高压管道安装施工工法.docx
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高压管道安装施工工法
高压管道安装施工工法
1前言
高压管道是化工、石油、冶金工艺或设备中的重要组成部分，都承受着高温、高压或易燃、易爆介质。
因此对于高压管道、阀门及附件的施工必须以科学的态度，严格按高压管道施工规范进行施工。
为此我司在高压管道的安装中组织相关部门及施工人员进行技术攻关，大大缩短了安装工期，提高了工效，取得了良好的社会效益和经济效益。
并编写为我司施工工艺标准。
2工法特点
2.0.1管材逐件进行尺寸复核及磁粉探伤、合金钢管材进行光谱分析，能保证材料的到货质量，严格控制不合格材料入场，以免影响施工质量。
2.0.2阀门逐个进行强度试验和严密性试验，试验不合格的阀门坚决不能使用，保证管道压力试验的顺利进行，降低生产使用过程中阀门出现质量问题的机率。
2.0.3同材质、同管径、同角度系列化预制，对加工件进行系列化的集中下料、加工，显著降低成本，提高了加工件制作速度，节省了大量时间，保证了安装工期要求。
2.0.4半自动坡口机下料坡口，将下料、坡口工作一次完成，极大减少现场工作量，降低了工日的劳动强度。
2.0.5研磨机现场修正高压管端面密封面精度，由于工期紧张，当部分管配件密封面无法精确匹配，使用研磨机现场修正密封面精度，保证了高压管安装质量。
2.0.6氩弧焊打底手工电弧焊填充盖面技术，保证了高压管内部清洁度的要求，同时氩弧焊打底还可以提高焊接质量，保证探伤合格率，提高生产效率。
2.0.7焊前预热、焊后热处理，有效消除和防止管道焊接所产生的延迟裂纹及焊接应力。
2.0.8壁厚大于30mm管道采用RT/UT探伤相结合，壁厚大于30mm管道，由于RT探伤机无法一次穿透，在氩弧焊打底后电弧焊填充到20mm后使用RT探伤，待填充盖面完毕使用UT探伤，经实践证明完全满足探伤要求。
3适用范围
3.0.1本工法适用于合成氨化工厂的高压管道施工。
4工艺原理
高压管道是国内合成氨生产工艺中的必不可少的管道，工作压力高，输送介质有N2、H2、NH3等易燃易爆的气体，由于近年国内技术发展，合成氨生产能力提高，高压管也开始往大管径规格发展。
高压管道承压高，壁厚大，质量要求高，与常压管道安装存在很多不同，施工难度很大。
高压管道安装关键工作在于下料准确度、焊接及密封面的处理上。
施工前，根据施工图纸等施工技术文件与现场详细核对各类尺寸，列出所需加工件详细清单并进行编号，整理加工件技术要求，依据加工件及标准件的情况合理安排施工顺序，尽量减少现场焊接工作量。
在安装过程中，对每道密封面都要严格采用红印泥研磨，检查密封面啮合情况，不合格密封面如缺陷不大，即在现场用研磨机研磨，以使密封面达到要求。
管线下料坡口采用半自动坡口机，配合管道组对工装，能一次性组对较长管线。
管线组对焊接就位后，及时安排探伤及热处理。
每道工序严格控制，通过各种检测手段及检验仪器，保证了各项技术的应用，确保了安装质量。
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
管道单线图复核及下料（列出加工件清单并外委加工）→管道材料及配件检验→管道预制与安装（严格复核现场尺寸，检查密封面啮合情况）→管道焊接（按相关焊接工艺指导进行）→焊后热处理及检验→液压试验→管道吹扫→泄露性试验→管道防腐及绝热→工程交接验收
5.2操作要点
5.2.1管道单线图复核及下料
1根据施工说明、图纸会审记录、系统流程图、管道安装图（含平面图、剖面图）、管道单线轴测图、材料（管材、管件、阀件、密封垫、紧固件及辅助材料）一览表、管线特殊段明细表、组合件说明、设计修改文件、管道支、吊、托架标准图集等施工技术文件,并经现场放线测量核实无误后进行实施。
