尿素装置高压厚壁管安装技术的探讨

尿素装置高压厚壁管安装技术的探讨徐忠文中国核工业第五建设公司[摘要]：随着我国工农业的高速发展，尿素这一原料的生产装置也大量上马，装置的规模也越来越大。

作为这一装置的关键安装部分，高压厚壁管的安装就显的格外重要。

对管道的安装技术提出了更高的要求。

本文从高压厚壁管的材料验收、焊接质量、管道敷设及施工监督等各个方面对尿素装置高压厚壁管道安装进行有意义的探讨。

[关键词]：尿素装置高压厚壁管安装探讨引言：在我国大化肥工业的发展中，高压厚壁管的施工安装一直是一个难点和重点，也是影响行业发展的一个重要因素。

而尿素工业的发展又在其中占据了很重要的位置。

随着我国现代化建设的进一步深入，大化肥工业也将步入快速发展的轨道，那么生产装置的建设安装质量将成为关系到产业发展和安全的首要任务。

目前，我国的尿素生产工艺以水溶液全循化法为主，而在此工艺中高压厚壁管的安装就显得极为重要了，其核心设备—合成塔的设计压力达到了32MPa，同样的进合成塔的CO2、一甲液、液氨等原料的工艺管道设计压力都达到了32MPa，合成塔的出口溶液管道也达到了同样压力。

那么作为其生产前提的管道安装就放在了突出的位置上了，它的安装质量直接决定了装置的运行安全和稳定，必须要按规范、设计做好、做到万无一失。

那么，尿素装置中高压厚壁管的安装质量的保证措施和过程控制如何能做到更好？在安装施工中对出现的问题如何处理？根据本人所主持和参加施工的山东鲁西化工40万吨/年尿素装置的特点作一下探讨。

1. 尿素装置高压厚壁管的特点在进行管道安装之前，应该先对尿素装置中的高压厚壁管的特点进行一下熟悉和综述。

1.1 相对流动性。

管道与输送介质之间是相对流动的，因此要求管道内部，特别是管壁内焊口部位尽可能光滑，以利减少摩阻力，尽量减小冲击腐蚀。

1.2 固定性。

高压厚壁管安装完之后，除改造、敷设新线路等特殊原因外，管道一般不会发生位移。

1.3 输送的连续性。

尿素装置管道一旦建成、投产，一般情况下应连续运行。

1.4 威胁性。

尿素装置高压厚壁管所输送介质具有高温、高压、有毒、易爆等特点，运行时对地面人员、建（构）筑物或区域长期构成威胁。

1.5 高压厚壁管的规格有如下：φ180*30、φ159*28、φ68*13、φ102*17、φ127*21、φ83*15、φ68*10、φ83*11、φ245*26、φ219*35等。

根据以上尿素装置高压厚壁管的特点，其安装工程质量是确保安全运行和延长使用寿命的决定性因素。

而高压管道的安装完全依靠焊接而成，因此焊接质量在很大程度上决定了工程质量，焊接工序是尿素高压管道施工的关键环节。

而管材、焊材、焊接工艺以及焊接设备等是影响焊接质量的关键因素。

2. 高压厚壁管安装施工内容及施工工序2.1 施工内容高压管道安装施工一般内容包括：熟悉管道安装工程的图纸及有关资料、进行管道安装工程的施工测量、绘制单线图、下料预制、高压管丝头加工、支架制作与安装，管道安装、管道焊接、管道与设备连接、管道冲洗与试压、调整交付使用等。

2.2 施工工序施工工序可分为施工准备→材料运输→管材及配件的检查、复检与清理→管子切割、坡口加工与组对、管丝头加工→管材焊接→管道支撑件安装、管道安装→检验和试验→吹扫清洗。

3.管道管材（件）和焊材的验收任何工程的安装质量好坏，原材料是一个重要质量控制点，高压管（包括管件）的材料验收采用目测、尺检和探测相结合。

3.1 管子（包括管件）外观不得有凹坑、夹层、管壁薄厚不均等就缺陷，管道椭圆度、弯曲度等必须达到国家有关规范规定；使用超声波探测，每根管道、每个管件都进行100%的探测，结果符合JB/T4730-2005规定，不得有任何质量缺陷。

