大型减压塔现场制造及质量控制

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摘要:炼油装置的大型化促使设备的大型化,部分设备只能采用现场制造方式。作为国内目前现场制造最大减压塔的惠州炼油分公司减压塔,现场制造方法科学严谨,质量控制规范严格。尤其对于质控薄弱环节,采用了科学方案、合理工艺、规范施工、实时验收的全程质量控制,取得了良好效果。

关键词:大型减压塔;现场制造;质量控制;焊接工艺

中图分类号:TE962文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2010)22-0099-03

惠州炼油分公司炼量1200万吨/年,主要加工渤海二号重质原油,减压塔的处理能力达到800万吨/年,最大直径12800mm,是常减压装置的重要设备,也是国内目前现场制造的最大减压塔。

炼油装置大型化要求现场制造的设备不断提高制造水平,研究新材料的制造工艺。本文总结了惠州炼油分公司减压塔的现场制造过程和质量控制的实际方法,为同类大型化设备的现场制造提供参考。

1减压塔简介

惠州炼油分公司减压塔壳体(图1)全部使用16MnR+316L复合钢板,总体分为四段。外形尺寸(mm)如图1,最下段DN4400,材料(16+3)复合钢板,下段DN6400,材料(20+3))复合钢板,中段 DN12800材料(32+3))复合钢板,上段DN6400,材料(20+3))复合钢板,总高度53.377米,主体净重600.555吨。

减压塔设计温度410℃,设计压力±0.1MPa,采用全填料干式减压蒸馏塔,设4条侧线。

减压塔内构件采用苏尔寿公司的专利技术,分五段填料,依据每段填料的功能,采用组合填料床层,配以重力型组合式汽、液体分布器。

2减压塔现场制造

2.1减压塔制造过程

施工过程如图2所示,设备分段(图1)预制后进行吊装,采用分段正装法。

2.2减压塔制造难点

由于减压塔直径大,重量重,对焊接变形、焊接收缩控制要求较高,且主体材料为复合钢板,焊接程序复杂,因此减压塔制造的难点和重点如下:

(1)减压塔负压操作,直径大,现场制造对组对椭圆度控制、端口不平控制、塔内件水平度控制要求极高。

(2)现场制造场地狭窄,预制和组对焊接只能现场完成,焊接质量成为突出难点。

(3)减压塔整体采用16MnR+316L不锈钢复合材料,焊接程序复杂,焊前需预热处理,焊接过程检测繁多,对焊接工艺、产品保护要求高。

(4)减压塔基础按照设计无法承受水压试验的重量,制造完成后只能进行气密试验(0.35MPa蒸汽),因此所有受压焊道进行100%射线或表面检测。

(5)塔内件安装,支撑件必须直接与基层母材焊接,塔内条件受限,复合层气刨和焊接的质量较难控制。

3减压塔质量控制

3.1过程控制简介

过程控制指对生产过程中进行监控,在此主要指设备制造过程中一系列控制方式。加强过程控制,是可有效保证减压塔质量。举个例子,从减压塔预制到安装,每步检查记录,从下料尺寸、坡口加工,组对尺寸、焊接外观、焊接质量,焊接后周长、椭圆度、垂直度等指标验收都属于过程控制。

3.2减压塔现场施工质量控制

3.2.1根据减压塔的实际制造过程,需重点把握的质量控制

(1)板材下料完成后,进行坡口加工,主要控制坡口角度偏差。

(2)钢板滚圆之前用样板检查弧度,同一规格的板材,保证延伸量一致。滚圆后的钢板立置在胎具上检查,垂直方向、水平方向间隙均要小于允许量。

(3)组对立缝需根据板材厚度确定焊接收缩量,不同厚度不同收缩量,同时采取防止钢板变形的必要措施。

(4)焊接立缝要保持同步性,严格遵循焊接顺序:内侧焊接―外侧气刨―外侧焊接―内侧打磨―内侧MT检测―过渡层堆焊―复合层堆焊。堆焊过渡层及复合层焊接前,在焊缝两侧一定范围内预热至规定温度方可焊接,严格控制焊缝咬边、超高量及周长。

