石油化工静设备安装工程施工技术规程

　　

一、静置设备的制作

 

石油化工企业建设项目中的静置设备，一般均由建设单位或工程总承包公司的供应部门到石油化工设备制造厂订货加工，尤其是结构复杂、技术性高的第二类、第三类压力容器的制造。

 

因为设备制造厂专业化水平，制造环境，检验手段，均优于施工现场，这样能保证设备质量和加快建设速度。

随着石油化工生产的发展,扣管机，大型设备越来越多，由于受到运输条件的限制，超限的设备只能分段或分片运到现场，在施工现场再对这些半成品的设备进行拼装、组对、焊接、检验、组装成整体设备。结构简单，大型设备如油罐、气柜等均由施工企业现场建造。

 

各类静置设备制造工作内容：

 

1、金属容器制作

放样号料、切割、坡口、压头卷弧、封头锥形、蝶形、椭圆等制作，组对、焊接、内部附件制作，组装，成品倒运堆放等。

 

2、塔器制作

放样号料、切割、坡口、压头卷弧、椭圆封头、锥体、裙座、降液板、受液板、支持板、塔器各部件制作组对、焊接、塔盘制作、成品倒运、堆放等。上述工作内容是筛板塔和浮阀塔的制造过程。填料塔内部制作内容为分配盘、栅板、喷淋管、吊柱制作、塔体制作组对等。

如果是不锈钢塔，则焊缝须进行酸化、钝化处理。

 

3、换热器的制作

放样号料、切割、坡口、压头卷弧、找圆、封头制作、组对、焊接、管板、折流板、支撑板、防冲板、拉杆、顶距管、换热管束的制作、装配、成品倒运堆放等。

 

二、切割与焊接

 

1、切割

石油化工设备制作及安装工程，常用的热切割方法有四种：氧―燃气切割、等离子切割、碳弧气刨和激光切割。

 

2、焊接

焊接是通过适当的手段，使两个分离的物体产生原子（分子）间结合而连成一体的连接方法，通过这种方法可以使金属材料或非金属材料牢固地连接在一起。

按照焊接过程中金属所处的状态及工艺的特点，可以将焊接方法分为熔化焊、压力焊、钎焊三大类,金属锯床。

 

3、焊缝的分类

压力容器各部分的焊缝分为A、B、C、D四类。A类焊缝指设备的纵向焊缝；B类焊缝指环向焊缝；C类焊缝指平焊法兰与接管的焊缝；D类焊缝指设备接管与筒体的焊缝。

三、热处理

 

（一）概述

 

1、热处理的概念

把金属加热到给定温度并保持一段时间，然后选定速度和方法使之冷却以得到所需要的显微组织和性能的操作工艺，被称为热处理。施工中的热处理一般是指焊接接头（热影响区）的热处理。焊接接头（热影响区）的热处理的过程就是把焊接接头均匀加热到一定温度、保温，然后冷却的过程。

 

2、热处理的意义

焊接接头的热处理能防止焊接部位的脆性破坏、延迟裂纹、应力腐蚀和氢气腐蚀等。经过正确的热处理，可以使焊接残余应力松弛，淬硬区软化,灭火器维修设备，也可以改善组织，降低含氢量，提高耐腐蚀性、冲击韧性，蠕变极限等。但如果焊接接头热处理不当，反而会使接头的性能下降。

 

（二）焊前预热

 

预热是焊接时一项重大工艺措施，尤其是焊接厚工件。对焊件进行焊前预热，可防止或减少应力的产生。对于焊接某些重要结构，如高压厚壁容器或塑性较差以及淬火倾向很强的焊件，一般都要进行焊前预热，以防止焊接过程中产生裂纹。预热的作用在于减少焊缝金属与母材间的温度差，即提高焊接接头初始温度，从而减少收缩应力，降低焊缝冷却速度，控制钢材的组织转变，避免在热影响区中形成脆性马氏体，减轻局部硬化，改善焊缝质量。因为预热有利于排气、排渣，故可减少气孔、夹渣等缺陷。

