合成工艺安装方案.docx

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合成工艺安装方案

合成工艺安装方案

一、工程概况

本工程为年产18万吨合成氨、30万吨大颗粒尿素项目，由中国五环化学工程公司设计，其中，合成氨装置由我公司承建，净化联合厂房、精脱硫、氨合成、合成气压缩、冷冻五工段共计管道延长米约6600米。

本方案为该五工段工艺管道的施工依据，根据施工图统计，具体工作量如下：

序号

名称

规格

材质

单位

数量

1

无缝钢管

DN300以上

SA106GrB

米

184

2

无缝钢管

DN100-DN300

SA106GrB

米

368

3

无缝钢管

DN100以下

SA106GrB

米

255

4

无缝钢管

DN100-DN300

SA312TP321H

米

47

5

无缝钢管

DN100以下

SA312TP321H

米

7

6

无缝钢管

DN300以上

SA333Gr1

米

15

7

无缝钢管

DN100-DN300

SA333Gr1

米

239

8

无缝钢管

DN100以下

SA333Gr1

米

324

9

无缝钢管

DN300以上

SA335P11

米

75

10

无缝钢管

DN100-DN300

SA335P11

米

92

11

无缝钢管

DN100以下

SA335P11

米

26

12

无缝钢管

DN100以下

A312TP304

米

15

13

无缝钢管

DN300以上

20#

米

729

14

无缝钢管

DN100-DN300

20#

米

1174

15

无缝钢管

DN100以下

20#

米

1962

序号

名称

规格

材质

单位

数量

16

无缝钢管

DN100以上

16Mn

米

125

17

无缝钢管

DN100以下

16Mn

米

300

18

无缝钢管

DN100以上

15CrMo

米

150

19

无缝钢管

DN100以下

15CrMo

米

71

20

无缝钢管

DN100以上

Q235－A

米

690

21

无缝钢管

DN100以下

Q235－A

米

6

22

高压管道

米

550

23

阀门

台

306

24

管件

件

1889

二、编制依据

2.1《工业金属管道工程施工及验规范》（GB50235－97）

2.2《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GB50236－98）

2.3《工业安装工程质量检验评定统一标准》GB50252－94

2.4《工业金属管道工程质量检验评定标准》GB50184－93

2.5中国五环化学工程公司提供的施工图

2.6中化三建1830（F标段）施工组织设计

三、安装工艺程序

四、工程特点：

4.1工艺流程简述：

氨合成工段：

由甲烷化来的新鲜气40℃，3.15Mpa（A），同冷交换器

出口循环器混合，气体一次入塔保护外壳，出塔后经塔外换热器预热和层间换热器，被反应气加热后进入第一床反应，反应后气体经冷激再进入第二床反映，反映后气体经层间换热器，被反应气加热后进入第三床反应，最后的反应气经下部换热器换热后出塔进入废热回锅炉。

反应气经废热锅炉和塔外换热器回收热量后去水冷器，再入冷交换气换冷后分别进入一、二级氨冷器。

气体经冷却分氨后，入交换器回收冷量，再与压缩来的新鲜气汇合重复上述循环。

合成气压缩工段：

来自甲烷化工段的合成气，温度40℃，压力3.1Mpa

（A），入合成气压缩机进口，经2级压缩，合成气压力升至13.6Mpa（A），与来自合成工段的循环气混合后，入合成气压缩机循环段进口，经1级压缩，压力升至15.0Mpa（A），送氨合成工段。

