一、靜置設備的制作

 

石油化工企業建設項目中的靜置設備，一般均由建設單位或工程總承包公司的供應部門到石油化工設備制造廠訂貨加工，尤其是結構復雜、技術性高的第二類、第三類壓力容器的制造。

 

因為設備制造廠專業化水平，制造環境，檢驗手段，均優于施工現場，這樣能保證設備質量和加快建設速度。

隨著石油化工生產的發展,扣管機，大型設備越來越多，由于受到運輸條件的限制，超限的設備只能分段或分片運到現場，在施工現場再對這些半成品的設備進行拼裝、組對、焊接、檢驗、組裝成整體設備。結構簡單，大型設備如油罐、氣柜等均由施工企業現場建造。

 

各類靜置設備制造工作內容：

 

1、金屬容器制作

放樣號料、切割、坡口、壓頭卷弧、封頭錐形、蝶形、橢圓等制作，組對、焊接、內部附件制作，組裝，成品倒運堆放等。

 

2、塔器制作

放樣號料、切割、坡口、壓頭卷弧、橢圓封頭、錐體、裙座、降液板、受液板、支持板、塔器各部件制作組對、焊接、塔盤制作、成品倒運、堆放等。上述工作內容是篩板塔和浮閥塔的制造過程。填料塔內部制作內容為分配盤、柵板、噴淋管、吊柱制作、塔體制作組對等。

如果是不銹鋼塔，則焊縫須進行酸化、鈍化處理。

 

3、換熱器的制作

放樣號料、切割、坡口、壓頭卷弧、找圓、封頭制作、組對、焊接、管板、折流板、支撐板、防沖板、拉桿、頂距管、換熱管束的制作、裝配、成品倒運堆放等。

 

二、切割與焊接

 

1、切割

石油化工設備制作及安裝工程，常用的熱切割方法有四種：氧―燃氣切割、等離子切割、碳弧氣刨和激光切割。

 

2、焊接

焊接是通過適當的手段，使兩個分離的物體產生原子（分子）間結合而連成一體的連接方法，通過這種方法可以使金屬材料或非金屬材料牢固地連接在一起。

按照焊接過程中金屬所處的狀態及工藝的特點，可以將焊接方法分為熔化焊、壓力焊、釬焊三大類,金屬鋸床。

 

3、焊縫的分類

壓力容器各部分的焊縫分為A、B、C、D四類。A類焊縫指設備的縱向焊縫；B類焊縫指環向焊縫；C類焊縫指平焊法蘭與接管的焊縫；D類焊縫指設備接管與筒體的焊縫。

三、熱處理

 

（一）概述

 

1、熱處理的概念

把金屬加熱到給定溫度并保持一段時間，然后選定速度和方法使之冷卻以得到所需要的顯微組織和性能的操作工藝，被稱為熱處理。施工中的熱處理一般是指焊接接頭（熱影響區）的熱處理。焊接接頭（熱影響區）的熱處理的過程就是把焊接接頭均勻加熱到一定溫度、保溫，然后冷卻的過程。

 

2、熱處理的意義

焊接接頭的熱處理能防止焊接部位的脆性破壞、延遲裂紋、應力腐蝕和氫氣腐蝕等。經過正確的熱處理，可以使焊接殘余應力松弛，淬硬區軟化,滅火器維修設備，也可以改善組織，降低含氫量，提高耐腐蝕性、沖擊韌性，蠕變極限等。但如果焊接接頭熱處理不當，反而會使接頭的性能下降。

 

（二）焊前預熱

 

預熱是焊接時一項重大工藝措施，尤其是焊接厚工件。對焊件進行焊前預熱，可防止或減少應力的產生。對于焊接某些重要結構，如高壓厚壁容器或塑性較差以及淬火傾向很強的焊件，一般都要進行焊前預熱，以防止焊接過程中產生裂紋。預熱的作用在于減少焊縫金屬與母材間的溫度差，即提高焊接接頭初始溫度，從而減少收縮應力，降低焊縫冷卻速度，控制鋼材的組織轉變，避免在熱影響區中形成脆性馬氏體，減輕局部硬化，改善焊縫質量。因為預熱有利于排氣、排渣，故可減少氣孔、夾渣等缺陷。

焊件是否需要預熱以及預熱溫度是多少，應根據鋼板的化學成分、板厚，容器的結構剛性、焊接形式、焊接方法和焊接材料以及環境溫度等因素綜合考慮。

 

