德國曼透平空壓機組無應力配管施工工藝

1、德國曼透平空壓機組無應力配管施工工藝德國曼透平空壓機組無應力配管施工工藝編制：胡晶編制：胡晶湖南省工業(yè)設備安裝有限公司四分公司湖南省工業(yè)設備安裝有限公司四分公司二二 O O 一四年十二月一四年十二月目目 錄錄一、主要內(nèi)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 .111一、主要內(nèi)容及適用范圍一、主要內(nèi)容及適用范圍本工藝是根據(jù)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

2、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(zhì)量及管道內(nèi)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運行時產(chǎn)生位移或振動，進而影響機器正常運轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)速為 4290r/min，按照規(guī)范要求，管道與機組連接前，應在自由狀態(tài)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(zhuǎn)速（r/min）平行度（mm）同心度（mm）30000.400.80300060000.150.5060000.100.

3、20相對于規(guī)范要求，曼透平公司對于不同規(guī)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、引用標準二、引用標準GB50235-2010 工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范GB/T20801-2006 壓力管

4、道規(guī)范 工業(yè)管道GB50184-2011 工業(yè)金屬管道工程質(zhì)量驗收規(guī)范GB50236-2011 現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范GB50683-2011 現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范SH3501-2011 石油化工有毒、可燃介質(zhì)鋼制管道工程施工及驗收規(guī)范曼透平公司相關技術要求2三、施工工藝過程三、施工工藝過程1 1、空壓機入口管道安裝、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：接空氣過濾器空壓機入口法蘭支架391J001支架391J002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

5、0.8mm。由于空壓機入口法蘭與設備口法蘭之間采用膨脹節(jié)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(nèi)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栓能夠自由穿過。1.4 調(diào)整手段：調(diào)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1.5.1 管道安裝前先對內(nèi)部進行噴砂處理，保證管道內(nèi)部清潔度；1.5.2 管道進行整體測量、預制，預留與空壓機的連接法蘭；1.5.3 支架及管道安裝，靠近空壓機入口側的支架 3

6、91J001（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。1.5.4 安裝入口法蘭：預先加工 16 根與法蘭連接螺栓等規(guī)格的長絲桿（長度約 450mm） ，用來調(diào)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(diào)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 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(diào)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。3圖 1-2 安裝長絲桿調(diào)整法蘭面間距、控制

7、焊接應力變形1.5.5 法蘭焊接：由于入口法蘭規(guī)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(nèi)、外側分別分成 40 段）對稱交錯焊接，先焊接法蘭內(nèi)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(diào)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(nèi)。1.5.6 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） ，通過調(diào)整支架 391J001 再次對法蘭面進行最終調(diào)整，確保法蘭面間距及同心度在要求范圍內(nèi)（如下圖 1-3） 。 圖 1-3 曼透平現(xiàn)場工程師對空壓機入口法蘭面進行最終

8、間距檢查42 2、汽輪機高壓過熱蒸汽配管、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：汽輪機、 為安裝焊口、 、 、 、 、 、 為預制焊口（最終組對管口）圖 2-1 汽輪機高壓過熱蒸汽管調(diào)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(tǒng)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。2.4 調(diào)整手段：利用千斤頂、定位頂絲及調(diào)整

9、彈簧支吊架。2.5 施工工藝2.5.1 施工工藝流程如下圖 2-2。5圖 2-2 汽輪機高壓過熱蒸汽管安裝施工工藝流程圖2.5.2 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(diào)整。管段焊口檢查合格，管內(nèi)用人工清理干凈達到要求機具材料技術交底圖紙資料管段預制安裝管段檢驗立管吊裝、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施工準備焊口檢驗合格管內(nèi)清潔干凈水平段與橫管段拼接立管段調(diào)整、與橫管段組對臨時性支吊架拆除調(diào)整彈簧吊架、可調(diào)支架5#由焊口兩名焊工對稱均勻焊接，控制焊接

10、變形復測調(diào)整機組同心度水平段與橫管段彈簧吊架、可調(diào)支架安裝機組同心度最終復測認可主進氣口管與汽輪機最終連接緊固管道吹掃合格確保清潔度62.5.3 安裝正式管道支吊架（廠房內(nèi)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(diào)整段（如圖 2-1）以外的管道臨時支架。 2.5.4 吊裝管口 15#（如圖 2-1）間立管，定位、拼接2.5.4.1 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(nèi)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；2.5.4.2 立管法蘭與

