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摘 要  塔器进场安装方式有整体安装、分段安装、分片组焊等三种方式，一般情况多为整体到货，整体安装，分段到货组焊的塔器一般组焊一至四道环缝，最难以控制和管理的是现场分片组焊安装。现场分片组焊、安装的塔器不仅增大了组对、焊接等方面的难度，而且也给工程监理方的压力容器安装质量控制提出新的挑战。本文从现场分片安装塔器的焊接质量控制、垂直度、椭圆度控制以及压力试验环节，系统的介绍现场组焊压力容器设备的质量控制措施和方法，对今后石油化工项目中分片安装或分段安装大型塔器，各方质量控制具有借鉴意义。

关键词：脱萘塔；分片安装；质量控制

前言

我单位承担的河南某炼化有限责任公司3亿立方米/年焦炉煤气制氢项目，其中静设备安装部分涉及4台同规格的脱萘塔的安装，由于该4台塔直径较大（Φ5800mm），路况限制无法分段运输，经施工单位、监理、业主多方协商，决定将该4台塔器在施工单位厂房下料、滚弧后，分片运至现场组焊、安装（4台同规格脱萘塔如右图）。

4台脱萘塔基本质量控制参数：

这种现场分片组焊的安装方法，给现场质量控制增加了较大难度。质量管理人员只有确定质量控制的重点和难点，针对性的制定质量控制计划，并实施到脱萘塔制造的全过程，才能收到理想效果。

1.脱萘塔安装的焊接质量控制

进入现场施焊前，现场质量管理人员严格审查焊工持证情况以及施焊项目是否与现场相符，并审查焊材合格证明书，及焊接工艺评定。仔细检查所用焊材是否与焊接工艺一致，焊条药皮是否有脱落或明显裂纹，焊丝是否有生锈、油污等情况。

1.1塔器焊接的常见缺陷：

针对该4台脱萘塔壁厚δ=18mm，材质为Q345R的情况，分析可能出现的焊接缺陷有：

a、错边；b、咬边； c、弧坑、裂纹；d、夹渣；e、气孔f、焊缝未焊透，j、漏焊；h、焊脚高度不够；i、焊缝外观成型差；

1.2塔器焊接过程中产生的缺陷及应对措施：针对以上可能出现的问题，分析原因并采取以下措施：

A、焊口错边多是由于上下组对筒节圆度偏差较大，壁板圆弧不同心造成的。针对这一点，组焊前，质量管理人员严格检验每段筒节及卷制接管的椭圆度，不能出现尖角等棱角度超标等情况。

具体参数：①对口间隙2mm；对口错边量口错边量A类焊缝b≤3.0ｍｍ、B类焊缝b≤4.5ｍｍ；②轴向形成的棱角用不小于300mm长的直尺样板检查，棱角度小于等于3.8mm。并且坡口表面粗糙度符合规定，不得有裂纹、夹层等缺陷。

B、焊缝咬边是焊接时熔敷金属未完全覆盖已融化的金属母材，在焊趾处产生低于母材的沟槽。咬边多是焊接电弧线能量过大或焊接速度过快造成的。针对这一点质量管理人员严格审查焊接工艺卡，检查焊工是不是严格按照焊接工艺卡施焊，是不是严格遵守焊接工艺纪律。

C、在焊接过程中，焊接弧坑、裂纹焊缝多与焊缝的冷却速度和收弧方式有关：如风力过大，防风措施不到位，或气温过低，都能导致熔敷金属结晶过快，从而导致狐坑裂纹的产生。

针对这一点，现场质检人员要求做到以下三点：①电弧焊在风速大于等于8m/s，气体保护焊风速大于等于2m/s时不能施焊。②相对湿度大于90%不能施焊。③雨、雪或气温过低时没有采取保护措施不能施焊。针对焊工施焊时收弧方法不当引起弧坑这一现象，要求施焊人员，收弧时注意采用螺旋式或衰减式收弧法。