（三）焊后熱處理

 

1、焊接殘余應力是由于焊接引起焊件不均勻的溫度分布，焊縫金屬的熱脹冷縮等原因造成的，所以伴隨焊接施工必然會產生殘余應力。

消除殘余應力的最通用的方法是高溫回火，即將焊件放在熱處理爐內加熱到一定溫度和保溫一定時間，利用材料在高溫下屈服極限的降低，使內應力高的地方產生塑性流動，彈性變形逐漸減少，塑性變形逐漸增加而使應力降低。

焊后熱處理對金屬抗拉強度、蠕變極限的影響與熱處理的溫度和保溫時間有關。焊后熱處理對焊縫金屬沖擊韌性的影響隨鋼種不同而不同。

 

2、熱處理方法的選擇

焊后熱處理一般選用單一高溫回火或正火加高溫回火處理。對于氣焊焊口采用正火加高溫回火熱處理。這是因為氣焊的焊縫及熱影響區的晶粒粗大，需要細化晶粒，故采用正火處理。然而單一的正火不能消除殘余應力，故需再加高溫回火以消除應力。單一的中溫回火只適用于工地拼裝的大型普通低碳鋼容器的組裝焊接，其目的是為了達到部分消除殘余應力和去氫。絕大多數場合是選用單一的高溫回火。熱處理的加熱和冷卻不宜過快，力求內外壁均勻。

 

3、焊后熱處理的加熱方法

⑴感應加熱。鋼材在交變磁場中產生感應電勢，因渦流和磁滯的作用使鋼材發熱，即感應加熱?，F在工程上多采用設備簡單的工頻感應加熱。

⑵輻射加熱。輻射加熱由熱源把熱量輻射到金屬表面，再由金屬表面把熱量向其他方向傳導。所以,烘干機，輻射加熱時金屬內外壁溫度差別大，其加熱效果較感應加熱為差。輻射加熱常用火焰加熱法、電阻爐加熱法、紅外線加熱法。

 

（四）整體熱處理

整體熱處理是為了消除焊接產生的應力，穩定各種幾何尺寸，改變焊接金相組織，提高金屬的韌性和抗應力能力，阻止裂紋的產生。由于焊接時局部加熱，焊接金屬的金相組織的變化而引起內應力，另外焊縫應力分布已比較復雜，同時金屬也產生內應力。為了消除殘余應力和減輕焊縫附近金相組織的局部硬化，改善焊縫的機械性能，采用整體熱處理方法。如球罐組裝焊接后，采用整體熱處理的方法有兩種：一是內燃法，一是電加熱法。

 

（五）設備焊縫熱處理

現場組裝設備的焊縫熱處理，應符合產品合格證書中提供的條件和圖紙的要求與GB150-89“鋼制壓力容器”和GB50236-98“現場設備、工藝管道焊接工程施工及驗收規范”的有關規定。

 

1、容器及其受壓元件符合下列條件之一者，應進行熱處理。

 

A、B類焊縫，各處的母材名義厚度符合下列條件者：

⑴碳素鋼厚度大于34mm

⑵Q345R厚度大于30mm

⑶15MnVR厚度大于28mm

⑷任意厚度的其它低合金鋼對于不同厚度的A、B類焊縫，上述所指厚度按薄者考慮；對于不同類鋼種相焊的A、B類焊縫，按熱處理要求的鋼種確定。

 

2、冷形成和中溫形成圓筒厚度符合以下條件者：

⑴碳素鋼、Q345R的名義厚度不大于或小于設計內徑D的3%；

⑵其它低合金鋼的名義厚度不大于或小于設計內徑D的2.5%。

 

3、圖紙注明有應力腐蝕的容器。

 

4、圖紙注明盛裝毒性為極度危險或高度危害介質的容器

 

5、有防腐要求的奧氏體不銹鋼及復合鋼板制作容器的表面，應進行酸洗、鈍化處理。

 

6、根據所制訂的工藝規程，需要焊后進行消氫處理的容器，如果焊后隨即進行消除殘余應力的熱處理時，則可免作消氫處理。

 

四、壓力試驗和氣密試驗

設備的壓力試驗和氣密試驗是指在安裝現場進行的試驗。

 

1、對在制造廠已作過耐壓試驗且有完整的證明文件的設備，安裝前可不作耐壓試驗。但對于法蘭連接的設備及列管換熱器等，在運輸過程中容易引起泄露者，應在設計壓力下用氣壓或液壓檢測其嚴密性。