2在管道施工图上应标明管线的布置,所有的制作尺寸,与轴线的联系,标高、安装接口之间的尺寸,检测仪表一次元件及安装部位,阀件及组合件（含弯头、三通、异径管、法兰、盲板及紧固件管）,管线与组合件的编号,与设备或与其它管线连接的部位应注明设备的位置编号及组合件的编号。
按照轴测图进行材料分析后,列出所需加工件的详细清单并绘制加工件大样图。
5.2.2管道材料及配件检验
1管道材料和配件必须有国家质监局颁发的制造许可证及出厂合格证和质量证明书，管材逐根进行外径、管壁厚度测量和磁粉探伤，15CrMo钢管道和配件进行光谱复查及力学性能测试。
2阀门和阀心逐个进行强度试验和严密性试验。
3入库材料需严格按照物料管理要求管理。
5.2.3管道预制与安装
1管道预制原则上要使管线易于装配，尽量减少或避免安装时的焊接工程量，尽量制作同一形式和相同尺寸的加工件或组合件，加工件便于运输及安装。
2加工件制作主要包含弯管加工和高压管螺纹及密封面加工，一定要严格按照相关规范及技术要求制作。
若分多家外协工厂加工，要严格统一标准。
为保证质量，要派驻点检验人员至外协加工厂家进行质量控制。
高压管道弯管应符合以下要求：
无裂纹、分层、过烧等缺陷，壁厚减薄率不大于10％，椭圆率不大于5％，高压管道弯曲角度偏差值不得超过±1.5mm/m,最大不超过±5mm。
高压管螺纹允许偏差值见表5.2.3：
表5.2.3高压管螺纹允许偏差值
序号
公称直径（DN）
平行偏差（mm）
倾斜偏差
1
≤32
0.3
0.3/100
2
40-65
0.4
0.4/100
3
80-100
0.5
0.5/100
4
125-150
0.6
0.5/100
3管材用氧—乙炔火焰切割，管端用半自动磁力坡口机加工成V型坡口,坡口角度为30°±2°、钝边为1~3mm，管子切口及坡口的表面质量要求平整、无裂纹、重皮、并清除毛刺、熔渣及氧化物。
4加工件制作后将其按单线轴测图与管材、管件、阀门等装配成组合件,对装配的密封面用红印泥检查密封面啮合情况，不合格密封面如缺陷不大，即在现场用研磨机研磨，以使密封面达到要求，如果缺陷无法在现场消除，应及时返厂修理或更换配件。
5预制好的组合件依据现场实际情况，及时安装就位，并按管道单线轴测图设置管道支架，管道安装时严禁强力对口，对口时应在距离接口中心200mm处测量平直度，当DN＜100mm时允许偏差为1mm，当DN≥100mm时，允许偏差为2mm，全长允差均为10mm。
5.2.4管道焊接
1管道焊接采用氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面,焊接前应由焊接技术员编制焊接工艺指导书，对现场的材质进行焊接工艺评定，评定合格后按工艺指导书对焊工进行现场培训考试，考试合格的焊工逐一编号登记。
2现场设置焊材二级库，对焊材进行严格烘干、发放登记管理。
3焊条选用如表5.2.4：
表5.2.4焊条选用标准
序号
母材名称
焊条
焊丝
1
20＃、20G
J427
H08Mn2Si
2
15CrMo
R307
H13CrMoA
4高压管道施焊前,按照焊接工艺指导书的要求对焊工进行技术交底,焊工严格按照焊接工艺指导书的要求进行施焊。
5防风、防雨措施落实到位,保证焊接环境的相对湿度在＜90%以下,环境温度在5℃以上。
6焊口组对前，清理毛刺,用磨光机及细锉或砂纸清除坡口及其两侧各20mm以内的内外表面的氧化膜、油漆、油污、水分、尘埃,使其达到要求的清洁度。
焊口组对前应垫置牢固,并按各种管径规格的焊接工艺要求预留焊缝间隙,错边量控制在壁厚的10%以内,且不超过1mm。