D、在执行正确的焊接工艺施焊的情况下，焊缝夹渣多是打底焊焊后不清根造成的。针对这一现象，现场质检人员要求每条焊缝打底焊完后，经检查确认没问题后才能进一步施焊。并时刻关注射线探伤结果，一有问题马上返修。

E、产生焊接气孔的原因有多种，如：a母材污染，b焊条未烘干或焊丝上附着水分，c风的影响，d气体保护焊时喷嘴被堵上，e焊接参数不当，f保护气流过小。针对这些可能出现的问题，现场质检人员要求：一要严格执行焊接工艺施焊，焊后一定要清根，并自检合格；二要做好防风、防雨、防雪措施，恶劣天气不能施焊。

F、未焊透产生的原因有多种：如：焊缝坡口钝边过大、坡口角度过小、焊根未清理干净、间隙太小、焊条或焊丝角度不正确、电流过小、速度过快、焊接时有磁偏吹现象等。针对这些内部缺陷，现场质量一是确认焊工按照焊接工艺卡施焊，更多借助RT探伤及焊接试板机械性能实验来发现问题。

G、对于漏焊、焊脚高度不够、焊缝外观成型差等这些外部缺陷，现场质检人员加大检查力度，一发现问题，立即整改。

1.3变形控制措施：

为了防止焊接变形，现场质检人员要求，每条环缝由4名焊工均布施焊；焊接时先将丁字口位置施焊加固，然后采用分段退步焊的方法进行焊接。

1.4质量控制结果：

通过上述的上述焊接质量的控制方法，使该4台脱萘塔射线探伤一次合格率达到98%以上。

2.脱萘塔安装的垂直度、椭圆度控制

2.1垂直度的控制指标：

垂直度小于等于H‰（H为两端部测点间距离），且不大于30mm。对于该4台脱萘塔的垂直度应控制在整体≤20.3mm范围内。

2.2脱萘塔的安装顺序：

裙座组焊安装→底封头安装→筒体组焊安装→上封头安装→人孔接管及加强圈的安装→内部固定件的安装。

2.3控制措施：

针对这样的安装顺序，现场质检人员在裙座安装、底封头安装后设置水平度检验点，并在每圈筒体壁板安装时实时跟踪，要求施工单位安装每圈壁板后反馈数据。

2.4筒节直线度的控制：

A.筒体直线度与塔器安装垂直度的区别与联系：

①垂直度：容器支座端面与壳体主轴线间的垂直程度：H≤30m时，垂直度≤H/1000（SH/T3542）。

②直线度（直线度误差值）：实际直线对其理想直线的变动量，理想直线的位置应符合最小条件。即用直线度最小包容区域的宽度f或直径Φf表示的数值。

B.筒线度的控制指标：

每段壁板直线度允差应不大于壳体长度的1‰。任意3000mm长圆筒段偏差不得大于3mm，圆筒段长度L小于等于1500mm时，偏差不大于0.5L/1000＋8；3000mm必测一点（NB/T47041）。

C.直线度产生的原因及控制措施：

①塔体直线度产生偏差的原因：a.塔体由多段筒节组成，每段筒节两段面平行度存在偏差；b.筒节环缝组对间隙不均匀，及环缝焊接收缩不均匀。

②塔体直线度控制方法：a.严格控制筒节的下料误差，尤其是对角线的误差，应控制在2mm以内。b.筒节组对过程中，采用单面坡口，全焊透结构，不留焊接间隙，正面焊2～3遍后，进行背面清根；筒节上下端面平行度控制在2mm以内。

C.每段筒体直线度检查方法：

是通过中心线的水平和垂直面，即沿圆周0º、90º、180º、270º四个部位拉φ0.5mm的细钢丝测量。测量位置离A类接头焊缝中心线（不含圆筒连接以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头）的距离不小于100mm。当壳体厚度不同时，计算直线度时应减去厚度差。

