制和报审工作;
3.2.1.2施工机具、人员已到厂,施工用电、用水已疏通;
3.2.1.3特殊工种作业及施工机具已经报审和批准,焊工入厂应经考试合格后方可上岗;
3.2.1.4应规划完成炉管安装焊接施工预制场地。
3.2.1.5已到施工材料应完成随机资料报验,若因厂方未能及时提供原材料随机资料而不能进行报验,应按照项目相关要求完成材料紧急放行申请手续;
3.2.2材料验收
3.2.2.1根据装箱单和图纸进行全面清点,确保其材质、规格型号、数量;
3.2.2.2炉管应具有出厂合格证和质量证明文件,其内容应符合国家标准及有关技术条件的要求,对质量证明文件检验项目不全或对材质有疑义的炉管、管件必须采用光谱分析或其他方法对主要合金元素含量进行验证性检验进行复验,并做好记录和标记(对本工程主
进口炉管应符合设计
要为T9/P11材质按SH3501进行10%勺光谱分析,且不少于1件)
文件规定的相应标准及有关要求;
3.223炉管进行外观检查,不得有扭曲、变形,内外表面应平整,不得有裂缝、折迭、轧折、离层、结疤等缺陷,并不应有严重锈蚀;
3.2.2.4与炉管相焊的管件(急弯弯管)的各项技术要求,应符合现行标准《石油化工
管式炉急弯弯管技术标准》SH3065及设计文件的规定。
进口的管件,应符合设计文件规
定的相应标准及有关要求;
3.2.2.5急弯弯管的表面不得有过烧、重皮、和褶皱等缺陷,其表面缺陷应由制造厂切削或打磨方法去除直至金属完好。
研磨整修部位应平滑且与其他部位保证平滑过渡。
3.3.3焊材的选用
所有炉管现场焊接方式均采用全氩焊。
焊接工艺参数见下表所示:
母材材质
焊缝层
(道)
焊接方法
填充金属
焊接电流
电弧电
焊接速度
cm/min
焊评编号
牌号
直径
(mr)
极性
电流(A)
压范围
(v)
T9
1
GTAW
TG-S9CM
o2.4
正接
100〜110
12〜14
4〜6
BPST-PQR-T3
2
GTAW
TG-S9CM
02.4
正接
110〜130
12〜14
4〜8
3
GTAW
TG-S9CM
02.4
正接
110〜130
12〜14
4〜8
T9与P11
1
GTAW
TG-S9CM
02.4
正接
100〜110
12〜14
4〜6
BPST-PQR-Y2
2
GTAW
TG-S9CM
02.4
正接
110〜130
12〜14
4〜8
3
GTAW
TG-S9CM
02.4
正接
110〜130
12〜14
4〜8
TP321
1
GTAW
ER321
02.5
正接
110〜130
22〜24
8〜10
BPST-PQR-T8
2
GTAW
ER321
02.5
正接
110〜130
22〜24
8〜10
3
GTAW
ER321
02.5
正接
110〜130
22〜24
8〜10
20#
1
GTAW
CHG-S5R
02.5
正接
100〜120
15〜18
8〜10
BPST-PQR-T1
2
GTAW
CHG-S5R
02.5
正接
100〜120
15〜18
8〜10
3
GTAW
CHG-S5R
02.5
正接
100〜120
15〜18
8〜10
3.2.4炉管安装控制要求
3.2.4.1炉管安装前应检查与炉管安装有关的钢结构、管板、管架、定位管的安装和炉衬施工是否符合设计文件的要求;
3.2.4.2炉管安装前应检查每根或每组炉管是否符合设计文件的要求和有关标准的规定;
3.2.4.3炉管在检验、运输和安装过程中应采取必要的加固和保护措施;
3.244炉管在安装前必须进行清扫并对管口加以保护;