11、汽輪機連接法蘭之間的墊片厚度為 5mm，因而汽輪機法蘭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） ；2.5.4.3 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；2.5.4.4 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(nèi)（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5mm支架VPR01限位框架5t千斤頂導向螺栓5t千斤頂

12、4個方向頂絲定位汽輪機本體法蘭圖 2-4 立管找正示意圖72.5.4.5 立管段找正完成后將其支撐、固定牢固。2.5.5 調(diào)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。此管段的組對拼接是保證管線對汽輪機不產(chǎn)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：2.5.5.1 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(diào)整好組對焊口，確保管口四周間隙均勻和錯邊量符合規(guī)范要求；2.5.5.2 7#管口（如圖 2-1 中綠

13、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；2.5.5.3 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(diào)整至要求范圍內(nèi)；2.5.5.4 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(jiān)察焊接應力對汽輪機產(chǎn)生的徑向、軸向位移情況；2.5.5.5 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

14、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(jiān)視裝在汽輪機上的百分表讀數(shù)變化，如果以上三個方面的變化數(shù)值超出要求范圍必須停止焊接，分析查明原因，及時調(diào)整焊接位置、順序、時間和速度，進一步調(diào)整因焊接應力產(chǎn)生的變形，保證在焊接完成后各項值都在允許范圍內(nèi)，如下圖 2-5。圖 2-5 5#焊口對稱交叉焊接位置示意圖2.5.6 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(diào)8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

15、度用進行復檢（如下圖 2-6） ，如果不滿足要求則通過調(diào)整支架 VPR01、VPR02（位置如圖 2-1）以保證其在允許偏差內(nèi)。 圖 2-6 曼透平現(xiàn)場工程師對法蘭面平行度及同心度進行最終檢查2.5.7 管線與汽輪機的最終連接緊固：2.5.7.1 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(zhuǎn)子與氣缸之間，以便實時監(jiān)視螺栓緊固過程中對汽輪機產(chǎn)生的徑向、軸向及上下位移情況；2.5.7.2 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；2.5.7.3 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

16、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(tài)緊固） 。在螺栓緊固過程中須實時監(jiān)視百分表，如讀數(shù)超出范圍（位移值應小于 0.05mm）應停止緊固，分析應力方向，調(diào)整可調(diào)支架，消除應力后再繼續(xù)緊固，直到緊固完畢。2.5.8 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。2.5.9 管道吹掃：根據(jù)曼透平公司要求的吹管系數(shù) K=（吹管蒸汽流量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 3、

17、增壓機配管、增壓機配管93.1 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(diào)整的支架很少，因而是本裝置進行無應力配管調(diào)整難度系數(shù)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(diào)整手段：調(diào)整支吊架、連接法蘭、加熱冷卻變形及焊接應力控制。3.5 施工工藝 3.5.1 根據(jù)管道單線圖進行管道預制，預留管道的水平和垂直轉(zhuǎn)向點用于調(diào)整；3.

18、5.2 支吊架按設計圖紙制作、安裝就位；3.5.3 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(diào)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(diào)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(diào)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(guī)范要求，然后點焊牢固。3.5.4 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）焊口同樣的方式進行，并實時監(jiān)測法蘭面平行度及同心度。3.5

19、.5 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：3.5.5.1 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(nèi)壁比較干凈，但是在中和、鈍化的過程中出現(xiàn)了泛黃、返銹的現(xiàn)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(nèi)壁中和、鈍化的過程中出現(xiàn)了泛黃、返銹的現(xiàn)象3.5.5.2 通過查閱相關資料及借鑒經(jīng)驗，更改了化學清洗工藝，將幾根管道串聯(lián)密閉，10利用循環(huán)泵將酸洗液、中和液、鈍化液在管道中進行強制循環(huán)，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(nèi)壁與空氣結合再次發(fā)生氧化生銹，

20、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） 3.5.6 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(xiàn)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:3.5.6.1 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(zhuǎn)向位置進行局部加熱后自然冷卻（如下圖 3-3） ，用以調(diào)整法蘭面偏差，但此方法效果不明顯；后經(jīng)得曼透平公司現(xiàn)場工程師同意，將熱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。11圖 3-3 熱處理儀加熱彎頭轉(zhuǎn)向部位3.5.6.2