乙烯生产核心装置裂解炉本体管道施工技术研究

裂解炉是石油化工乙烯生产装置的核心设备，在裂解炉施工过程中，必须严格按照各项技术标准和质量要求组织实施。本文以上海石化70万吨/年乙烯改造工程中的裂解炉施工为例，阐述裂解炉本体管道的施工技术，供同类工程参考。

一、工程概述及施工特点、难点分析
上海石化70万吨/年乙烯改造工程共有4台裂解炉。裂解炉下部为辐射室，上部为对流室。其本体管道由辐射段炉管、跨越管、对流段炉管和上升下降管段4部分组成。辐射段炉管位于辐射室中心，炉管安装受力于上部平衡吊架上，炉管出口部分与废热锅炉对接，横向与联箱分配器连接。
裂解炉本体管道施工主要特点和难点：管道材质种类繁多；管道清洁及保护要求高，长的炉管在吊运时必须有防止变形和损伤的措施；管道坡口加工、组装精度及弹簧吊支架的调节要求相当严格；管道焊接工艺复杂、技术含量高、一次拍片合格的难度相当大，焊接管材有各种FeNi基合金、不锈钢、CrMo钢、耐高温碳等，焊接管材种类繁多、焊接性能各异；管道试气试压的技术要求高，一次试压成功难度大；管道施工周围操作空间苛刻，既高又小，操作十分困难。
二、施工技术准备
裂解炉本体管道施工前必须做好充分的技术准备工作，具体包括：认真阅读施工图纸、技术规范等技术文件，与设计单位沟通，领会各项技术要求和技术要领；与钢结构、设备等专业进行技术协调，编制详细施工方案，并绘制管道单线图，对焊口进行编号；对管材、配件及焊材等材料进行检查和验收，确保材料质量；需进行焊接工艺评定的管材尽早进行评定试验；编制焊接工艺操作要领书；对技术工人应尽早进行操作培训，合格后持证上岗，并储备一定数量的应急人员；对需用的技术装备进行落实检查，并确保完好。