3.2.4.5炉管的焊接应符合设计文件的规定;
3.246立管吊装时应平稳,不得撞击炉衬;
3.247立管安装时,必须保证导向管与定位管的安装尺寸准确,使炉管在开停炉时能自由伸缩;
3.248立管采用炉内下支承时,下弯头或弯管上的导向管应能插入炉底定位管内,不得强行对中;
3.2.5炉管组对
3.2.5.1炉管坡口加工应按照设计图纸要求进行坡口制作,加工坡口应采用机械加工坡口。
坡口加工后,应进行外观检查,其表面不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷;
3.2.5.2组对前,炉管应矫直,弯曲度不应大于1/1000,且整根炉管长度不超过6m时,
全长弯曲度不应大于4mm超过6m时全长弯曲度不应大于8mm
3.2.5.3焊在180°急弯弯管上的两根炉管的两端应齐平,长短相差不应大于2mm
3.2.5.4炉管与炉管、炉管与管件的对焊接头不应有过大的内错口,炉管外径小于或等于
102mn时,错口不应大于0.5mm炉管外径大于102mm时,错口不应大于1mm
325.5炉管与炉管、炉管与管件的焊接,除炉内组对焊接外,宜在胎具上进行。
相焊件对中后,应均匀点焊,点焊处不应有裂纹等缺陷。
3.2.5.6炉管组对时,作为焊缝组成部分的定位焊缝,应符合下列规定:
1定位焊的焊接工艺与正式焊的焊接工艺相同;
2定位焊缝长度及分布应按下表执行;
*4
建谊澤垃尺寸
馳忡二mm
婶■稈度1
»—
£0
<4
>5
5701■且W崎
>10
100-300
>20
>20
3严禁强力组对定位焊接;
4定位焊缝应沿管周均匀分布。
正式焊接时,起焊点应在两定位焊缝之间;
5定位焊缝应焊透且无焊瘤等焊接缺陷,发现裂纹等焊接缺陷时必须清除后重焊;
6为确保底层焊道成形好,减少应力集中,定位焊缝的两端应为缓坡状,否则应进行打磨修整;
7正式焊接有预热要求时,定位焊的预热温度取上限。
3.2.6炉管焊前预热
3.2.6.1炉管和管件施焊前,应根据钢材的淬硬性、焊接环境、焊接方法进行预热,预热
温度可按表2确定;
3.262预热方法采用氧乙炔火焰加热方法,预热升温应缓慢而均匀,防止局部过热。
预
热温度的测量,宜采用红外线温度仪;
表2:
炉管焊前预热温度选取表
预如温度
备注
10、20
一般不预热
半气温小+0C时,应峦施焊处
100mm范围内预热至15C以上
12CrMo
150-200
当焊接环境温度小于「亡时.偵热温爻取」•.限
15CrMo
150<50
lCr2Mo
250-350
1Cr5Mo
250-350
l25Cr-03Mo
200^300
2.25Cr^lMo
250-350
9Cr-lMo
250^350
3.2.6.3预热范围应为以对口中心线为基准两侧各不小于50mm的区域。
3.2.7炉管焊接
3.2.7.1施焊环境及焊前准备
1)焊接环境出现下列情况之一时,必须采取有效防护措施,否则禁止施焊。
1环境温度低于0C;
2手工电弧焊时风速大于8m/s,氩弧焊时风速大于2m/s;
3相对湿度大于90%;
4雨、雪环境。
2)焊条、焊剂及其他焊接材料的储存环境应保持干燥,相对湿度不得大于60%
3)焊条在使用前应按其出厂说明书的规定进行烘干,烘干后放在保温筒内的焊条不得超过4h,否则应按原烘干规定重新烘干,重复烘干次数不得超过两次。
焊条药皮不得有脱落和裂纹等缺陷;
4)焊丝使用前,必须清除锈斑和油污,并露出金属光泽;
5)氩弧焊所用氩气应符合现行标准《氩气》GB4842-2006的规定;
