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1、德國曼透平空壓機組無應力配管施工工藝編制：胡晶湖南省工業設備安裝有限公司四分公司二O一四年十二月目 錄一、主要內容及適用范圍1二、引用標準1三、施工工藝過程21、空壓機入口管道安裝22、汽輪機高壓過熱蒸汽配管43、增壓機配管94、無應力配管施工工藝總結11一、主要內容及適用范圍本工藝是根據青海鹽湖股份有限公司空分裝置土建安裝項目中空氣壓縮機組（包含空壓機、汽輪機、增壓機）無應力配管安裝工程為例編制而成的。本工程空氣壓縮機組由德國曼透平公司整套供貨，設計與空壓機組連接的出入口管道較多，部分管徑大，配管技術要求高，安裝質量及管道內部清潔度要求也較嚴格，施工難度非常大。為避免因管道附著應力對空壓機組2、運行時產生位移或振動，進而影響機器正常運轉，所以其出入口管道安裝時必須進行無應力配管，這對于空壓機組尤為重要。青海鹽湖股份有限公司空分裝置土建安裝項目中空氣壓縮機組設計轉速為4290r/min，按照規范要求，管道與機組連接前，應在自由狀態下，檢查法蘭的平行度和同心度（也就是通常所說的管道無應力連接），允許偏差如下表：機器轉速（r/min）平行度（mm）同心度（mm）30000.400.80300060000.150.5060000.100.20相對于規范要求，曼透平公司對于不同規格的法蘭平行度有更加明確的要求，而對于法蘭同心度則要求所有法蘭連接螺栓能夠自由穿過螺栓孔，具體要求詳見附表1-1曼透3、平要求法蘭的平行度允許偏差值。因為與空壓機組連接的管道較多，下面就空壓機入口管道，汽輪機高壓過熱蒸汽管道，增壓機至冷卻器連接管道在施工過程中遇到的困難，解決問題的方法以及施工工序進行簡明敘述，因而總結空壓機組無應力配管的施工工藝，以供參考學習，指明不足，以便在以后類似的工作中能順利進行。本工藝適用于與動設備連接管道的無應力安裝。二、引用標準GB50235-2010 工業金屬管道工程施工規范GB/T20801-2006 壓力管道規范 工業管道GB50184-2011 工業金屬管道工程質量驗收規范GB50236-2011 現場設備、工業管道焊接工程施工規范GB50683-2011 現場設備、工業管4、道焊接工程施工及驗收規范SH3501-2011 石油化工有毒、可燃介質鋼制管道工程施工及驗收規范曼透平公司相關技術要求三、施工工藝過程1、空壓機入口管道安裝1.1本工藝中空壓機入口管道要求無應力連接的最大管徑為DN1600，如下圖1-1：圖1-1 空壓機入口管道軸側圖1.2施工要求：法蘭面平行度允許最大偏差值為0.8mm。由于空壓機入口法蘭與設備口法蘭之間采用膨脹節連接，因此將法蘭面平行度測量改為測量入口管法蘭與設備口法蘭之間間距，設計間距為400mm，兩側墊片厚度2mm，則允許最大間距偏差為404.8mm。1.3測量方法：法蘭面間距采用內徑千分尺，四點對稱測量；同心度檢查方式為所有法蘭連接螺5、栓能夠自由穿過。1.4調整手段：調整支架391J001及空壓機入口法蘭（如圖1-1紅色標記部位）。1.5施工工藝管道安裝前先對內部進行噴砂處理，保證管道內部清潔度；管道進行整體測量、預制，預留與空壓機的連接法蘭；支架及管道安裝，靠近空壓機入口側的支架391J001（如圖1-1）采用臨時支架替代，以便入口法蘭焊接完成后進行精找。安裝入口法蘭：預先加工16根與法蘭連接螺栓等規格的長絲桿（長度約450mm），用來調整法蘭面間距、控制焊接應力變形，同時也能有效的保證法蘭面的同心度（如下圖1-2）。