 

2、對于現場組裝的設備應在無損檢驗后，進行壓力試驗。

 

五、無損探傷檢驗

 

石油化工裝置安裝工程中，大量的工藝管道、各種油罐、球罐、氣柜和在現場制造的非標準設備都要通過焊接工藝來完成，為保證這些焊縫的質量，避免在生產運行中釀成重大事故，必須按照施工技術驗收規范或設計要求，進行焊縫的無損探傷檢驗。

常用的無損探傷技術有射線探傷、超聲波探傷、磁粉探傷。其中以x 射線探傷便于在任何場合進行，且能提供可靠的原始資料作為技術檔案保存，雖然其費用較高，已成為安裝施工中必不可少的工序，也是安裝工程預算中主要的項目。

 

（一） 射線探傷（代號RT）

射線探傷一般指的是x射線和r射線兩種。經過幾十年的發展，射線探傷已經是一門比較成熟的無損檢測技術，它與超聲波探傷、磁粉探傷、液體滲透探傷和渦流探傷并列為無損檢測的五大常用技術。

由于射線探傷比較直觀，對缺陷的尺寸和性質判斷比較容易，并且有射線照相作為原始檔案資料長期保存，所以x射線探傷已成為現代各工業部門廣泛采用的一種檢測手段。

 

（二） 超聲波探傷（代號UT）

超聲波探傷由于可探測的厚度大、成本低、速度快、對人體無害以及對危害較大的平面型缺陷的探傷靈敏度高等優點而獲得廣泛應用。

 

（三） 磁粉探傷（代號 MT）

磁粉探傷的發展和運用比較廣，被廣泛應用于探測鐵磁材料，如鋼鐵的表面和近表面缺陷（裂紋、析迭、夾層、夾雜物及氣孔）

磁粉探傷一般用在壓力容器及鍋爐制造，化工、電力、造船、航空工業部門重要的零部件表面和近表面的質量檢驗。

 

（四） 液體滲透探傷（代號PT）

液體滲透探傷是一種最古老的探傷技術。它的最早技術是以油-白色粉末為基礎的探傷技術，廣泛地應用于檢驗鋼鐵零件的質量，特別在鐵道系統應用更為廣泛。

滲透探傷可以檢測在工件表面開口的裂紋、疏松、針孔等缺陷，而對埋藏在工作表面以下的缺陷不能有效的被檢測。

在現代工業探傷中應用的液體滲透探傷分為兩大類：即熒光滲透探傷和著色滲透探傷。隨著化學工業的發展，這兩種滲透探傷技術已日益完善，基本上具有同等的檢測效果，被廣泛應用于機械、航空、儀表、壓力容器和現代工業的各個領域。

 

（五） 無損探傷范圍

1、射線探傷或超聲波探傷的檢查范圍。容器中的A類和B類焊縫，凡符合下列條件之一者均可采用射線和超聲波探傷。

⑴須采用圖紙規定的探傷方法，進行100%射線或超聲波探傷檢查。

⑵名義厚度大于38mm的碳素鋼、名義厚度大于30mm的16MnR鋼制容器。

⑶名義厚度大于25mm的15MnR和奧氏體不銹鋼制容器。

⑷材料標準抗拉強度大于540Mpa的鋼制容器。

⑸名義厚度大于16mm的12CrMo、15CrMo鋼制容器；其他任意厚度的Cr-Mo、低合金鋼制容器。

⑹進行氣壓試驗的容器。

⑺圖紙注意盛裝毒性為極度危害和高度危害介質的容器。

⑻嵌入式接管與圓筒或封頭對接的A類焊縫。

⑼如必須在焊縫上開孔，則被開孔中心兩側各不少于1.5倍開孔直徑范圍內的焊縫。

⑽凡被補強圈、支架、墊板、內件等所覆蓋的焊縫。

⑾多層包扎壓力容器內筒的A類容器。

⑿熱套壓力容器各單層圓筒的A類焊縫。

 

2、圖樣標明盛裝易燃、毒性為中度危害介質的容器，其焊縫的探傷長度由設計者根據介質的特性、容器的安裝位置在圖樣上予以確定。

 

3、除上述規定以外的A類及B類焊縫，允許作局部探傷檢查。探傷方法按圖紙規定，檢查長度不得少于各條焊縫長度的20%，且不小于250mm，局部探傷檢查應優先選擇T形接頭部位。

 