6)焊接前,应先将坡口端部以内20mm范围内的氧化皮、水、油污等清除干净,并用砂
轮打磨直至露出金属光泽。
加工好的坡口检查合格后应在坡口100mm范围内涂刷白垩
粉加以保护;
7)炉管安装焊接应绘制施工单线图,上报焊口检测总委托,建立炉管焊接及无损检测台
账;
327.2焊接及焊后热处理
1)炉管及管件的焊接引弧必须在坡口内进行,严禁在焊件表面引弧。
焊接应采用多层多道的焊接方法。
对铬钼钢材质的底层焊,宜采用氩弧焊方法进行焊接;
2)材质为TP321、P9及P11炉管的焊接,氩弧焊打底时管道内侧应充氩气保护,以防止打底层氧化。
3)焊接铬钼钢材质的焊口时,当达到预热温度后,应立即进行底层的焊接,且应一次连续焊完;
4)P9及P11炉管底层焊道完成后,应立即进行下一层的焊接,且应连续焊完。
如中断焊接,应立即进行温度为300〜350C、时间为15〜30min的后热处理,然后保温缓冷至室温。
再焊接时应对焊缝进行检查,确认无裂纹等缺陷后方可按原焊接工艺规程继续进行焊接;
5)多层焊接时,层间温度应等于或略高于预热温度。
每层焊缝接头处应错开;
6)炉管、管件焊接后,应做好焊口编号及焊接施工记录,并在焊缝附近标明焊接日期、焊工代号、焊口编号、焊接日期等;
7)焊口焊完后,由于现场施工原因,大部分焊缝无法焊完后立即进行热处理,先应采取后热、缓冷等措施,无损检测合格后再进行焊后热处理。
8)a.P9及P11炉管热处理参数:
加热温度在300E以下时,升温速度可适当控制,加
热温度在300r以上时以100〜210C/h的升温速度升至750〜780C,恒温时间不小于1h,再以100〜210C的冷却速度降至300C,300E以下自然冷却,热处理曲线图
b.TP321炉管热处理参数:
加热温度在300C以下时,升温速度可适当控制,加热温
在300r以上时以v200r/h的升温速度升至850〜900r,恒温时间不小于1h,然后出炉空冷,热处理曲线图如下。
9)热处理应采用电加热的加热方法。
在热处理过程中,应准确地控制加热温度,且使焊件温度分布均匀。
测温宜采用热电偶,并用自动记录仪记录热处理曲线,测温点应在加热区内,且不少于两点;
10)热处理的加热范围,应以焊缝中心为基准,两侧各不小于焊缝宽度的三倍且不小于25mm的区域,加热区以外的100mn范围应予以保温;
11)热处理后,应对焊缝、热影响区及其附近母材分别抽检表面布氏硬度,且热处理和硬
度检测完成后应填写相应的报告及记录,经焊后热处理的焊接接头,应对焊缝、热影响区、母材进行100%勺硬度值测定,所测值中要求铬钼钢硬度测定值T9:
HBC241,
P11:
HBC225,TP321:
HBC228;否则,必须重新进行热处理并做硬度测试;
327.3焊接质量检查
1)焊缝均应进行外观检查,其表面质量应符合下列要求:
1焊缝外形尺寸应符合设计文件的要求,焊缝与母材应圆滑过渡;
2焊缝和热影响区表面不应有裂纹、气孔、弧坑和肉眼可见的夹渣等缺陷;
3焊缝表面的咬边深度不得大于0.5mm焊缝两侧咬边总长度不得超过该焊缝总长度的10%。
否则,应进行修磨或焊补,焊补处应修磨,使之平滑过渡。
经修磨
部位的炉管壁厚不应小于设计要求的厚度。
2)为发现可能产生的冷裂纹(延迟裂纹),耐热钢焊口在焊接24h后才能进行无损检测。
对接焊缝应进行100%寸线检测。
检测方法应符合现行标准《压力容器无损检测》JB4730的规定,射线检测合格等级为II级,不能用超声或射线检测的角焊缝,可采用磁粉或渗透检测方法检查缺陷;