焊件是否需要预热以及预热温度是多少，应根据钢板的化学成分、板厚，容器的结构刚性、焊接形式、焊接方法和焊接材料以及环境温度等因素综合考虑。

 

（三）焊后热处理

 

1、焊接残余应力是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，所以伴随焊接施工必然会产生残余应力。

消除残余应力的最通用的方法是高温回火，即将焊件放在热处理炉内加热到一定温度和保温一定时间，利用材料在高温下屈服极限的降低，使内应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加而使应力降低。

焊后热处理对金属抗拉强度、蠕变极限的影响与热处理的温度和保温时间有关。焊后热处理对焊缝金属冲击韧性的影响随钢种不同而不同。

 

2、热处理方法的选择

焊后热处理一般选用单一高温回火或正火加高温回火处理。对于气焊焊口采用正火加高温回火热处理。这是因为气焊的焊缝及热影响区的晶粒粗大，需要细化晶粒，故采用正火处理。然而单一的正火不能消除残余应力，故需再加高温回火以消除应力。单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊接，其目的是为了达到部分消除残余应力和去氢。绝大多数场合是选用单一的高温回火。热处理的加热和冷却不宜过快，力求内外壁均匀。

 

3、焊后热处理的加热方法

⑴感应加热。钢材在交变磁场中产生感应电势，因涡流和磁滞的作用使钢材发热，即感应加热。现在工程上多采用设备简单的工频感应加热。

⑵辐射加热。辐射加热由热源把热量辐射到金属表面，再由金属表面把热量向其他方向传导。所以,烘干机，辐射加热时金属内外壁温度差别大，其加热效果较感应加热为差。辐射加热常用火焰加热法、电阻炉加热法、红外线加热法。

 

（四）整体热处理

整体热处理是为了消除焊接产生的应力，稳定各种几何尺寸，改变焊接金相组织，提高金属的韧性和抗应力能力，阻止裂纹的产生。由于焊接时局部加热，焊接金属的金相组织的变化而引起内应力，另外焊缝应力分布已比较复杂，同时金属也产生内应力。为了消除残余应力和减轻焊缝附近金相组织的局部硬化，改善焊缝的机械性能，采用整体热处理方法。如球罐组装焊接后，采用整体热处理的方法有两种：一是内燃法，一是电加热法。

 

（五）设备焊缝热处理

现场组装设备的焊缝热处理，应符合产品合格证书中提供的条件和图纸的要求与GB150-89“钢制压力容器”和GB50236-98“现场设备、工艺管道焊接工程施工及验收规范”的有关规定。

 

1、容器及其受压元件符合下列条件之一者，应进行热处理。

 

A、B类焊缝，各处的母材名义厚度符合下列条件者：

⑴碳素钢厚度大于34mm

⑵Q345R厚度大于30mm

⑶15MnVR厚度大于28mm

⑷任意厚度的其它低合金钢对于不同厚度的A、B类焊缝，上述所指厚度按薄者考虑；对于不同类钢种相焊的A、B类焊缝，按热处理要求的钢种确定。

 

2、冷形成和中温形成圆筒厚度符合以下条件者：

⑴碳素钢、Q345R的名义厚度不大于或小于设计内径D的3%；

⑵其它低合金钢的名义厚度不大于或小于设计内径D的2.5%。

 

3、图纸注明有应力腐蚀的容器。

 

4、图纸注明盛装毒性为极度危险或高度危害介质的容器

 

5、有防腐要求的奥氏体不锈钢及复合钢板制作容器的表面，应进行酸洗、钝化处理。

 

6、根据所制订的工艺规程，需要焊后进行消氢处理的容器，如果焊后随即进行消除残余应力的热处理时，则可免作消氢处理。

 

四、压力试验和气密试验

设备的压力试验和气密试验是指在安装现场进行的试验。

 

1、对在制造厂已作过耐压试验且有完整的证明文件的设备，安装前可不作耐压试验。但对于法兰连接的设备及列管换热器等，在运输过程中容易引起泄露者，应在设计压力下用气压或液压检测其严密性。

 

2、对于现场组装的设备应在无损检验后，进行压力试验。

 

五、无损探伤检验

 