用加工的長絲桿將入口法蘭與空壓機法蘭連接（通過調整管道同心度保證每根絲桿能夠自由穿過螺栓孔），每根絲桿安置6、3個鎖緊螺母，1個靠緊空壓機法蘭，另外2個放置于入口法蘭兩側。調整法蘭面間距，控制在404mm（最大間距小于404.8mm）后將法蘭點焊牢固，并將3個鎖緊螺母鎖緊。圖1-2 安裝長絲桿調整法蘭面間距、控制焊接應力變形法蘭焊接：由于入口法蘭規格較大，且采用的是平焊法蘭，因此對焊接工藝要求比較高。此處我們采用分多段（法蘭內、外側分別分成40段）對稱交錯焊接，先焊接法蘭內側再焊接法蘭外側，焊接同時注意檢查法蘭面間距及螺栓自由松動情況，當變形量過大時必須停止焊接，及時調整焊接位置、順序、時間和速度，直至焊接完成后保證在要求范圍內。法蘭焊接完成后拆除連接絲桿，安裝支架391J001（安裝位置如圖1-1）7、，通過調整支架391J001再次對法蘭面進行最終調整，確保法蘭面間距及同心度在要求范圍內（如下圖1-3）。 圖1-3 曼透平現場工程師對空壓機入口法蘭面進行最終間距檢查2、汽輪機高壓過熱蒸汽配管2.1本工藝中汽輪機高壓過熱蒸汽管安裝是本裝置設計壓力（9.8Mpa）及溫度（540）最高的管線，如下圖2-1：圖2-1 汽輪機高壓過熱蒸汽管調整段軸測圖2.2施工要求：法蘭面平行度允許最大偏差值為0.25mm，所有連接螺栓應順利垂直通過法蘭螺栓孔。管道系統與汽輪機最終連接時，汽輪機位移值應小于0.05mm。2.3測量方法：法蘭面平行度采用塞尺，四點對稱測量；同心度檢查方式為所有法蘭連接螺栓能夠自由穿過8、。2.4調整手段：利用千斤頂、定位頂絲及調整彈簧支吊架。2.5施工工藝施工工藝流程如下圖2-2。施工準備圖紙資料機具材料技術交底管段預制安裝管段檢驗管段焊口檢查合格，管內用人工清理干凈達到要求立管吊裝、就位立管法蘭與汽輪機法蘭找正，找平，汽輪機主體不受力，立管段支撐，固定橫管段與立管段管口預組對、拼接水平段與橫管段管口組對拼接水平段與橫管段拼接焊口檢驗合格管內清潔干凈水平段與橫管段彈簧吊架、可調支架安裝復測調整機組同心度立管段調整、與橫管段組對5#由焊口兩名焊工對稱均勻焊接，控制焊接變形臨時性支吊架拆除調整彈簧吊架、可調支架主進氣口管與汽輪機最終連接緊固機組同心度最終復測認可管道吹掃合格確保清9、潔度圖2-2 汽輪機高壓過熱蒸汽管安裝施工工藝流程圖管道按設計單線圖從外部預制及安裝至汽輪機端，預留管口19#（如圖2-1）的管段用作調整。安裝正式管道支吊架（廠房內高壓過熱蒸汽管道支吊架均為彈簧吊架，安裝完成后彈簧限位銷暫不拆除），拆除調整段（如圖2-1）以外的管道臨時支架。 吊裝管口15#（如圖2-1）間立管，定位、拼接.1由于立管安裝空間狹小，吊裝受限，應特別注意不能把吊點設置在汽輪機本體上，而是利用廠房內檢修行車掛帶兩個提升葫蘆將立管從下部往上吊至離汽輪機法蘭口510mm位置，吊裝過程中不得使汽輪機主體上附加重量和應力；.2立管法蘭與汽輪機連接法蘭之間的墊片厚度為5mm，因而汽輪機法蘭10、與立管法蘭間隙不得小于5mm，但不能超過5.25mm（允許偏差0.25mm）；.3汽輪機主體法蘭與立管側法蘭的螺栓孔必須垂直對中，允許錯位量應該控制在所有的連接螺栓能夠自由穿入；.4利用支架VPR01（位置如圖2-1）的限位框架對稱放置4個5t千斤頂對上下法蘭的間隙及同心度進行初步找正以達到要求范圍內（如下圖2-3、2-4），插入連接螺栓，但螺栓不能擰緊，只作對中導向用，不能承受立管段重量； 圖2-3 支架VPR01及限位框架示意圖圖2-4 立管找正示意圖.5立管段找正完成后將其支撐、固定牢固。調整段（如圖2-1中管口19#的管段）之間的立管段、橫管段與水平段管道的定位、組對及拼接。