7焊接前用氧—乙炔火焰对焊口及其两侧各100~150mm范围内进行均匀、匀速的预热,预热温度用红外线测温仪进行测温。
壁厚大于26mm的20＃或20G钢管材预热温度控制在150～200℃,壁厚大于或等于10mm的15CrMo钢管材预热至150～250℃，当预热温度达到要求后,按管径大小采用三、四点或多点进行定位焊（采用氩弧焊），定位焊缝长度20~30mm为宜，定位焊缝焊完后，各焊点用角向磨光机将接头磨成一个坡度，以便接头焊透。
同时认真检查各定位焊是否有夹渣、气孔、裂纹等缺陷，如有应将缺陷清除然后重新定位焊。
8焊接过程中必须保证层间温度不低于预热温度,必须确保焊接的连续性,尽可能一次性焊完,若有不可避免的原因中断焊接时,用氧—乙炔火焰加热焊缝周围,当温度达到250℃后用保温材料包覆焊缝及其周围管材,使其缓慢冷却。
重新施焊前仔细检查焊缝表面有无裂纹或其它缺陷,若没有发现缺陷时可以按预热要求重新预热至所需的预热温度后,才能继续焊接。
施焊过程中,焊缝的焊接层数和各层所采用的焊条直径参照焊接工艺卡进行施焊，第二层要求用较小的焊条直径施焊，以便坡口两边溶透。
每层焊完后要认真做好层间清渣和打磨工作,仔细检查,发现问题及时处理。
焊接结束,立即用氧—乙炔火焰加热焊缝及周围,然后用保温材料包覆焊缝及其周围管材,使其保温缓慢冷却。
9焊接结束后碳钢待焊缝冷却后就可以无损探伤，合金钢最好在48小时后再进行无损探伤。
10若焊缝不合格需要进行局部返修时,用角向磨光机将返修部位的焊接缺陷清除,再按照焊接返修工艺的要求进行返修。
返修补焊前仍应将返修区域及其周围按施焊前的工艺要求进行预热及后热处理，最后再按无损探伤要求进行复查。
11返修处理次数碳钢不宜超3次，合金钢不宜超过2次。
否则由焊接责任工程师及技术员对缺陷进行分析，妥善提出解决方案，才能重新补焊。
5.2.5焊后热处理及检验
1热处理前加热片、热电偶要贴紧管子固定好，然后在加热片上方用保温棉包好固定好。
2加热片采用LCD220-10，温度箱采用自动记录（RWK—60）进行加热。
3保温棉采用耐热温度≥1000℃硅酸铝保温棉，厚度≥50mm。
4热处理的加热温度、加热速度、恒温时间、冷却速度要严格按热处理规范及热处理工艺指导书要求去做。
5热处理过程应注意记录仪曲线图走势要均匀，保温棉长度要超过加热片，管子两端要用保温棉堵塞，以防穿堂风影响热效应。
6热处理完待温度降到室温后，要对母材、焊缝、热影响区进行硬度测试检验，如果超过规范要求的要重新进行热处理。
5.2.6液压试验
1采用液压试验，试验压力为设计压力的1.5倍。
2试压前准备：
按施工图复查管线，确认管线安装无误，管道支架按设计规范要求安装，确认进行无损检测焊缝是否合格，需要进行热处理的焊口是否已热处理合格。
3试压管道及阀门、压力表（已进行校核，在周检期内，其精度不得低于1.5级,表的满刻度值为被测最大压力的1.5～2倍）经严格检查后已安装在固定位置。
4检查各系统是否与设备隔离，流量孔板是否已经取出，各仪表取样点根部阀门是否安装，安全阀是否隔离，管道上的阀门为打开状态。
5液压试验应缓慢升压，待达到试验压力后，稳压10min，再将试验压力降至设计压力，停压30min，以压力不降、无渗漏为合格。
6当管道有渗漏时，不得对带压试验管线进行处理，须卸压后才可进行，卸压应缓慢进行，以防管道内部造成负压。
7试验结束后，应及时拆除盲板、膨胀节限位设施，排尽积液。
排液时应防止形成负压，并不得随地排放。
5.2.7管道吹扫
1管道在压力试验合格后，建设单位应负责组织吹扫或清洗（简称吹洗）工作，并应在吹洗前编制吹洗方案。
2管道吹洗前，不应安装孔板、法兰连接的调节阀、重要阀门、节流阔、安全阀、仪表等，对于焊接的上述阀门和仪表，应采取流经旁路或卸掉阀头及阀座加保护套等保护措施。