冷冻工段：

来自氨合成工段和脱碳工段的气氨，温度－15℃，压力约

0.43Mpa（A），混合后，进氨压缩机高压段入口。

出高压段气氨压力压力0.43Mpa（A），混合后进压缩机高压段入口。

出高压段气氨压力1.8Mpa（A），经冷凝器冷凝后进入贮氨器。

来自氨合成工段的产品液氨，温度约－10℃，在液氨加热器中与来自

氨贮槽的冷冻液氨（温度40℃）换热后温度升至30℃，压力约2.5Mpa，送尿素装置。

出液氨加热器的冷冻液氨，温度约0℃，送氨合成工段和脱碳工段循环使用。

4.2安装工程特点：

工艺流程复杂，介质具有腐蚀性，且各种反应均处在高温、高压的

条件下。

其中，最低温度是来自氨合成工段和脱碳工段的气氨温度-15℃，最高压力是合成气压缩工段合成气压缩机出口的合成气压力15.0MPa（A）。

焊接工艺复杂，由于工艺要求较高，焊接母材大多为美标材料。

含合

金元素较高极易产生热裂纹、冷裂纹，且焊后热处理较难控制。

材料管理复杂，工艺管材分类多、阀门分类多、管件分类多，焊接材料分类多，所以就要求作好细致的材料管理工作，并在施工过程作好准确的材料收发台帐。

4.3氨合成、合成气压缩、冷冻三工段的施工正处于冬春季节，晋城市地处黄土高原，太行山腹地，冬季气候较为寒冷，春季又较干燥，且风沙大，这些都给工程施工带来很大的困难，因此克服严寒，创造有利施工条件是提高工程质量，保证工期的重要保障。

