空分冷箱内配管工作是整个空分单元中非常重要的工作, 它直接影响到该单元的质量、进度和整个空分系统的稳定。冷箱内主要设备以铝制容器为主, 铝在低温下有较好的延展性, 但抗拉强度较低, 铝制管件没有统一的国家标准, 各设备生产厂家的管件标准也不相同, 这样不仅要熟悉设备生产厂家的图纸, 还要熟悉管件标准。
空分冷箱内配管与其他工程配管也有很大的不同: (1) 冷箱内管道大都是低温气体或低温液体 (-196℃) 管道, 对管道焊接的质量要求较高; (2) 冷箱内空间小, 为了消除管道低温下产生的应力, 要靠管道自身的补偿来实现, 所以管道走向错综复杂, 安装难度很大; (3) 管道安装时多为立体作业, 施工过程中人员的安全风险系数比普通工程配管大很多, 因此在整个施工过程中安全配管工作难度非常大。
另外不同材质的管道在焊接过程中也有不同的注意事项, 如: (1) 铝镁合金材质的管道焊接:所选用的焊丝必须与焊接工艺一致;管道的坡口形式及间隙必须符合国家规范和焊接作业指导书的要求, 打磨坡口时要用风动铣刀对坡口进行加工, 坡口表面应平整、光滑;对加衬圈的管道进行焊接时, 衬圈应干净无痕, 必须与管道贴紧, 对两侧的管道厚度差不能大于2mm; (2) 不锈钢材质的管道焊接:所选用的焊丝必须与焊接工艺一致, 管道的坡口形式及间隙必须符合国家规范和焊接作业指导书的要求, 管道焊接时要进行充氩保护, 以保证焊接质量;压力管道等级为GC1级的管道焊接完毕后必须对焊缝进行脱脂、钝化处理; (3) 双金属接头 (铝钢接头) 的焊接:必须在不锈钢端为自由状态下焊接铝端, 即首先焊接铝端部分, 然后再焊接不锈钢部分;要严格按照其施工说明书进行施工;在焊接期间, 在接头的中间部位用湿布包裹并不停地对湿布浇水降温, 并时刻关注双金属接头上的温度变化, 严禁超过双金属接头上规定的温度。
由于空分冷箱内铝制设备配管难度大、要求多, 因此在全过程中我们要严格按照规范要求进行设计和施工, 具体如下:
1 运用先进的软件消除配管设计时的碰撞
由于不确定因素, 现场变更设计是不可避免的。但由于冷箱内空间有限, 所以变更起来非常困难。这样就必须在配管设计时用其软件做管道的碰撞检查工作, 保证图纸的设计质量。目前市场上的三维配管软件 (如PDMS、CADWORX、PDS等) 都有此功能。
2 严格按照规范要求的安装顺序进行管道安装
冷箱内管道的安装应在冷箱内的设备就位后, 并且在冷箱内设备垂直度检验合格后、设备管口方位正确无误后进行。首先在冷箱箱顶未封闭之前将预制的管道 (一定要拍片合格) 按照管道所在方位、高度装入冷箱内。一般情况下, 管道的安装顺序是先上部, 后下部;在同一平面内, 先设备本体周围的管道, 然后逐渐向外扩展。
3 严格控制管道的焊接质量
(1) 正式焊接前, 一定要检验焊工的焊工证;然后对作业人员进行系统培训, 并在施工前对他们进行考试, 合格后方可进行施焊;
(2) 焊机要功率适当、工作稳定、调节灵活、安全可靠;
(3) 冷箱内管材和管件数量和规格很多。因此, 在安装期间, 一定要按照单线图上的规格和材料进行安装;
(4) 由于冷箱内空间有限, 焊接质量不易保证, 建议能在下方预制的管道尽量在下面预制, 预制场地要平整, 要垫上木板或者橡胶垫, 铝制管道与不锈钢管道场地要分开, 预制完成后及时用塑料包扎管口, 以防管道被二次污染;
(5) 冷箱内铝镁合金材质的管道采用手工氩弧焊接方式, 直径大于600mm的管道采用双面对称焊接, 其余管道采用单面加衬圈焊接方式, 而不锈钢材质的管道焊接方式有两种:双面对称焊接和单面焊接。
4 配管完成后及时进行射线探伤等检查
配管完成后, 要求对所有对接焊口进行100%X射线探伤检查, 角焊缝进行100%着色检查, 全部采用TIG焊接工艺。
5 其他注意事项
(1) 严格按照图纸施工, 不允许随便改变管道的走向, 也不应在管道上焊接临时支撑物, 也不允许将管道当做引弧板。
(2) 在组对前要对管道内的清洁度进行检查, 特别注意含氧量≥21%的管道, 检查合格后方可施焊。
(3) 为防止运行期间冷箱结霜, 一定要保证管道外壁与冷箱骨架内壁的间距。
(4) 高温天气下施工时, 要采取防暑降温措施;低温下 (≤-5℃) 施工时, 要对管道进行预热后方可焊接。
总之, 在冷箱内施工时, 一定要把安全工作放在首位, 作业人员要养成良好的习惯, 不能随意扔焊丝头、料头等, 另外, 在焊接最后一道固定焊口时, 一定要选优秀的并擅长焊固定口的焊工来施焊, 以保证一次合格率。
摘要：以河南龙宇煤化工有限公司55000m3制氧设备的冷箱配管施工为例, 从大型空分冷箱施工配管的前期准备开始, 到相关人员考试、配管过程中的关键要点控制以及施工期间的安全等方面着手, 对安装人员在施工过程中应注意的若干问题进行了阐述, 对其他类似的工程有一定的借鉴意义。
关键词：空分单元,管道预制和焊接,管道安装,管道探伤
参考文献
[1] 《HTA5411-2001铝制空分设备安装焊接技术条件》.
[2] 《JB4730-94压力容器无损检测》.
[3] 《JB/T5902-2001空气分离设备氧气管道技术条件》.
[4] 《焊接手册》, 材料的焊接, 中国机械工程学会焊接学汇编, 机械工业出版社.
[5] 《熔焊原理级金属材料焊接》, 英若采, 机械工业出版社.