3吹洗的顺序应按主管、支管、疏排管依次进行，吹洗出的脏物，不得进人已合格的管道。
4利用装置中的大型容器蓄气，进行间断性的吹扫。
吹扫压力不得超过容器和管道的设计压力，流速不宜小于20m/s。
5空气吹扫过程中，当目测排气无烟尘时，应在排气口设置贴白布或涂白漆的木制靶板检验,5min内靶板上无铁锈、尘土、水分及其他杂物，应为合格。
5.2.8泄漏性试验
1泄漏性试验应在压力试验及吹扫验收合格后进行，经建设单位同意采用生产气体精炼气进行。
2泄漏性试验可结合试车工作，一并进行。
3泄漏性试验应重点检验阀门填料函、法兰或螺纹连接处、放空阀、排气阀、排水阀等。
以发泡剂检验不泄漏为合格。
4泄漏性试验压力应为设计压力，但应业主要求，逐级进行升压至分级压力，消缺后再进行升压，分别从5.0MPa至12.0MPa至设计压力验收合格时，才可以进行下一道工序施工。
5.2.9管道防腐与绝热
1管道防腐与绝热工程材料应有制造厂的质量证明书或分析检验报告，种类、规格、性能应符合设计文件的规定。
2管道防腐与绝热应在强度及泄漏性试验合格后进行。
5.2.10工程交接验收
同验收规范。
5.3劳动力组织情况表（单位：
工日/100m×DN150）
序号
工序名称
技工人数
普工人数
1
管道预制与安装
30
50
2
管道焊接
20
3
焊后热处理及检验
4
4
液压试验、管道吹扫
6
12
6材料与设备
6.1材料
主要材料见表6.1。
表6.1主要材料表
序号
材料名称
规格
材质、型号
备注
1
无缝钢管
DN25
20#、20G、15CrMO
2
无缝钢管
DN32
20#、20G、15CrMO
3
无缝钢管
DN40
20#、20G、15CrMO
4
无缝钢管
DN50
20#、20G、15CrMO
5
无缝钢管
DN65
20#、20G、15CrMO
6
无缝钢管
DN80
20#、20G、15CrMO
7
无缝钢管
DN100
20#、20G、15CrMO
8
无缝钢管
DN125
20#、20G、15CrMO
9
无缝钢管
DN150
20#、20G、15CrMO
10
无缝钢管
DN175
20#、20G、15CrMO
11
无缝钢管
DN200
20#、20G、15CrMO
12
无缝钢管
DN225
20#、20G、15CrMO
13
无缝钢管
DN250
20#、20G、15CrMO
14
高压平衡截止阀
各种
PN22.0（PN32.0）J47Y-220C
15
角式截止阀
各种
PN22.0（PN32.0）J44Y-220C
16
管件
各种
PN22.0/PN32.0
法兰、弯头、三通、透镜垫等
17
焊丝
各种
H08Mn2Si、H13CrMoA
18
焊条
各种
J427、R307
6.2设备
主要机具设备见表6.2。
表6.2主要机具设备表
序号
设备名称
设备型号
单位
数量
备注
1
吊车
8-50t
台
1-2
2
平板车
5-30t
台
1-2
3
手动葫芦
2-5t
台
10个
4
千斤顶
5-35t
台
5
5
逆变直流焊机
ZX7—400
台
20
6
型材切割机
￠400型
台
2
7
角向磨光机
￠100、￠150
台
10
8
研磨机
GK-219
台
2
9
电加热仪
RWK—60
套
2
10
RT探伤机
F-300EG-S2
套
2
11
UT探伤机
TS-2028
套
2
12
半自动坡口机
台
2
7质量控制
7.1质量控制标准
7.1.1高压管的安装施工质量严格按如下标准执行：
HG20203-2000《化工机器安装工程施工及验收规范通用规定》
GB50235—97《工业金属管道工程施工及验收规范》
GB50236—98《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》