石油化工装置安装工程中，大量的工艺管道、各种油罐、球罐、气柜和在现场制造的非标准设备都要通过焊接工艺来完成，为保证这些焊缝的质量，避免在生产运行中酿成重大事故，必须按照施工技术验收规范或设计要求，进行焊缝的无损探伤检验。

常用的无损探伤技术有射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤。其中以x 射线探伤便于在任何场合进行，且能提供可靠的原始资料作为技术档案保存，虽然其费用较高，已成为安装施工中必不可少的工序，也是安装工程预算中主要的项目。

 

（一） 射线探伤（代号RT）

射线探伤一般指的是x射线和r射线两种。经过几十年的发展，射线探伤已经是一门比较成熟的无损检测技术，它与超声波探伤、磁粉探伤、液体渗透探伤和涡流探伤并列为无损检测的五大常用技术。

由于射线探伤比较直观，对缺陷的尺寸和性质判断比较容易，并且有射线照相作为原始档案资料长期保存，所以x射线探伤已成为现代各工业部门广泛采用的一种检测手段。

 

（二） 超声波探伤（代号UT）

超声波探伤由于可探测的厚度大、成本低、速度快、对人体无害以及对危害较大的平面型缺陷的探伤灵敏度高等优点而获得广泛应用。

 

（三） 磁粉探伤（代号 MT）

磁粉探伤的发展和运用比较广，被广泛应用于探测铁磁材料，如钢铁的表面和近表面缺陷（裂纹、析迭、夹层、夹杂物及气孔）

磁粉探伤一般用在压力容器及锅炉制造，化工、电力、造船、航空工业部门重要的零部件表面和近表面的质量检验。

 

（四） 液体渗透探伤（代号PT）

液体渗透探伤是一种最古老的探伤技术。它的最早技术是以油-白色粉末为基础的探伤技术，广泛地应用于检验钢铁零件的质量，特别在铁道系统应用更为广泛。

渗透探伤可以检测在工件表面开口的裂纹、疏松、针孔等缺陷，而对埋藏在工作表面以下的缺陷不能有效的被检测。

在现代工业探伤中应用的液体渗透探伤分为两大类：即荧光渗透探伤和着色渗透探伤。随着化学工业的发展，这两种渗透探伤技术已日益完善，基本上具有同等的检测效果，被广泛应用于机械、航空、仪表、压力容器和现代工业的各个领域。

 

（五） 无损探伤范围

1、射线探伤或超声波探伤的检查范围。容器中的A类和B类焊缝，凡符合下列条件之一者均可采用射线和超声波探伤。

⑴须采用图纸规定的探伤方法，进行100%射线或超声波探伤检查。

⑵名义厚度大于38mm的碳素钢、名义厚度大于30mm的16MnR钢制容器。

⑶名义厚度大于25mm的15MnR和奥氏体不锈钢制容器。

⑷材料标准抗拉强度大于540Mpa的钢制容器。

⑸名义厚度大于16mm的12CrMo、15CrMo钢制容器；其他任意厚度的Cr-Mo、低合金钢制容器。

⑹进行气压试验的容器。

⑺图纸注意盛装毒性为极度危害和高度危害介质的容器。

⑻嵌入式接管与圆筒或封头对接的A类焊缝。

⑼如必须在焊缝上开孔，则被开孔中心两侧各不少于1.5倍开孔直径范围内的焊缝。

⑽凡被补强圈、支架、垫板、内件等所覆盖的焊缝。

⑾多层包扎压力容器内筒的A类容器。

⑿热套压力容器各单层圆筒的A类焊缝。

 

2、图样标明盛装易燃、毒性为中度危害介质的容器，其焊缝的探伤长度由设计者根据介质的特性、容器的安装位置在图样上予以确定。

 

3、除上述规定以外的A类及B类焊缝，允许作局部探伤检查。探伤方法按图纸规定，检查长度不得少于各条焊缝长度的20%，且不小于250mm，局部探伤检查应优先选择T形接头部位。

 