3.2 高压阀门进行100%水压试验和严密性试验。

管道用安全阀必须全部送至当地质量技术监督局进行校验，校验合格并出具校验报告后方可使用。

3.3 透镜垫和高压螺纹法兰的验收使用白垩粉进行一对一的检验，使透镜垫和高压螺纹法兰的密封面达到完全密封，做好标记，使用时配套安装使用。

螺栓也根据规范进行相应的检验验收。

所有施工材料必须100%合格。

3.4 不锈钢材料还需要进行材质化验分析，保证材料的材质符合设计和规范规定。

3.5 焊接材料的选用根据母材的化学成分、机械性能和使用条件综合考虑。

当同种钢材焊接时，焊接金属的机械性能和化学成分与母材相当；异种钢材焊接时，焊接材料应按合金含量较低一侧的钢材选用。

选用的焊条药皮要均匀、无明显的裂纹、脱皮、表面无孔、焊芯无锈蚀等现象；存放时注意防潮、防雨、防霜及油类侵蚀。

验收合格品经编号后统一入库保管，按要求做好成品保护工作，并作材料验收记录和入库登记。

在使用时，必须按技术员材料领料单按编号进行领料，并作材料发放记录，做到材料的可追溯，并进行定期和不定期的检查，使得从材料使用源头上将质量隐患消除。

4.高压厚壁管的焊接4.1 焊缝坡口的选择和加工4.1.1 因为高压管的壁厚最大一般在35mm左右，根据国家规范和设计及现场施工的实际可操作性，一般均选用V型坡口，对接焊缝坡口型式和尺寸要求见下图：管道对接坡口型式和尺寸4.1.2 由于坡口的加工质量对于焊缝的最终质量有着很大的影响，高压厚壁管因其管壁太厚，在其管子的切割加工、坡口加工上，全部使用机床加工，比较下来，机床加工有以下优点：4.1.2.1 加工时间短，可以保证工期；所有的安装尺寸经过图纸和安装现场的实际测量、校核后送到机加工车间统一加工，这样就使得劳动效率大大提高，从而减少了劳动时间。

因为高压管的焊接时间比中低压管道的要长很多，那么在管道的下料时间的减少就可以在整个安装工期上都有了一个很好的保障。

4.1.2.2 加工质量好，精度高；4.1.2.3 降低了劳动强度。

高压管因其壁厚太厚，若用人工进行切割加工的话，其劳动强度可想而知，人工的使用量也将是一个很大的数量，从而从另一方面也增加了劳动力成本的增加。

4.2 管道焊接材料的选定和焊接工艺尿素装置的高压厚壁管材质有以下几种：20G 0Cr18Ni9 00Cr17Ni14Mo2等；对各种材质的焊接方法均采用氩电联焊，多层焊接；在焊接前对每一种材质的管材都必须根据压力管道监督规程要求做《焊接工艺评定》，并以《评定》为依据，根据施工现场情况，制定相应的焊接工艺和焊接方案；4.2.1 20G管道的焊接材料选择和焊接工艺参数根据我公司焊接工艺评定报告，焊材的选择和管道对接焊缝焊接工艺参数分别见表1和表2。

表1 管道焊接材料选择表2 20G钢管道对接焊缝焊接工艺参数4.2.2 0Cr18Ni9、00Cr17Ni14Mo2管道的焊接材料选择和焊接工艺参数表3 0Cr18Ni9不锈钢管道焊接材料选择表4 00Cr17Ni14Mo2不锈钢管道焊接材料选择表5 不锈钢管道对接焊缝焊接工艺参数4.2.3 管道管材焊接质量的控制在具体的焊接过程中，应从以下方面加强质量的控制：4.2.3.1 根据设计方面的要求，结合自身的实际情况，选择合理的焊接工艺，编写焊接工艺指导书；4.2.3.2 加强对焊工的技能要求。