3)不合格的焊缝必须进行返修。
同一部位的返修次数不宜超过两次,经过两次返修仍不合格的焊缝,如需再进行返修,应编制返修工艺措施,经施工单位技术总负责人批准后,方可实施,并将焊缝返修次数、部位和无损检测等结果记入焊缝返修记录中,返修后仍应按原规定方法进行检测;
4)返修口应在焊后热处理前返修,如在热处理后还需返修,返修后应重新进行热处理并做硬度测试;
328炉管系统试压
328.1炉管系统的水压试验压力,应符合设计文件的规定;
328.2用弹簧支吊架支承的炉管,应将弹簧支吊架用卡板固定,使弹簧处于不受力状态;
3.2.8.3水压试验用水应采用洁净水,水温不得低于5°C;
3.2.8.4试验用压力表应经校验合格,精度不低于1.6级,表的满刻度值为最大被测压力
的1.5倍〜2倍,压力表不应小于两块;
3.2.8.5在系统水压试验压力下,保压时间不得少于30min,并对所有焊缝和连接部位进
行全面检查,以不降压、无泄漏、不发汗及目测无变形为合格;
3.2.8.6试压合格后,必须立即将水放净,并用压缩空气将炉管内的水吹扫干净。
四、质量控制
4.1质保体系
4.2炉管焊接质量通病
管道焊接质量通病及预防措施
4.2.1产生焊接缺陷原因
4.2.1.1咬边:
是焊脚处因焊接而造成的沟槽,产生咬边主要原因有焊接电流过大,电弧太长、焊接速度太快及运条操作不当等。
4.2.1.2焊瘤:
是焊接过程中,熔化金属流溢到焊缝之外的未熔化的,在母材上而形成的金属瘤。
4.2.1.3裂纹:
焊接裂纹有热裂纹和冷裂纹等,在焊接过程中,焊条和热影响区金属冷却到固定相线附近的高温时产生的裂纹,冷裂纹是焊接接头冷却到较低温度下时产生的裂纹。
为了防止裂纹产生,坡口及两侧的锈与油必须清除,采取措施减小焊接应力,不准用未经烘干的焊条,焊接前预热及焊后加热来达到预防裂纹的缺陷在焊缝中出现。
4.2.1.4气孔和缩孔:
气孔是焊缝熔池中的气泡在凝固时未能逸出而残留下来所形成的空穴。
产生气孔的原因有焊条受潮或未烘干,坡口及附近两侧有锈、水、油污而未清除干净、焊接电流过大或过小,电弧长度太长以至熔池保护不良,焊接速度过快等。
缩孔是熔化金属在凝固过程中缩而产生的残留在焊缝中的孔穴。
4.2.1.5夹杂和夹渣:
夹杂是残留在焊缝金属中由冶金反应产生的非金属夹杂和氧化物,夹渣则是残留在焊留在焊缝中的熔渣。
产生夹渣原因是坡口角度太小,焊接电流太小,多层多道焊时清渣不干净,运条操作不当等。
4.2.1.6未熔合和未焊透:
未熔合是在焊缝金属与母材之间或焊道金属与焊道金属之间未完全熔化结合部分,产生未熔合原因,主要是待焊金属表面不干净;未焊透是在焊接时接头根部未完全熔透的现象,产生未焊透是焊接电流过小,钝边太大,根部间隙太小,焊接速度太快等原因造成的。
4.2.2.焊接缺陷的防治措施
4.221焊缝坡口及焊缝两侧20mm区域内的氧化皮,脏物、油污等全部清理干净,直至见到金属光泽。
防止气孔、夹渣在焊缝中出现。
4.2.2.2、组对时,每道焊缝焊接前,焊工应认真检查组对质量,如超出焊缝的要求或组对错口超出规定时,焊工应拒绝施焊,防止焊缝因组对不当而产生未焊透及未熔合的缺陷。
4.2.2.3、施焊中,焊工要依据焊接工艺正确选用焊条,以便在电弧焊接过程中脱氧、脱碳、脱硫;焊工正确选用较大的焊接线能量,仔细清理层间熔渣、摆动焊条,压低电弧,以减少有害夹杂物残留在焊缝中。
4.224、焊缝应设引弧和收弧板,焊接过程中禁止在焊缝以外打引弧,氩气气体保护焊焊前应在试板上进行调焊,调好参数后方可正式施焊。