4、對以下幾種情況的焊縫表面應進行磁粉或滲透探傷檢查：

⑴凡屬材料標準抗拉強度大于540Mpa的鋼制容器和名義厚度大于16mm的12CrMo、15CrMo鋼制容器；其他任意厚度的Cr-Mo低合金鋼鋼制容器上的C類和D類焊縫。

⑵層板材料標準抗拉強度大于540Mpa的多層包扎壓力容器的層板C類焊縫,多功能鎖管機。

⑶堆焊表面

⑷復合鋼板的復合層焊縫

⑸標準抗拉強度大于540Mpa的材料及Cr-Mo低合金鋼經火焰切割的坡口表面，以及該容器缺陷修磨或補焊處的表面、卡具和拉筋等拆除處的焊縫表面。

 

（六） 探傷標準

 

1、焊縫的射線探傷按GB3323-87“鋼熔化焊對接接頭射線照相和質量分級”進行，其檢查結果對100%探傷的A類、B類焊縫，Ⅱ級為合格；對局部探傷的A類及B類焊縫，Ⅲ級為合格。

 

2、焊縫的超聲波探傷按JB1152-81“鍋爐和鋼制壓力容器對接焊縫超聲波探傷”進行，其檢查結果對100%探傷的A類、B類焊縫，Ⅰ級為合格；對局部探傷的A類及B類焊縫，Ⅱ級為合格。

 

3、磁粉探傷按JB3965-85“鋼制壓力容器磁粉探傷”進行。

 

4、滲透探傷包括著色法和熒光法。按GB150-89附錄H“鋼制壓力容器滲透探傷”進行。

 

（七） 重復檢查

 

1、經射線或超聲波探傷的焊縫，如發現有不允許的缺陷，應在缺陷清除干凈后進行補焊，并對該部分采用原探傷方法重新檢查，直至合格。

 

2、進行局部探傷的焊縫，發現有不允許的缺陷時應在該缺陷兩端的延伸部位增加檢查長度，增加的長度為該焊縫的100%，且不小于250 mm。若還有不允許的缺陷時，則對該焊縫做100%探傷檢查。

 

3、磁粉探傷與滲透探傷發現的缺陷，應按GB-150-89的有關規定進行修磨或補焊，并對該部分采用原探傷方法重新檢查，直至合格。

 

六、設備脫脂、酸洗、鈍化、預膜

在設備的安裝施工中，根據系統的設計要求，往往需要特殊的清潔要求，如忌油、忌污等，這就要對設備的內表面進行一些特殊處理，包括設備的脫脂、酸洗、鈍化和預膜處理。

 

（一） 設備脫脂

在石油化工工程建設中的石油設備、輸送、貯存的物料遇油脂等有機物可能發生燃燒或爆炸者；油脂等有機物能與輸送、貯存的物料相混合并能改變物料的使用特性者；對產品純度質量有影響的；以及由于酸洗，須進行脫脂處理等，必須根據設計要求，按規范要求進行脫脂。

 

脫脂方法

靜止設備應在強度試驗合格后進行設備的脫脂?？筛鶕佑|介質、結構和油污程度采用下列方法：擦拭法、噴淋法、灌浸法、循環法、槽浸法。

機器的脫脂，機器凡與忌油介質接觸或可能接觸的部件，在投產前必須進行脫脂，但應按有關規程完成機體安裝找正、調整各部間隙等工作，然后解體脫脂

 

（二）酸洗和鈍化

 

1、酸洗的要求

在施工中，對設備內壁有特殊清潔要求的，應進行酸洗。酸洗常用槽侵法和系統循環法進行。酸洗液一般由鹽酸加上一定量的表面活性劑組成。

 

2、鈍化

酸洗后的設備，必須迅速進行鈍化。鈍化系指用提高PH值而不產生氫氧化鐵沉淀的溶液中和酸侵期間有可能吸附于內壁生成的鐵銹，從而在內壁表面形成鈍化薄膜。鈍化結束后要用偏堿的水沖洗，保護鈍化膜，以防設備在空氣中再次銹蝕。通常鈍化液采用亞硝酸鈉溶液。酸洗、中和和鈍化的過程是一個連續循環的過程。

 

（三）預膜

 

預膜即化學轉化膜，是金屬表面防護層的一種類型。特別是酸洗和鈍化合格后的設備，可利用預膜的方法加以防護。隨著科學技術的提高，在工程中應用預膜這種新工藝來保護金屬表面將越來越廣泛。