4、对以下几种情况的焊缝表面应进行磁粉或渗透探伤检查：

⑴凡属材料标准抗拉强度大于540Mpa的钢制容器和名义厚度大于16mm的12CrMo、15CrMo钢制容器；其他任意厚度的Cr-Mo低合金钢钢制容器上的C类和D类焊缝。

⑵层板材料标准抗拉强度大于540Mpa的多层包扎压力容器的层板C类焊缝,多功能锁管机。

⑶堆焊表面

⑷复合钢板的复合层焊缝

⑸标准抗拉强度大于540Mpa的材料及Cr-Mo低合金钢经火焰切割的坡口表面，以及该容器缺陷修磨或补焊处的表面、卡具和拉筋等拆除处的焊缝表面。

 

（六） 探伤标准

 

1、焊缝的射线探伤按GB3323-87“钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级”进行，其检查结果对100%探伤的A类、B类焊缝，Ⅱ级为合格；对局部探伤的A类及B类焊缝，Ⅲ级为合格。

 

2、焊缝的超声波探伤按JB1152-81“锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤”进行，其检查结果对100%探伤的A类、B类焊缝，Ⅰ级为合格；对局部探伤的A类及B类焊缝，Ⅱ级为合格。

 

3、磁粉探伤按JB3965-85“钢制压力容器磁粉探伤”进行。

 

4、渗透探伤包括着色法和荧光法。按GB150-89附录H“钢制压力容器渗透探伤”进行。

 

（七） 重复检查

 

1、经射线或超声波探伤的焊缝，如发现有不允许的缺陷，应在缺陷清除干净后进行补焊，并对该部分采用原探伤方法重新检查，直至合格。

 

2、进行局部探伤的焊缝，发现有不允许的缺陷时应在该缺陷两端的延伸部位增加检查长度，增加的长度为该焊缝的100%，且不小于250 mm。若还有不允许的缺陷时，则对该焊缝做100%探伤检查。

 

3、磁粉探伤与渗透探伤发现的缺陷，应按GB-150-89的有关规定进行修磨或补焊，并对该部分采用原探伤方法重新检查，直至合格。

 

六、设备脱脂、酸洗、钝化、预膜

在设备的安装施工中，根据系统的设计要求，往往需要特殊的清洁要求，如忌油、忌污等，这就要对设备的内表面进行一些特殊处理，包括设备的脱脂、酸洗、钝化和预膜处理。

 

（一） 设备脱脂

在石油化工工程建设中的石油设备、输送、贮存的物料遇油脂等有机物可能发生燃烧或爆炸者；油脂等有机物能与输送、贮存的物料相混合并能改变物料的使用特性者；对产品纯度质量有影响的；以及由于酸洗，须进行脱脂处理等，必须根据设计要求，按规范要求进行脱脂。

 

脱脂方法

静止设备应在强度试验合格后进行设备的脱脂。可根据接触介质、结构和油污程度采用下列方法：擦拭法、喷淋法、灌浸法、循环法、槽浸法。

机器的脱脂，机器凡与忌油介质接触或可能接触的部件，在投产前必须进行脱脂，但应按有关规程完成机体安装找正、调整各部间隙等工作，然后解体脱脂

 

（二）酸洗和钝化

 

1、酸洗的要求

在施工中，对设备内壁有特殊清洁要求的，应进行酸洗。酸洗常用槽侵法和系统循环法进行。酸洗液一般由盐酸加上一定量的表面活性剂组成。

 

2、钝化

酸洗后的设备，必须迅速进行钝化。钝化系指用提高PH值而不产生氢氧化铁沉淀的溶液中和酸侵期间有可能吸附于内壁生成的铁锈，从而在内壁表面形成钝化薄膜。钝化结束后要用偏碱的水冲洗，保护钝化膜，以防设备在空气中再次锈蚀。通常钝化液采用亚硝酸钠溶液。酸洗、中和和钝化的过程是一个连续循环的过程。

 

（三）预膜

 

预膜即化学转化膜，是金属表面防护层的一种类型。特别是酸洗和钝化合格后的设备，可利用预膜的方法加以防护。随着科学技术的提高，在工程中应用预膜这种新工艺来保护金属表面将越来越广泛。