2.5脱萘塔椭圆度的控制：

A 椭圆度是壳体同一断面上最大内径与最小内径之差e，应不大于该断面内径Di的1%，且不大于25mm ，对于该4台塔器筒体椭圆度e≤25mm。

B该4台脱萘塔的椭圆度控制应从壁板下料、滚弧阶段开始贯穿塔器制造安装的全过程，质检人员跟踪检验下料是否严格执行过程工艺，按每台塔壁板分7段筒节，6圈2米宽1圈2.4米宽壁板下料。

C控制环节：

①准确划出实际用料线，切割线，检查线，并打上样冲线； ②下料尺寸，切割线比净料大5mm，检查线在净料内100mm；③检查长度、宽度偏差±1mm，对角线长度差≤２mm；并且落料前一定要移植板材标记。并彻底清理板材及滚板机滚轮，不能附着任何杂物。

D.卷筒阶段的质量控制：

组对成圆时保证对口错边量A类焊缝b≤3.0ｍｍ、B类焊缝b≤4.5ｍｍ，校圆时保证筒节圆度e≤25mm；棱角度E≯3.8mm不能出现尖角。质检人员随时抽查筒节椭圆度及棱角度等参数，没有出现超标的情况。

2.6垂直度超标的控制措施：

在脱萘塔壁板开始安装之初，组对的底层3圈壁板的直线度全部超标。经认真分析，是下料时采用双面60°坡口造成的：

上下两层壁板坡口的直边都相对过小（直边4mm），组对点焊后，局部壁板椭圆存在允许偏差（e≤25mm），造成上下两层壁板的坡口直边不在同一垂直面上，大部分上层或下层的壁板的坡口直边点焊在对面壁板的坡口斜面上，该圈环缝施焊之后，那些上下两层壁板的坡口直边不在同一垂直面的地方填充金属较多，因焊缝焊肉在冷却过程中产生收缩张力，那些填充金属较多的焊缝就会有较大收缩张力，这个较大的收缩张力拉动上层壁板向这一侧倾斜，就造成该3圈壁板垂直度超标。

针对这一情况，现场改采用单面35°坡口，全焊透结构。优点在于：点焊时上层的坡口直边都点焊在下层壁板的直边上，施焊后焊缝填充金属量大致相同，收缩张力基本相同，不会出现局部壁板垂直度超标的情况。

实践检验证明壁板改用单面35°坡口，组对焊接后没有再出现部分筒节垂直度超标的情况，也很好的解决了这一问题。

2.7垂直度的测量：

对于4台塔器的整体垂直度的测量监控，是在一平面内互成直角的两个方向进行同时布置两台经纬仪；经纬仪离塔的距离以能够看清楚塔器为准。另外为避免气象条件影响，脱萘塔塔器垂度测量控制工作应避免在一侧受阳光照射及风力大于4级的条件下进行；

2.8通过上述控制方法测得的整体垂直度数值：

3.脱萘塔的压力实验

3.1压力表的检验：

在塔顶部及底部设两块量程相同的压力表，精度等级为1.5，压力表必须为经校验合格的，需提供检定合格证明。压力表量程为试验压力的两倍左右为宜，但不能低于1.5倍或大于3倍试验压力。表盘直径不小于100mm。水压试验时，以塔顶部高点压力表读数为准。