H1-31-67《高压管、管件及紧固件通用设计》
7.1.2高压管安装检测项目及方法按表7.1.2执行。
表7.1.2高压管安装质量检查项目
施工过程控制项目
检查内容
序号
名称
检验
类型
检验
类别
控制
类型
文件
类型
文件名称
1
图纸自审/会审
图纸自审/会审记录
2
施工交底
施工交底记录
3
中间交接
2
P
N
中间交接记录
4
材料入库
DIM＋MT
2
R
材料入库A类项目确认通知书
5
焊接工艺评定
MT＋RD
1
R
焊接工艺评定报告+A类项目确认通知书
6
压力试验
MT
1
B
R
耐压试验A类项目确认通知书
7
高压管件加工
DIM
1
B
N
高压管件加工记录表
8
焊工登记
焊工登记表
9
焊条烘干
焊条烘干记录卡
10
焊条发放
焊条发放记录
11
光谱分析
SC
1
E
R
合金钢管光谱分析记录
12
焊接检查
DIM
1
E
N
管道焊接施工检查记录表
13
RT检验
RD
1
B
R
射线照相检验记录
14
UT检验
US
1
E
R
超声波检验报告
15
热处理
热处理记录表
16
安全阀校验
RT
1
E
R
安全阀校验报告
17
阀门试验
RT
1
E
N
阀门试验记录
18
管道安装
DIM+VC
2
P
N
管道安装记录
19
管架安装
DIM+VC
2
P
N
管架安装记录
20
隐蔽工程
DIM
2
B
N
隐蔽工程记录
21
管道系统试压
SC
2
N
管道系统压力试验记录
22
管道吹扫
SC
2
管道吹扫记录
检验类型:
DIM—尺寸检查DP—着色渗透实验MP—磁粉检查MT—样品机械实验RD—X射线检查
RT—运转实验SC—特殊检查US—超声波检查VC—表面检查
文件类型:
N—检查记录R—送检报告
控制类型：
E—保证项目B—基本项目P—允许偏差项目
检查类别:
1—自检2—会检
7.2质量保证措施
7.2.1管材逐根进行外径、管壁厚度测量和磁粉探伤，对15CrMo钢管道和配件进行光谱抽查及力学性能测试。
7.2.2所有阀门逐个进行强度及严密性试验。
7.2.3材料严格按物料管理要求进行入库、堆放、发料及现场管理。
7.2.4加工件委派专人驻点监造，进入施工现场按要求验收。
7.2.5现场专职质检员及焊接工程师控制。
7.2.6高压管密封面检查。
7.2.7焊接工艺的控制、焊缝外观检查。
7.2.8焊缝探伤，一次探伤合格率控制在95％。
7.2.9焊工培训、登记、编号。
7.2.10管道强度及严密性试验。
8安全措施
8.0.1根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。
8.0.2施工现场布置应符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求，并配置各种安全标识。
8.0.3各类房屋、库房、料场等的消防安全距离应符合公安消防部门的规定，室内不堆放易燃品，随时清除现场的易燃杂物。
不在有火种的场所或其近旁堆放生产物资。
8.0.4氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂，乙炔发生器有防止回火的安全装置。
8.0.5施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。
8.0.6电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求执行外，还应布置在专用电杆上。
8.0.7使用手持电动工具,必须配备相应规格的漏电保护器,每次使用前必须检查其是否完好可靠。