(5)立缝焊接完成后方可组对环逢, 要保证下圈筒节上部水平,注意调节间隙及错边量。

(6)焊接环缝内外部要求多名焊工在周边均匀分布,同时施焊,焊接顺序同立缝焊接。

3.2.2减压塔复合材料焊接质量控制减压塔现场制造焊接工作量大,焊条种类多,焊接程序复杂。要保证焊条选用、焊接方法、焊接顺序的正确性,加强检查,发现问题及时处理。

减压塔焊接采用电弧焊,双面全焊透结构。复合钢板焊接比较复杂,按照先后顺序分为基层焊接、过渡层焊接和复合层焊接。

基层焊接要求焊道不得触及和熔化复合材料,必须严格控制图2中的H值,在此H值采用±0.5mm以内。由于基层焊材融入复合层将导致基层厚度不够减弱强度,若发现基层焊材融入复合层,我们会及时打磨并用CuSO4检查,确保完全去除融入部分。

过渡层焊接应极力减少基材的熔入量,同时采用小电流减少焊材摆动导致的复合层稀释,过渡层厚度应不小于2mm。图3中的2为过渡层焊缝,3为复合层焊缝,均要求多道焊。

复合层焊接要采用多道焊、间歇焊,控制层间温度。堆焊层的最小有效厚度不小于3mm,焊缝表面应平整、光滑。

复合材料焊接纵缝时,使用标准样板跟踪检查焊缝棱角,必要时调整内外焊接顺序,严禁将复合层焊材焊于基层母材。焊接环缝时,纵缝上未堆焊部分应和环缝一起堆焊,不允许对纵缝部分单独堆焊。

3.2.3减压塔焊接质量检测我厂减压塔全部焊缝进行了100%检测,检测方法涵盖了外观检查、射线检查(RT)、超声波检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)、测厚6种方式。当日焊接量当日检测,缺陷焊缝及时处理补救,保证了减压塔的制造质量。

4制造中的问题和改进措施

(1)我们外委加工的部分复合钢板在运输中缺少保护措施,复合层与基层直接接触,致使复合层表面有渗碳迹象,复合层上有明显毛刺、划痕、凹坑,影响了材料品质。因此我们明确规定了外委加工复合钢板技术质量要求、确实的允差值、喷沙防腐和材料运输各环节保护措施。

(2)初期塔内件焊接出现了基层复合层相互熔融、管嘴焊接开裂、复合层刨除不完全等问题,在检查过程及时发现处理。我们成立了焊接质量控制小组,专职负责焊接质量的检查,杜绝违反焊接工艺的现象。同时,当天所焊焊缝必须检测,不合格焊缝及时处理,充分保证焊缝质量。

(3)复合钢材基层焊缝表面按要求应磁粉检测,但实际情况是基层焊缝清根后,非常容易出现较短的细微裂纹,深度不一,我们利用渗透检测(PT)检测明确缺陷深度,保证焊缝缺陷的彻底返修。

(4)施工安装质量直接决定减压塔的总体分馏效果,所以质量控制方面,我们设定了系统详尽具有可行性的施工质量控制点,并建立检查确认程序,针对施工中的隐蔽工程和对质量影响较大的关键点,实行多部门会检制度。

5结论

惠州炼油分公司减压塔于2009年3月25日一次投用成功,使用效果良好。随着炼油行业的装置大型化、场地节约化,必将出现更加大型的现场制造设备,通过惠州炼油分公司减压塔在制造过程中积累的施工经验,形成的质量控制思想和方法可以为超大型非标设备现场制造提供依据和参考。

参考文献

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[4] 石油化工设备安装工程质量检验评定标准(SH3514-2001)[S].

[5] 塔设备通用技术要求(06180B-T(J)-0)[S].

作者简介:侯艳宏(1982-),女,山东青州人,中海炼化惠州炼油分公司助理工程师,研究方向:炼油装置。