参与管道焊接的焊工除必须具有锅炉压力容器焊工合格证外，且必须通过业主及监理组织的现场模拟考试方可上岗；4.2.3.3 根据焊材要求和施工条件，选用直流逆变氩弧焊、手工焊专用焊机，焊机性能必须稳定，功率等参数应能满足焊接条件；现场配置的焊机应处于良好的工作状态，具备良好的安全性能，有较强适用于露天的工作性能；加强工序管理。

正式焊接前，分别对坡口清理、焊口组对、临时支撑或固定设施、预热(根据管材确定是否预热)、焊条烘烤等焊前准备工作逐项确认；严格工艺评定管理。

在施焊过程中，应严格按照工艺评定所确定工艺技术参数实施焊接作业控制，克服工艺评定与施工现场参数控制不一致的现象。

另外，应加强焊接裂纹的预防措施，具体包括：采取焊前预热，管口净化并确定合理的焊接顺序，可较大程度地减少焊接应力，控制焊接变形;高度重视焊缝始端和终端的质量。

始端采用后退引弧法，终端须将弧坑填满。

多层焊的每层接头应予以错开；拆除对口器等工、卡具时不得伤及管道焊缝。

拆除后应打磨平滑，并进行磁粉或渗透探伤检查；在管道焊接施工过程中应考虑到钢管所承受的外部应力作用带来的影响。

同时应考虑环境温度、环境湿度和环境风速对不同焊接方法的影响，采取必要的措施保证焊接质量。

比如，我们在施工现场自制有专门的移动式焊接用塑料棚，不管焊接口在什么地方，都可以将其置于焊接棚内进行焊接，将外界的影响降至最低。

5.高压管道的安装5.1 管道的安装5.1.1 管道预制应按单线图规定的数量、规格、材质选配管道组成件，并应按单线图标明管道系统位号和按预制顺序标明各组成件的顺序号；自由管段和管段的选择应合理，封闭管段应按现场实测后安装长度加工。

比如下图为液氨泵出口至合成塔底的液氨管道，在实际的安装中，我们应先从管⑥开始安装，到管③后，在从塔底往外安装，管②和管③之间的焊口做为活口最后进行焊接，管②的尺寸也最后进行实际测量。

这样就使管道安装没有死点处理，没有焊缝死口，管道的安装质量也可以得到保证。

5.1.2 在管道布管时，应保持管内的清洁，腔内不能留有杂物；注意首尾相接，相邻的两管口之间应呈锯齿相互错开，在组对前应做好管道支撑。

管道敷设前，应尽可能在安装之前进行预装，把一定数量的管子和管路附件组合在一起，然后分段进行吊装连接，以减少固定焊口。

与管道有关的土建工程已检查合格，满足要求并办理了中间交接手续，与管道有关的机械设备己检验合格；法兰、焊缝及其它连接件的设置应便于检修，并不得紧贴墙壁、楼板或管架：管道穿越墙壁或构筑物时应加套管保护5.1.3 管道安装的允许偏差见下表：5.1.5 高压管端部的螺纹部分应清洗干净，表面不得有任何缺陷，并涂以二硫化钼。

5.2 阀门、法兰的安装5.2.1 阀门安装的高度应方便操作和检修，止回阀安装应符合设计规定；阀门在安装时，应处于关闭状态；其本体配套的法兰应转动灵活。

不得有卡涩现象。

5.2.2 螺纹法兰的螺纹加工精度和端面加工精度必须符合规范要求，管端锥角、透镜垫密封面不得有划痕、刮伤、凹陷、啃刀等任何缺陷，粗糙度不得高于1.6µm，锥角误差不得大于0.5°。

法兰连接时应保持相互平行，其允许偏差为法兰外径的1.5%，且不大于2ｍｍ，不得用强紧螺栓的方法消除偏斜。

法兰应保持同一轴线，其螺孔中心偏差一般不超过孔径的5%，并保持螺栓自由穿入。

使用的螺栓规格应统一，方向一致，螺栓紧固应均匀对称，松紧适度，紧固后螺栓与螺母宜齐平，紧固后螺栓应与法兰紧贴，不得有缝隙，除设计规定调协垫圈外，不得另加垫圈。

紧固螺栓应在对角线上紧固并划分次序，循序渐进。

5.3 支架制作安装5.3.1管道安装时，应及时按设计要求制作安装支吊架。