3.2压力容器中应充满液体，滞留在压力容器内的气体必须排净，塔的外表面应保持干燥，当压力容器壁温与液体温度接近时，才能缓慢升压至设计压力。

3.3基础沉降观测：

施工单位需在充液前、充液1/3时、充液2/3时、充满液时、充满液后24小时后和放液后应作基础沉降观测。充液前预先标定基础沉降观测点。

3.4水质要求：

该4台脱萘塔主体材质为Q345R，压力试验水源采用洁净水，要求水温不低于15℃。

3.5 充水步骤：

验收时上水分3个阶段，每个阶段水量分别为1/3的单塔总用水量，每个阶段水位到达后，无异常响声、变形，无渗漏、无异常沉降可继续上水。

3.6 充水过程的观测：

每个上水阶段进行一次基础沉降观测和塔体垂直度测量，基础均匀沉降不超过2mm为正常。上水过程及基础沉降观测中发现有异常情况应立即停止上水，须查明原因。

3.7现场质检人员应详细记录液位高度、设备运行情况等详细记录。

3.8应在上满水24小时后，做一次沉降观测，待沉降稳定后方可放水。

3.9强度试验：

试压时应缓慢升到试验压力保压至少半小时，无异常变形、响声、无压降，然后降到设计压力，保压足够时间进行检查，无异常变形、响声、无渗漏、无压降为合格。

3.10液压试验完毕后，应及时将水排净。放水时必须先将压力降至0，然后打开顶部放空阀继续放水，放水时注意放水的速度，防止过快使设备内部产生过大负压。

3.11放水完毕进行塔体垂直度垂检测，还需进行基础沉降观测，并记录数据。

3.12实验结果： 测得顶部压力表读数为0.12Mpa，底部压力表读数。

为0.31Mpa，保压40分钟，没有压降；焊缝、密封面无泄漏，无异常响声；基础无沉降。

4.脱萘塔现场安装的资料验收

对现场安装的压力容器进行全面验收，资料验收内容大致可分为三大类，一是采购过程中的质量记录；二是在制造、安装过程中产生的质量记录；三是最终竣工后产生的资料；具体如下：

4.1查验制造单位的质量保证体系文件：质量保证手册、程序文件、工艺规程；

4.2查验产品制造工艺文件：工艺卡、工序过程卡、焊接工艺评定、焊接工艺卡、无损检测工艺卡、制造技术方案、质量计划等；

4.3根据容器类别、结构特点设定停止点，制造过程中关键工序亲自监督检查后方可放行；在施工过程中，着重控制的节点亦有：焊接工艺评定、设备开孔检查、塔内构件安装、热处理前、压力试验、射线底片审核等。

4.4查验竣工资料：原材料质量证明书及检验复验记录、排版图及焊缝分布图、工艺过程记录（流转卡）、工序检验记录、焊接记录、审核RT底片、压力试验记录、容器检验总记录；

4.5查看容器外观：钢材内外表面有无凹坑伤痕、焊缝有无咬肉等外观缺陷、按检验记录检查容器外面尺寸、各项标记移植等记录。

4.6包装质量：配套法兰螺栓、油漆是否均匀漆膜厚度是否合格、法兰密封面防腐、充氮保护等；

4.7监检证书、手续是否齐全等内容。

4.8压力容器铭牌安装完好，书写是否清晰，准确。

5.验收结果

现场质检人员有针对性的对焊接质量、垂直度、椭圆度、压力试验及资料验收等几个环节设置质量控制点，达到了预期的质量控制效果。该4台脱萘塔的所有质量数据都在正常的范围内。

6.结论

容器现场分片安装工序，质量影响因素多，涉及到人、机、料、法、环等多个环节，同时，由于现场作业环境多是露天作业，质量控制和管理的难度非常大。

质检人员重点从上述分片下料卷板环节、焊接质量、垂直度及椭圆以及压力试验等四个方面对现场分片安装塔器进行质量控制，及时发现并解决现场分片安装塔器施工中存在的质量问题，使边制造边安装的大型压力容器运行过程完全可控，对今后石油化工项目中分片安装或分段安装大型塔器，各方质量控制具有借鉴意义。

参 考 文 献

1.《固定式压力容器安全技术监察规程》TSG21-2016

2.《压力容器》GB150.1～150.4-2011

3.《钢制塔式容器》JB4710-2010

4.脱萘塔设计图纸

作者：王喜庆 毕业于河南科技大学机械设计及自动化专业 长期从事于静设备的安装及检修