8.0.8室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。
8.0.9正确使用劳动防护用品,进入施工现场必须戴安全帽,穿工作服和劳保鞋。
8.0.10上、下交叉作业要有隔离防护措施,否则不允许在同一垂直面下方作业。
8.0.11起重吊装必须确保吊点牢靠,吊件要绑扎牢固,起吊时吊件下方不得有人,使用手拉葫芦必须经常检查保养,确保完好可靠。
8.0.12使用竹梯时上端应绑扎好,下端要采取防滑措施,在通道处使用要有专人监护。
8.0.13施工现场严禁吸烟，动火前办理好各类动火票据。
9环保措施
9.0.1在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府颁布的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守废弃物处理的规章制度,随时接受相关单位的监督检查。
9.0.2在建设单位划定的施工区域内，合理布置作业点和施工机具及施工材料的堆放点。
根据施工组织设计的平面图，经常性地清理施工通道，确保通道的畅通。
10效益分析
10.0.1本工法采用同材质、同管径管件系列化预制的方法，节约了安装时间，提高了工作效率，保证了安装进度要求。
10.0.2本工法采用增大外委加工件比例的做法，可以在现场土建及设备条件不完全具备的情况下进行,且大大减少了现场组对、焊接工作量，有利于将安装施工时间提前,为建设工程总体完工提供了有利条件。
10.0.3本工法使用半自动坡口机下料坡口,大大提高了管道下料坡口的精度,比传统机械切割、打磨坡口方法极大降低了人工工耗，降低了安装成本。
10.0.4本工法采用的研磨机现场修正高压管端面密封面精度，将高压管密封面缺陷在管道安装阶段及时消除在现场，保证了安装质量，提高管道试压时的成功率。
11应用实例
本工法成功应用于福建三钢集团三明化工有限责任公司17#高压机管道安装工程、一合成醇烷化系统改造项目、二合成醇烷化系统改造项目，工程质量满足规范和合同要求。
现以福建三钢集团三明化工有限责任公司二合成醇烷化系统改造项目为实例。
11.0.1工程概况
福建三钢集团三明化工有限责任公司二合成醇烷化系统改造项目管道设计压力最高为32MPa，设计最高温度为225度。
高压管道将近3500米，管材主要采用有20#碳素钢无缝钢管、15CrMO普通合金钢、20G锅炉用无缝钢管等，管道壁厚最厚达35mm；大部分管道属于GC1级压力管道，其中RT探伤共计1223个管口，UT探伤共计688个管口，热处理共计447个管口。
工程施工工期紧张，管道设计压力高，管道壁厚厚，施工中交叉作业频繁，且与生产车间紧邻，与现有管道合拢口多，施工工种多，施工工序要合理安排。
管道安装全过程在露天下进行，工作环境恶劣。
高压管安装的重点在于，复测单线轴测图，下料精准，密封面啮合要好，才能保证管道在压力试验中顺利通过，进入系统试车。
如何合理安排施工工序及确保安装工程按图纸及设备生产厂家的技术要求及现行施工规范要求进行施工，是工程质量达到优良的关健。
11.0.2施工情况
工程施工时，业主为加快供货速度，在工程材料供应上采用了多家供应商同时供货的办法，由于DN150以上高压管无国家或行业标准，致使部分材料出现规格型号、加工尺寸、精度不统一的情况；高压管承受压力高，输送的介质危险，安装精度及质量要求高。
施工中交叉作业频繁，与生产车间紧邻，与现有管道合拢口多，交接程序要求紧凑合理，管道合拢时间紧、安全要求高。
本工程的设备和材料质量证明文件齐全，工程所需的材料、配件均由国家认定的合格供应商目录中选择采购，
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