五、管道预制及安装

5.1施工前准备

5.1.1《焊接工艺评定》经审核认可，并编制《焊接工艺规程》；

5.1.2本方案经批准认可；

5.1.3施工图纸业经会审；

5.1.4施工机具满足施工需要；

5.1.5三通已基本具备，预制场地已施工完毕；

5.1.6所有人员经过三级安全教育并具备入厂资格。

5.2管材的检验

5.2.1每批管子必须具有制造厂的质量证明书，其质量不得低于国家现行标准的规定。

5.2.2对所有进入现场的管子进行外观检查，其表面应无裂纹、结疤、麻点、夹杂物、折皱、重皮、划痕、严重锈蚀、整体变形及弯曲等。

5.2.3合金钢管道进场后应采用光谱分析对材料成份进行复查，并做好标记。

5.2.4所有管子的标记、代号、色带应清晰可见，并和说明书一致。

5.2.5所有管子均应分材质、等级、管径架空堆放，如有仓库，须通风良好，温度适宜，管子并配有铭牌标识。

5.2.6设材建立收发台帐及记录。

5.3阀门检验

5.3.1阀门型号、规格、铭牌、压力等级等符合图纸设计要求。

外部和可见的内部表面、螺纹、密封面应无损伤、锈蚀现象，安全阀的铅封良好。

5.3.2铸造阀体应无砂眼、缩孔、气孔、裂纹等有害缺陷，锻件应无裂纹、折皱、重皮、锈蚀、凹陷等，如有疑问，进行无损检验。

5.3.3作试压平台，对阀门进行水压试验。

5.3.4设计压力小于或等于1MPa，且设计温度为-29～186℃的阀门应按每批同制造厂、同规格、同型号抽查10%，但不得少于1个。

5.3.5其余阀门逐个进行水压试验，阀门试验压力为公称压力的1.5倍。

试验时间不得少于5分钟，以壳体填料无渗漏为合格，密封试验宜以公称压力进行，以阀瓣密封面不漏为合格。

5.3.6阀门试验作记录。

5.3.7试验合格的阀门应作标记加以区分，并应及时排尽内部积水并吹干，作防锈蚀措施。

5.3.8阀门分等级、规格、型号堆放，收发有台帐，使用有记录。

5.3.9安全阀的调试应由具有调试资格的单位调试，并作调试记录。

5.4管件检验

5.4.1所有管件均应作外观检查，不得有裂纹、砂眼、破损、变形等缺陷。

5.4.2对管件的几何尺寸进行检查，应符合施工图要求及执行标准。

5.4.3重点检查高压管件密封面的精度，不得有影响密封的缺陷。

5.4.4对合金钢管件应采用成份光谱分析或其它方法进行复查，同时做好标记。

5.4.5管件按类别、等级、材质、规格存放于半成品库中，收发有台帐，使用有记录。

5.4.6各类管件要制作铭牌加以区分。

5.5紧固件的检验

5.5.1紧固件须持有质量等级证明书（质量等级不得低于设计要求）方可进入现场。

5.5.2紧固件的表面无锈蚀、裂纹、断口等缺不得陷。

5.5.3螺柱、螺母配合良好，螺纹长度，丝扣加工粗糙度符合所执行的标准。

5.5.4高压、合金钢紧固件应作材料成份光谱检验，抽检比例：

每批螺柱的10%。

5.6管子加工

5.6.1管子切割前应移植原有标记。

5.6.215GrMo、16Mn、20#、Q235－A采用氧-乙炔或砂轮机切割。

5.6.30Gr18Ni9采用等离子切割机或砂轮切割机切割,切割所使用砂轮片不能碳钢、不锈钢混用。

5.6.4切割后的切口要平整，管口内部使用磨头式砂轮机清理氧化渣，直至露出金属光泽；用角向磨光机清理切口表面，直至露出金属光泽。

5.6.5加工坡口型式如下：

管子壁厚

坡口名称

图示

坡口尺寸

δ≤3mm

I型坡口

0～2.5

3mm＜δ≤26mm

V型坡口

间隙0～3钝边0～3

坡口角度：

55°～65°

12mm＜δ≤60mm

X型坡口

间隙0～3钝边0～3

坡口角度：

55°～65°

5.6.6使用角向磨光机加工坡口后的管口端面倾斜偏差Δ（如图）不应大于管子外径的1%且不得超过3mm。

Δ

5.6.7管子坡口加工合格后，管口使用特制封头加以封闭。

组对安装时方可拆除。

5.7材料的保管、发放

5.7.1用彩钢板搭设半成品库、钢材库及焊条二级库，库内使用通风良好，温度适宜。

5.7.2经检验合格的管材、阀门、管件、紧固件等应架空分类别、规格、材质、压力等级分别摆放，且各类材料须挂铭牌标识。

5.7.30Gr18Ni9的各类材料单独存放，严禁与其它材料混放。

5.7.4建立材料收发台帐，应根据当天的使用量填写限额领料单领料，如有剩余，及时缴库。

5.8管道预制

5.8.1确认管内无异物时方可使管子上预制平台。

5.8.2确认管口周围无油污、锈蚀等异物存在方可组对。

5.8.3当DN＞400时，制作对口专用工具。

5.8.4对口使用的夹具等与管材应是同等材质，拆除时严禁掰、砸，火焰切割时不得伤及母材，所有焊点处打磨平整。

5.8.5对壁厚相同的管子、管件组对时内壁平齐,内壁错边量小于壁厚的10%,且小于2mm。

5.8.6不等厚管子，管件组对时，内壁错边量超过管壁厚的10%或大于2mm时，按下图修磨较厚的管端；修磨坡口不大于30°。

5.8.7焊接钢管组对时，管纵缝应相互错开，且不得将纵缝置于管顶或管底应力集中之部位。

5.8.8管道组对、预制按下列程序进行：

5.8.9充分考虑现场条件及环境后，确定预制深度和预留口位置，留有余量，以便安装。

各仪表一次元件及导淋预制安装完毕。

5.8.100Cr18Ni9钢材不允许直接组对于碳钢平台之上，之间使用橡胶皮垫或木板与钢平台隔离后方可预制。

5.8.11自由管端和封闭管端的加工尺寸充许偏差应符合下表：

单位:

mm

项目

允许偏差

自由管段

封闭管段

长度

±10

±1.5

法兰面与管子中心垂直度

DN＜100

0.5

0.5

100≤DN≤300

1.0

1.0

DN＞300

2.0

2.0

法兰螺栓孔对称水平度

±1.6

±1.6

5.9焊接

5.9.1本工程焊接母材化学成分分列如下表:

牌号

化学成分（质量分数）（%）

C

Si

Mn

P

S

Ni

Cr

Cn

Mo

20#

0.17~0.23

0.17~0.37

0.35~0.65

≤0.035

≤0.035

≤0.03

≤0.25

≤0.25

—

Q235-A

0.14~0.22

≯0.3

0.3~0.65

≤1.45

≤0.05

—

—

—

—

16Mn

0.12~0.2

0.2~0.55

1.2~1.6

≤0.045

≤0.045

—

—

—

—

15CrMo

0.12~0.18

0.17~0.37

0.4~0.7

—

—

—

0.8~1.10

—

0.4~0.55

0Cr18Ni9

≤0.07

≤1.00

≤2.00

≤0.035

≤0.03

8~11

17~19

—

—

5.9.2根据母材特性选用焊条焊丝如下：

母材类型

焊条

焊丝

型号

牌号

20#、SA106CrB

E4303

J427

H08A

16Mn、SA333Cr1

E5003

J507

H10MnSi

15CrMo、SA335P11

E5515-B2

R307

H13CrMoA

0Cr18Ni9、A312TP304

SA312TP321H

E308-16

A107/A132

H00Cr21Ni10

20+15CrMo

E5515-B2

R307

H13CrMoA

20+0Cr18Ni9

E308-16

A107

H00Cr21Ni10

0C18Ni9+15CrMo

E2-26-21-16

A402

H00Cr21Ni10

5.9.315CrMo、0Cr18Ni9将作为焊接重要控制点。

5.9.4焊接方法：

氩电联焊

5.9.5焊前准备

所有焊工必须持证作业，合格证项目能满足于本工程使用且在有效期之内。

焊接工艺规程制定，且经单位技术负责人批准。

焊口周围的氧化铁、水、锈、油等杂质已经清理干净。

焊条、焊丝包装完好，产品说明书、合格证明书和质量保证书齐全。

5.9.615GrMo管道焊接：

15GrMo合金元素含量高，淬硬性倾向大，焊接拘束度大，冷却速度快，易产生冷裂纹。

15GrMo管道壁厚δ≥10时须预热，预热温度控制在150～250℃。

焊缝中氢的含量增大亦会导致冷裂纹，所以焊口周围严禁有锈、水、油等杂质存在。

焊条经确认烘干后方可使用，焊工必须配备焊条保温筒。

避免在风、雪及潮湿天气中施工，如无可避免时需采取措施，如挡风以创造焊接环境方可施工。

焊趾应圆滑过渡，严禁错边、咬边。

焊接一次性完成，中间不得中断，如发生，则重新进行层间预热，并确认无裂纹时方可继续焊接。

过大焊接热输入，会增加焊接应力和变形，热影响区过热程度大，晶粒组合、晶界的结合能力降低，从而增大热裂纹的可能，因而焊接时在保证焊透，熔合的状况下宜采用较小的焊接热输入，采用多道焊和窄焊道，不摆动或小幅度摆动电弧。