4.2.2.5、焊接中应注意起弧和收弧质量,收弧时应将收弧坑填满,防止焊接速度过快,产生焊缝缩孔现象;多层焊的层间接头错开,层间应清理干净再焊,减少焊缝夹渣形成。
4.2.2.6、焊工在施焊过程中,不许使用未经烘干的焊条,要注意焊接速度不要太快,电流、电压等工艺参数严格按作业指导书操作,防止咬边、焊瘤在焊缝中产生。
4.3炉管安装质量控制点
表5:
炉管安装质量控制点
1
到货验收
A
配合采购质量工程师
2
炉管焊接
B
焊接专业
3
炉管支吊架
C
4
炉管焊缝热处理
A
5
炉管无损检测
A
6
炉管吊装
C
7
炉管安装
B
8
炉管试压前条件确认
A
9
炉管试压
A
五、劳动力安排
表6:
施工劳动力安排
序号
工种
数量
备注
1
电焊焊工
3
3
管工
2
4
普工
6
5
电工
1
六、机具安排
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
电焊机
ZX7-400G
台
2
2
磨光机
©100
台
2
3
磨光机
©150
台
2
4
手拉葫芦
2t
台
2
5
手拉葫芦
3t
台
2
6
手拉葫芦
5t
台
2
7
条式水平仪
100mm
台
1
8
自控远红外电焊条烘干炉
ZYHC100
台
1
9
自控远红外电焊条烘干炉
ZYHC60
台
1
10
25吨汽车吊
台
1
11
100吨汽车吊
台
1
表7:
施工机具需用计划
七、HSE管理
7.1项目HSE管理方针
安全第一,预防为主;全员动手,综合治理;
改善环境,保护健康;科学管理,持续发展。
7.2项目HSE管理目标
无事故、无人身伤害、无环境污染、无工时损失。
7.3项目HSE管理组织机构
开工前应按施工组织设计中规定的施工总平面布置的要求布置各项临时设施。
包括施工机具、设备材料堆放和水、电、气的布置。
所有的暂设布置均应符合安全和工业卫生要求以及业主的规定和要求。
7.4.2高空作业管理
7.4.2.1高空作业需办理高空作业票。
7.4.2.1在四周无防护措施工作业时,必须按要求使用安全带。
7.4.2.2施工使用的工具、材料必须放置平稳,防止坠落。
7.4.2.3攀登和悬空高处作业人员以及搭设脚手架等安全设施的人员,必须经过专业技术培训及专业考试合格,持证上岗,并必须定期进行体格检查。
7.4.2.4施工中,对高处作业的安全设施,发现有缺陷和隐患时,必须及时解决,危及人身安全时,必须停止作业。
7.4.3施工机械设备安全管理
7.4.3.1进入项目工地施工的所有机械设备保持完好,进场后进行安全检查,合格后方可使用。
7.4.3.2机械操作工建立岗位责任制,并按劳动部门规定持证上岗,禁止无证人员操作。
7.4.4运输吊装安全管理
7.4.4.1预制件装车时,必须使用专用吊具、专用胎具,严禁用摔、碰、撬等损伤预制件的方法操作。
预制件拉运不得超高、超宽、超长、超载,卸车时必须用专用吊具小心吊放,并按指定位置卸车。
7.4.4.2运输预制件的车辆应中速行驶,避免急刹车以防止预制件移动、移位伤人,运输预制件的车辆只能在现有的道路和已平整压实的施工道路上行驶。
在胎具上吊运预制件时,必须自上而下逐层的进行,严禁从下层抽吊。
7.4.4.3起重运输、吊装作业分工明确责任至人,要做到统一指挥,并使用统一规定的信号、旗语。
作业前对有关人员进行技术交底,并交代安全注意事项。
吊装作业时,吊车的吊臂下严禁站人。
吊装和运输作业期间设立专
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