三、施工技术
1、施工工艺流程施工准备→炉管尺寸复测→管口打磨坡口→坡口着色检查→组对管调整就位→组对管施焊前充氩→管口拼装→管道焊接→活套法兰紧固→集管定位→联络管、横跨管尺寸复测→弹簧吊架就位→管口打磨坡口、着色检查→管口拼装焊接→焊口无损检测→管道完整性检查→管道试气试压
2、辐射段炉管安装辐射段炉管由12片炉管组成。每2片炉管出口与相应的废热锅炉下封头连接形成一组辐射段炉管。辐射段炉管组对焊接，须在废热锅炉和辐射段炉管安装完毕，尺寸调整后，方可进行。在辐射段炉管组对焊接、安装前，必须先将废热锅炉下封头的活套法兰处的变径管与Y型三通组对焊接。组对焊口须进行坡口打磨，坡口形式宜采用“V”型。焊口组装时，须把焊口内外壁的油污、铁锈等污物打磨干净，露出金属光泽。在活套法兰与Y型三通组对拼装时，应先将活套法兰段倒置于平直的槽钢上，然后将Y型三通倒置于法兰口上进行组对拼装，以提高Y型三通安装的精度。组对完毕后，应先将焊口进行搭接，然后再把活套法兰和Y型三通的2只口密封好，焊缝应用金属铝铂纸进行密封，在焊接时对该组件进行充氩保护，保证每道口的施焊质量。预制好的Y型三通与辐射炉管出口连接前，须先将辐射炉管按施工图纸的尺寸进行复测，把炉管标高、间距尺寸和垂直度调整到图纸尺寸和规范要求。Y型三通下口与辐射段炉管出口组对时，应先将预制好的活套法兰紧固好，紧固同时必须把石棉板垫在法兰内，以保证组对施焊充氩时与上部废热锅炉得以隔绝，待施焊结束后，再把石棉板抽出。在Y型三通下口与辐射段炉管出口组对时，同时应把辐射段炉管中部组对准备工作做好，在每道焊口的两侧管内张贴两道以上的可溶纸，保证施焊时的充氩质量。
3、跨越管安装跨越管，即辐射段炉管进口至对流段出口管之间的管线。每台裂解炉的跨越管有6组。跨越管安装，须待辐射段炉管和对流段炉管都已安装就位，并调整好尺寸后进行，并必须自辐射段进口管开始向对流段出口管方向进行安装。将辐射段炉管的进口管段，按照图纸尺寸调整在同一轴线上，再进行后步的组对安装。然后每2片辐射段炉管的进口集合管，用四通进行组对安装，合并成一组跨越管线。安装好的6组集合管四通外侧接口，必须在同一轴线和同一标高上。按照图纸尺寸核对每段管道，根据现场实际复测的尺寸进行下料组对焊接。管线的临时支架安装与管道接触的部位，必须在管道的外壁用石棉板进行包扎。管线组对安装完毕，按图纸尺寸要求，进行集合管的平衡吊架和管线上的配重吊架就位安装。待整组跨越管安装结束后，所有焊缝进行酸洗和钝化处理。
4、对流段炉管安装对流段炉管安装，须待对流段各模块组炉管调整后进行，以确保对流段炉管安装的准确率。对流段炉管有自身联络段和工艺对接段两个部分。对流段炉管的现场组对焊口，均布在每台裂解炉南、北两端面。联络管段现场组对安装时，须按图纸尺寸进行现场复测，根据甲方提供的半成品管段，核实炉子南、北两端管段和管段的程序编号，进行管段下料现场组对安装。高压蒸汽进出口与工艺管道组对安装时，进出口的集管材质为P91，工艺管道材质为P22，由于组对的两种材质等级相差大，所以在P91集管的管口上，迭焊一层5毫米材质为P5的过渡层。迭焊层在施焊时，迭焊的高度必须保证在8毫米以上，待施焊结束后，再进行迭焊层的坡口工作。迭焊层坡口必须用机械坡口机进行，坡口形式采用“V”型，迭焊层的内外壁削刮到与管子壁厚相同为准。每组对焊口的两侧管腔内，必须用布把管内壁揩干净，以确保可溶纸张贴牢固，使充氩质量得以保障。
5、上升下降管安装上升下降管安装，须待汽包和废热锅炉安装调整完毕，方可进行，且必须自汽包向废热锅炉方向进行。每台裂解炉有6组上升下降管。安装之前，必须对上升下降管加工好的管段进行外观质量、外型尺寸和角度检验，核对管段编号。加工好的管段均有预留长度100毫米左右，安装前要求精确测量，正确下料和坡口，并将管内吹扫干净。在管口拼装时，须用专用对口夹具进行组对安装，使组对口在施焊过程中始终处于无应力状态。各管段在组对拼装时，须用拉线进行纵向和横向的尺寸复测，使上升下降管始终符合图纸尺寸要求。
6、管道安装应遵循的原则对焊材必须进行严格的检查和验收。对管道坡口必须进行100%PT检验，对焊缝必须进行100%PT和RT检验。在焊口组对时，决不允许用常规的组对拼装方法，而必须用专用的组对夹具进行组对拼装，并应先调整好管道的位置，决不允许强制组对，以免产生焊接应力或焊缝裂纹等现象。在焊接时，焊工必须持证上岗，必须严格遵守焊接工艺操作要领书。所有的计量检测仪器仪表必须是有效期内的合格量具。管道试气试压时，必须严格遵守试压方案中规定的试压程序、试压要求和试压的安全技术措施，确保万无一失。

上海石化70万吨/年乙烯改造工程裂解炉本体管道施工方案，经实践证明合理、科学、可行，其焊接拍片的合格率为99%，系统试气试压一次成功。该装置自2002年投料运营，4台裂解炉本体管道约910个左右的现场组对焊口至今安然无恙。