此管段的組11、對拼接是保證管線對汽輪機不產生應力的關鍵，特別是5#管口（如圖2-1中綠色標記管口）直接影響到立管段和汽輪機法蘭面之間的不平行度和同心度，因而此管段的組對拼接按以下方式進行：.1橫管段與水平段管線定位安裝必須以立管為基準，橫管段與立管段應先進行預組對，調整好組對焊口，確保管口四周間隙均勻和錯邊量符合規范要求；.2 7#管口（如圖2-1中綠色標記管口）的組對應考慮焊接收縮時對5#管口（如圖2-1中綠色標記管口）的影響，因此組對5#管口時對橫管段相反側預留少許錯邊量約12mm，對7#管口進行組對焊接；.3待7#管口（如圖2-1中綠色標記）焊接完成后，應檢查5#管口的對口變化情況，檢查汽輪機與立管法12、蘭面的平行度及插入的螺栓能否自由松動，如不符合要求則必須調整至要求范圍內；.4在汽輪機的兩側支座和軸向支腿上分別架設4塊百分表，以便實時監察焊接應力對汽輪機產生的徑向、軸向位移情況；.5原則上最后組對的管口定位為橫焊焊口（也就是圖2-1中的5#管口），以減少焊接變形。5#管口的點焊、焊接由2名焊工同時對稱交錯進行，焊接時兩人的焊接電流和速度應基本一致。進行點焊、焊接的同時應實時測量汽輪機與立管法蘭面的平行度及螺栓的自由松動情況，并監視裝在汽輪機上的百分表讀數變化，如果以上三個方面的變化數值超出要求范圍必須停止焊接，分析查明原因，及時調整焊接位置、順序、時間和速度，進一步調整因焊接應力產生的變形13、，保證在焊接完成后各項值都在允許范圍內，如下圖2-5。圖2-5 5#焊口對稱交叉焊接位置示意圖拆除法蘭面導向用的連接螺栓及所有彈簧支吊架的限位銷，并把支吊架的彈簧調整至設計的負載值。拆除用于初步找正的4個千斤頂，然后對汽輪機與立管法蘭面平行度及同心度用進行復檢（如下圖2-6），如果不滿足要求則通過調整支架VPR01、VPR02（位置如圖2-1）以保證其在允許偏差內。 圖2-6 曼透平現場工程師對法蘭面平行度及同心度進行最終檢查管線與汽輪機的最終連接緊固：.1在汽輪機上設置6塊百分表，分別設置在汽輪機前后兩端支座與撓性支腿之間及轉子與氣缸之間，以便實時監視螺栓緊固過程中對汽輪機產生的徑向、軸向及14、上下位移情況；.2清洗連接螺栓及螺母，然后將螺栓和螺母涂上耐高溫的潤滑脂，防止在高溫運行中螺栓燒結、卡死，方便以后拆除；.3安裝墊片及螺栓，利用曼透平提供的專用液壓套筒扳手緊固螺栓，緊固應對稱交錯進行，緊固力應按初擰緊和終擰緊來達到，緊固力矩最終達到7800N.m（滿足此緊固力矩后，運行過程不需再對螺栓進行熱態緊固）。在螺栓緊固過程中須實時監視百分表，如讀數超出范圍（位移值應小于0.05mm）應停止緊固，分析應力方向，調整可調支架，消除應力后再繼續緊固，直到緊固完畢。螺栓緊固完成后，再次復測汽輪機組的同心度，確認配管無應力附加在汽輪機組上。管道吹掃：根據曼透平公司要求的吹管系數K=（吹管蒸汽流15、量2吹管時蒸汽比容）/（額定負荷流量2額定負荷時蒸汽比容）（1.2K1.7）確定管道吹掃時靶板位置的蒸汽壓力、溫度及流量，直至3次打靶合格。3、增壓機配管3.1增壓機與冷卻器之間的無應力配管和汽輪機高壓過熱蒸汽配管的施工工藝大致相似，但增壓機與冷卻器之間的管線較多且管線上可供調整的支架很少，因而是本裝置進行無應力配管調整難度系數最大的工作，配管圖詳見附表2-1增壓機與冷卻器之間的連接管。3.2施工要求：所有增壓機法蘭與管道法蘭面平行度要求詳見附表1。3.3測量方法：法蘭面平行度采用塞尺，四點對稱測量；同心度檢查方式為所有法蘭連接螺栓能夠自由穿過。3.4調整手段：調整支吊架、連接法蘭、加熱冷卻變16、形及焊接應力控制。