焊后需作热处理，热处理曲线如下（δ＞10㎜）：

700℃1h700℃

1.5h1.5h

400℃400℃

环境温度环境温度

严格按热处理曲线图进行焊口热处理,当温度降至400℃以下时可自然冷却。

焊前预热范围，应以焊缝中心为基准，每侧不应小于焊件厚度的3倍；焊后热处理范围：

每侧不小于焊缝宽度的3倍。

使用过程温控柜控制温度,测温热电偶当DN>300mm时6点环形均布，当DN≤300mm时4点环形均布。

焊缝检验合格之后焊缝应作硬度测试，其焊缝硬度不应大于母材硬度的125%。

检测比例3点/道焊口。

5.9.80Cr18Ni9焊接：

严禁在母材表面引弧或收弧。

焊缝背面充氩保护以保证焊缝成型。

严禁0Cr18Ni9材料与含有氯离子的溶液或其它物品接触。

对0Cr18Ni9焊缝表面进行酸洗，以消除氧化物，且用清水冲洗干净后，进行钝化处理。

0Cr18Ni9不能用大焊接热输入，一般焊接热输入比碳钢低20%～30%，采用小电流、短弧焊和窄焊道快速焊以减小热输入。

在保证焊透和熔合良好的条件下，用小电流快速焊，手工电弧焊平焊时，弧长控制在2～3mm。

直线焊不作横向摆动，减少熔池热量。

多层焊时，层间温度不宜过高，可待冷到60℃（或采取急冷措施）以下再清渣和飞溅物，然后再焊，层数不宜过多，每层焊缝接头相互错开，焊缝收弧一定要填满弧坑。

0Cr18Ni9焊接时的电流、电压可以参见下表：

焊条直径

平均焊接电流/A

最高电弧电压/V

2.5

65～80

24

3.2

90～110

25

4.0

120～140

26

TIG焊时的氩气流量控制在10～30L/min，纯度在99.96%以上，流量过小保护不良，过大出现紊流，保护也不良，电弧不稳，焊接时风速应小于2m/s，否则使用特制的焊接工作棚挡风。

