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炼化装置工程项目压力管道小接管施工质量管控
摘要:目前,对石化装置压力设备、压力管道的施工管理及检验重点往往放在设备本体,与容器本体或者管道连接安全附件、仪表(热电偶、压力表、液位计、流量计)、排液导淋、蒸汽扫线、排气阀和跨线等小接管往往被忽视。由于小接管一般在第一道阀门以内,发生泄漏的危害大,处理风险高,所以小接管的施工质量直接影响装置的安、稳、长周期运行。笔者根据自身项目管理经验,针对小接管常见隐患及问题,总结了一些施工质量管控措施。
关键词:小接管;质量管控;项目管理
1小接管常见问题及隐患
1.1内外腐蚀
内部腐蚀主要因为管道内部介质腐蚀造成的。小接管与设备或管道本体处于同一腐蚀性介质环境,虽然内部介质流通量较少,但由于其位于介质腐蚀性盲端,盲肠死角更易产生腐蚀性介质聚集,发生内部腐蚀。当管道内介质含有高浓度硫化氢和氢气,焊口易发生氢脆现象,裂纹由内向外沿晶界扩展至外部,导致硫化氢应力腐蚀开裂。
外腐蚀通常是由于接管附近有设备或管道的保温层破损,使得雨水或外部水汽渗入保温层内,小接管根部通常位于蒸发前水汽自然汇集的部位,水分难以快速蒸发,更易发生保温层下腐蚀,保温层掩盖了腐蚀状况,很难被检测到,长期腐蚀最终导致严重腐蚀。
1.2疲劳开裂
小接管焊接部位因结构变化剧烈而形成高应变区,导致应力集中。当小接管所在管道本体在运行过程中存在一定程度的振动,接管与系统附件等相连形成悬臂结构时,振动等动态载荷及外加力矩会在接管根部产生较大的疲劳应力,当接管区域减薄时,将使接管区域优先于管道本体发生泄漏。
1.3焊接缺陷
小接管焊接常见于改造项目,因此接管材质选择错误是导致焊接缺陷的最常见原因。例如异种钢焊接,不同材质的管道在焊接过程中,由于热膨胀系数、热导率等方面的差异,会产生不同程度的热应力,从而导致焊接接产生变形、开裂等问题。
其次,在接管焊接过程中,开孔不规则、组对间隙不合理、焊接位置不当、焊接电流小、焊工等工艺错误,将导致焊缝根部热影响区存在咬边、未熔合、裂纹、焊缝不饱满等焊接缺陷。
2小接管施工质量管制
2.1设计选材
设计选材和制造决定了小接管的初始质量,是保证小接管投用后能够安全运行的首要环节。大量案例表明,接管壁厚或强度与主体设备或管道的不匹配是造成小接管失效的主要原因之一。应以小接管的设计强度和腐蚀裕量为切入点,科学地确定小接管的壁厚,提高小接管与本体设备或管道之间的匹配度。
接管选材:小接管的材质选择应不低于设备本体或主管道材质,根据腐蚀机理也可考虑选用更高级别的耐腐蚀材料。
管件选材:小接管一般应采用通过支管连接管件与设备或主管焊接的形式进行连接,支管连接管件包括半管接头、支管座、三通。其中支管座具有整体补强作用,所以应用最广泛。
2.2建立台帐
项目建设中,统计小接管所在装置、所在设备(管线)名称、设备(管道)编号、安装位置、接管外径、设计厚度、接管长度 、工作压力、工作温度 、介质等信息,项目交工后将台帐移交给属地单位,方便后续日常巡检,做到项目与运行的顺利交接。
2.3管线开孔
开孔不规则和组对间隙不均匀,容易形成未焊透。焊接接头的未焊透减少了焊缝的有效面积,使得焊接接头强度下降,其次,未焊透引起的应力集中比强度下降更危险,会严重降低焊缝的疲劳强度,可能成为裂纹源。在高压、合金钢、有色金属的工艺管道和设备上开孔时,宜采用机械加工的方法。对开孔处进行清理和处理,施焊部位应打磨干净,以确保后续焊接质量和外观。在完成管线开孔后,应除掉落到管线内切割渣和氧化物等,防止伤害仪表设备。开孔完成后,检查确认位置、尺寸、间隙、清洁度是否符合要求。
2.4焊接工艺管控
小接管焊接、热处理等至少和设备本体或主管道要求一致,宜采用钨极氩弧焊焊接,焊接时采用氩弧焊多层成型,严禁一次焊接成型。焊接前对焊接区域进行清洁和处理,特别是旧件,对坡口及两侧清理,确保焊接表面干净、无油污、氧化物和其他影响焊接质量的杂质。
支管座与主管线连接部位的轮廓半径应与主管外径相符,以实现与主管开孔处的良好配合,其最大间隙不大于1.6毫米;支管座与主管轴向截面处的焊接坡口角度宜在35到50度之间,与主管径向截面处的焊接坡口角度宜为35度,为保证焊接质量坡口角度的要求,整个焊接坡口角度之间要均匀过渡;除易产生延迟裂纹,要求连续焊接的铬钼合金钢外,宜在打底焊道完成后,采取内窥镜等有效方式对接头根部是否全焊透进行检查;
支管连接件与容器或管线之间的角焊缝必须全焊透,角焊缝的厚度不应小于填角焊缝的有效厚度。对易产生延迟裂纹的需要进行焊后热处理的铬钼合金钢,焊后应立即进行焊后热处理,不能立即进行焊后热处理的,焊后应立即进行后热,后热后应立即进行焊后热处理。
小接管安装时应当设置必要支架,并固定牢固,确保小接管得到可靠约束,以防止摆动和振动,减少疲劳应力。
2.5检测试验
新安装的小接管进行对接焊缝100 %射线探伤,角焊缝进行100 %的渗透或磁粉探伤,合格级别应与设备或主管线相同。
压力试验和泄漏性试验应当与设备或主管线一同进行。试验压力为考虑许用应力影响后设计压力的1.5倍,液压试验应缓慢升压,待达到试验压力后,稳压 10分钟,再将试验压力降至设计压力,稳压 30分钟,应保证不降压、无泄漏、无变形,即为强度和严密性试验为合格。
2.6防腐保温
接管部位的防腐、保温应当作为质量检查的重点内容,对于没有保温要求的管线严格按照设计要求进行多次、多层的防腐涂料施工。对于有外部防腐保温的小接管,应严格控制其根部位置的防腐措施,避免因为其位置原因等外部因素导致其防腐质量下降。为防止应力腐蚀裂纹,外保温材料不应含有氯化物,且避免被水液浸湿。同时,应严格控制所有保温铁皮搭接严密,如果保温铁皮有接缝不严的部位,雨水或外部水汽渗入,小接管根部因潮湿形成外腐蚀。
结束语
分析了炼化装置压力管道小接管的常见问题及隐患,从设计选材、台账建立、管线开孔、焊接工艺管控、检验试验、防腐保温几个方面,提出施工管理阶段的质量管控措施,为装置长期、稳定、安全运行提供保证。
参考文献:
[1]钟建华. 炼化装置压力管道小接管隐患分析及检测技术[J]. 化学工程与装备, 2020,NO.285 (10):77-79.
[2]刘 民.石化装置压力容器压力管道小接管隐患及管理[J]. 石油化工设备, 2012, NO.3:94-96.
京公网安备 11011302003690号