3.5施工工藝 根據管道單線圖進行管道預制，預留管道的水平和垂直轉向點用于調整；支吊架按設計圖紙制作、安裝就位；管線從冷卻器側開始安裝至增壓機側，預留增壓機側的法蘭短管用于調整。由于管線111、121等完全沒有設計支架，安裝時設置了臨時支架，但臨時支架的設置對于以后的法蘭面調整造成了很大困難。將增壓機側法蘭短管裝配到增壓機上（墊片采用與正式墊片相同厚度的臨時墊片），調整好已安裝管線與法蘭短管的組對焊口，確保管口四周間隙均勻和錯邊量符合規范要求，然后點焊牢固。拆除增壓機側法蘭短管的連接螺栓，對已安裝管線與法蘭短管的焊口焊接采用同汽輪機高壓蒸汽管道5#（如2.5.5.5所示）焊口17、同樣的方式進行，并實時監測法蘭面平行度及同心度。增壓機至冷卻器之間的管線安裝及初步找正完成后整體拆除，然后進行單根試壓及化學清洗：.1化學清洗首先采用的是單根浸泡酸洗的方式，酸洗后的管道內壁比較干凈，但是在中和、鈍化的過程中出現了泛黃、返銹的現象（如下圖3-1），不能滿足曼透平公司對管道清潔度的要求。而且清洗速度緩慢，清洗原材料浪費量大。 圖3-1 管道內壁中和、鈍化的過程中出現了泛黃、返銹的現象.2通過查閱相關資料及借鑒經驗，更改了化學清洗工藝，將幾根管道串聯密閉，利用循環泵將酸洗液、中和液、鈍化液在管道中進行強制循環，整個化學清洗過程一次性完成且在清洗過程中不讓管道內壁與空氣結合再次發生氧18、化生銹，以達到良好的清洗效果，如圖3-2。 圖3-2 化學清理過后的管道（法蘭面的銹黃用酸洗及鈍化液擦拭干凈） 管道化學清洗完成后整體進行回裝。對于拆除了臨時支架的管道，在回裝后管道與增壓機的法蘭面平行度和同心度出現了較大的偏差，這是因為整條管線沒有設計支架，在先前安裝時采用了臨時支架支撐管道而沒有考慮到管道的自重，當臨時支架拆除后管道就自然下垂造成了較大偏差，對于這個問題我們采用了以下方法進行重新校正:.1利用手拉葫蘆對法蘭面的偏差進行反向側拉，并用熱處理儀對水平或垂直轉向位置進行局部加熱后自然冷卻（如下圖3-3），用以調整法蘭面偏差，但此方法效果不明顯；后經得曼透平公司現場工程師同意，將熱19、處理儀加熱改成火焰烘烤的加熱方式，由于加熱速度和冷卻速度比熱處理儀快，因而取得了較為明顯的效果。圖3-3 熱處理儀加熱彎頭轉向部位.2對于偏差較小的法蘭面，通過打磨法蘭短管局部焊縫（注意不要將焊縫割穿以免雜物落入管內和設備內）進行重新焊接的方式，利用焊接的熱應力進行法蘭面的微調整，焊接的同時注意實時檢查法蘭面偏差。 .3對于偏差較大的法蘭面，只能將就近的焊口切割，重新對口焊接，以滿足要求。4、無應力配管施工工藝總結4.1配管前，機組應找平、找正、固定并驗收合格。4.2編制進出口管線的安裝工藝，依據設計的單線圖將焊口進行編號排序，根據現場情況正確選擇配管工作的先后順序。4.3管道安裝應盡量采用正20、式支吊架，減少臨時支吊架。對于設置臨時支吊架的管道應充分考慮臨時支吊架拆除后管道自重等因素對調整好法蘭面的影響。4.4法蘭面的調整：利用管道的水平和垂直轉向點，調整管道法蘭與機組法蘭的軸向偏差。利用管道組合件的法蘭短管，調整法蘭與機組法蘭的徑向偏差。利用管道的可調支吊架，調整管道法蘭與組法蘭的平行度和同心度。4.5最后一個固定焊口的焊接應采用多層焊接，并應焊接均勻，盡量減少焊接應力對法蘭面的影響，實時檢查法蘭面的平行度、同心度及設備的位移情況。4.6管道與機組的連接螺栓緊固，應對稱交錯進行，螺栓的緊固力應按初擰緊和終擰緊來完成。緊固必須一組組地進行，不允許兩組或多組同時進行。在螺栓緊固過程中須實時監視機組位移情況。4.7與機組連接的所有管道安裝完成后，須對機組的同心度進行復測，并滿足要求。附表1-1 曼透平要求法蘭的平行度允許偏差值附表2-1 增壓機與冷卻器之間的連接管