5.9.9焊缝表面成形良好，无飞溅、咬边、未焊透等缺陷存在。

5.9.10焊缝距支、吊架净距不小于100mm。

5.9.11直管段上的两对接焊口中心面间距离，当公称直径大于或等于150mm，不应小于150mm，当公称直径小于150mm，不应小于管子的外径。

5.9.12管子焊接时，管口封堵，以防穿堂风。

5.9.13严禁在坡口之外的母材表面引弧，试电流施焊过程中保证起弧和收弧处的质量，收弧时应将弧坑填满。

5.9.14所有焊工的焊件必须有相应焊工的钢印号或其它标记。

5.9.15不锈钢坡口两侧各100mm范围内应涂白垩粉，防上飞溅物损伤母材。

5.9.16点固焊时应由合格焊工完成，所用的焊接材料和工艺同正式焊缝一样。

尺寸见下表：

单位mm

焊件厚度

焊缝高度

焊缝长度

间距

≤4

＜4

5～10

50～100

＞4

≤0.7s且≤6

10～30

100～300

5.9.17管道焊缝的检验

管道焊缝的无损检测应及时进行。

抽样检验时，应对每一焊工所焊焊缝按规定的比例进行抽查，检验位置应由施工单位和建设单位（监理单位）的质检人员共同确定。

焊缝射线照相比例依据中国五环化学工程公司（设计院）材控专业相关规定进行。

当检验发现焊缝缺陷超出规范规定时，必须进行返修，焊缝返修后应按原规定方法进行检验。

同时还应采用原规定方法按下列规定进一步检验。

1>每出现一道不合格焊缝应再检验两道该焊工所焊的同一批焊缝。

2>当这两道焊缝均合格时，应认为检验所代表的这一批焊缝合格。

3>当这两道焊缝又出现不合格时，每道不合格焊缝应再检验两道该焊工的同一批焊缝。

4>当再次检验的焊缝均合格时，可认为其所代表的这一批焊缝合格。

5>当再次检验又出现不合格时，应对该焊工所焊的同一批焊缝全部进行检验。

5.9.18产生焊接缺陷的主要因素：

类别

名称

材料因素

结构因素

工艺因素

冷裂纹

氢致裂纹

钢中的C或合金元素含量增高，使淬硬倾向大。

焊接材料中的含氢量高

a.焊缝附近的刚度较大。

b.焊缝布置在应力集中区。

c.坡口型式不合适。

a.接头熔合区附近的冷却时间（800～500℃）小于出现铁素体800～500℃临界冷却时间，线能量过小。

b.未使用低氢焊条。

c.焊接材料未烘干，焊口表面有水分，油污及铁锈。

d.焊后未进行保温处理。

淬火裂纹

钢中的C或合金元素含量增高，使淬硬倾向增大。

a.对冷裂倾向较大原材料，其预热温度未作相应的提高。

b.焊后未立即进行高温回火。

c.焊条选择不合适。

再热裂纹

再热裂纹

a.焊接材料的强强度过高。

b.母材中Cr、Mo、V、B、S、P、Cu、Nb、Ti的含量较高。

c.热影响区粗晶区域的组织未得到改善

a.结构设计不合理造成应力集中。

坡口型式不合适导致较大的拘束应力。

a.回火温度不够，持续时间过长。

b.焊趾处形成咬边而导致应力集中。

c.焊接次序不对使焊接应力增大。

d.焊缝余高导致近缝区的应力集中。

气孔

气孔

a.熔渣的氧化性增大时，由CO引起的气孔的倾向增加；当熔渣的还原性增大时，则氢气孔的倾向增加。

c.焊接或焊接材料不清洁。

焊条偏心，药皮脱落。

仰焊、横焊易产生气孔。

a.当弧功率不变，焊接速度增大时，增加了产生气孔的倾向

b.电弧电压太高（电弧过长）

c.焊条在使用前未进行烘干。

d.使用交流电原易产生气孔

e.TIG焊，氩气流量不合适

夹渣

夹渣

焊条脱氧、脱硫效果不好。

在原材料的夹杂中含硫量较高及硫的偏析程度较大。

立焊、仰焊易产生夹渣。

a.电流大小不合适，熔池搅动不足。

b.焊条药皮成块脱落。

c.多层焊时层间清渣不够。

d.操作不当。

未熔合

未熔合

————

————

a.焊接电流小或焊接速度快。

坡口或焊道有氧化皮、熔渣氧化物等高熔点物质。

操作不当。

未焊透

未焊透

焊条偏心

坡口角度太小，钝边太厚，间隙太小。

焊接电流小或焊接快。

焊条角度不对或运条方法不当。

电弧太长或电弧偏吹。

形状缺陷

咬边

————

立焊、仰焊时易产生咬边

a.焊接电流过大或焊接速度太慢。

b.在立焊、横焊和角焊时，电弧太长。

c.焊条角度和摆动不正确或运条不当。

焊熘

————

坡口太小

焊接参数不当，电压过低，焊速不合适。

焊条角度不对或电极未对准焊缝。

运条不正确。

烧穿凹陷

————

a.坡口间隙过大。

b.薄壁管的焊接易产生烧穿和凹陷。

电流过大，焊速太慢。

错边

————

————

装配不正确

焊接夹具质量不高

5.10焊条、焊丝的保管与存放

5.10.1所有焊条、焊丝应具有出厂证明，产品质量证书，产品合格证，质量等级不得低于现行国家标准。

5.10.2焊条的包装良好。

5.10.3设立二级库，库中干燥，室温控制在10~25℃，相对湿度<50%。

整洁且通风良好。

5.10.4焊条不充许直接堆放在地上，应放在离地面和墙壁各不小于300mm的架子上以保护空气流通。

5.10.5焊条应按类别型号、规格、批次、产地、入库时间等分类存放并有明显标记，避免混乱。

5.10.6焊条装卸时，轻拿轻放，以免焊条受损。

5.10.7定期检查，发现有受潮、污损等应及时处理。

5.10.8建立严格的发放记录。

5.10.9焊条的烘干参见下表：

焊条类型/牌号

药皮

类型

烘干温度℃

时间

min

烘后允许存放时间/h

E4303/J427

钛钙型

350

60

8

E5003/J507

钛钙型

350

60

4

E5515-B2/R307

低氢钠型

350

60

2

E308-16/A107

钛钙型

350

60

4

5.10.10在领用和烘干时，必须核查其牌号、型号、规格。

5.10.11不同类型焊条不能在同一炉中烘干，烘干时，每层焊条不能堆的太厚，1～3层为好。

5.10.12每名焊工须配焊条保温筒，筒内温度保持在50～60℃。

5.10.13R307焊条每日使用前都要烘干。

（恒温保管者除外）

5.11管道安装

5.11.1管子预制完毕，编号后使用平板拖车运至安装部位。

5.11.2采取措施，严禁不锈钢直接与碳钢接触。

5.11.3管子安装前经确认管内无异物方可定位，并作好安装记录。

5.11.4管道安装前应检查法兰及垫片密封面不得有影响密封性能的划痕，斑点等缺陷存在。

5.11.5当大直径垫片需要拼接时，应采用斜口搭接或迷宫式拼接不得平口对接。

5.11.6法兰连接与管道同心，并保证螺栓自由穿入，不论任