加热炉施工方案讲解.docx
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加热炉施工方案讲解
1.工程概况
中化泉州1200万吨/年炼油项目——160万吨/年延迟焦化装置加热炉为双室辐射箱式炉炉型,辐射室挡火墙分为四个炉膛。
炉体钢结构分为炉底、辐射室炉墙、炉顶、辐射室至对流室烟道、对流室、烟囱、对流室至烟囱烟道七部分,外形结构尺寸长27.6米,宽22.752米,高20余米。
炉体框架由72个支架支撑,形成八面座落在标高为2.0m的基础上,南北面为端墙,东西面为侧墙。
钢结构及炉管金属总重量853.371吨(不包含梯子平台),非金属总重619.195吨,全炉总重1472.566吨。
2.编制依据
2.1《石油化工钢结构工程施工质量验收规范》SH/T3507-2011
2.2《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
2.3《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81-2002;
2.4《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级法》GB11345-1989;
2.3《石油化工管式炉钢结构工程及部件安装技术条件》SH3086-1998
2.4《工业炉砌筑工程施工及验收规范》GB50211-2004
2.5《石油化工管式炉碳钢和铬钼钢炉管焊接技术条件》SH3085-1997
2.6《石油化工异种钢焊接规程》SH/T3526-2004
2.7《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》GB/T3632-2008
2.8《钢结构高强度螺栓连接技术规程》JGJ82-2011
2.9《六角头螺栓》GB/T5782-2000
3.0《石油化工建设工程施工安全技术规范》GB50484-2008;
3.1设计图纸与说明
3.工程特点及工程量
3.1工程特点
3.1.1炉工程量巨大该炉外形结构尺寸大,金属总重量688.210吨,非金属总重达619.195吨。
3.1.2技术含量高,施工质量要求严该炉辐射管及对流工艺介质盘管采用进口材料,规格φ127×10材质为ASTMA335P9,故炉管为含铬量较高的特殊材质,焊接难度大,质量要求高。
对流室各炉管之间间距较小,属障碍焊接,焊接操作难度大,对焊工操作技能要求高。
P9材质焊接性差,焊接过程需进行预热、后热、焊后热处理,工艺复杂,质量要求严格。
3.1.3施工难度大
加热炉施工程序复杂,专业交叉、工序交叉多,现场场地狭小,施工难度较大
3.1.4吊装作业多、吊装难度大
该炉炉体钢结构外型规格较大,辐射室、对流室须分片吊装,单片吊装面积大,对吊装要求高,另外该炉吊装工作量大,吊装时间长。
3.2主体工程量
序号
部件名称
分段/分片数
供货状态
重量(kg)
1
炉底钢结构
8
分片
34823
2
辐射端墙钢结构
16
分片
15257
3
辐射侧墙钢结构
32
分片
259391
4
辐射室顶钢结构
28
分片+散件
23084
5
辐射盘管
8
分片
71382
6
转油线
/
直管+弯头
1151
7
辐射转对流烟道
24
分模块
32868
8
对流顶烟道
4
分模块
8305
9
对流模块
6
分模块
328708
10
辐射管架
/
散件
29576
11
对流段副框架
/
散件
48826
12
70m钢烟囱
/
已单编制方案
276230
13
梯子平台
/
分片
/
14
余热回收系统
/
分段
/
管束现场焊接工作量
序号
所在位置
规格
材质
数量(道)
1
辐射管束
φ127×10
A335P9
8
2
对流管束
φ127×10
A335P9
12
3
转油线
φ127×10
A335P9
16
3.3本方案不包含余热回收系统,需单独编制施工方案。
4.施工原则及施工程序
4.1施工原则
4.1.1施工总原则:
炉体辐射室端墙按东西向(即A~B、C~D、E~F、G~H)分成32片,侧墙按南北向(即①~②、③~④、⑤~⑥、⑦~⑧、⑨)共分16片,安装从炉中心的分
片组成框开始(即下图所示中心区域)。
炉顶钢结构分28片安装(分片及散段),炉底钢结构分8片安装,对流室框架以及辐射管架散件拼装,辐射转对流烟道按模块分24片安装,
对流顶烟道按模块分4片进行安装。
4.1.2
由于辐射室体积较大,钢结构分片的安装采用现场安装的方式,以下为组片示意图:
4.1.3炉体钢结构成片或成框组合后,在焊接和吊装前,必须采取有效的加固措施以防止变形。
4.2施工程序
施工准备原材料检验原材料除锈、防腐现场平台敷设炉底柱安装辐射室侧墙下段安装炉底结构安装辐射室结构安装辐射室管架安装辐射室筑炉辐射室炉管试压辐射段炉管安装炉顶钢结构安装对流室结构安装对流段炉
管安装(与衬里交叉进行)对流室筑炉门类安装燃烧器安装辅机安装烟风道安装工艺配管防腐绝热烘炉竣工验收
5.施工准备
5.1技术准备
5.1.1图纸会审认真及时进行图纸会审,作好审图记录,联系设计交底,填写图纸会审记录。
5.1.2施工方案及安全措施交底
5.1.3编制施工网络进度计划
5.2材料准备
5.2.1材料到货检验
(1)对来料规格、数量、尺寸要进行核对,且符合规范要求:
(2)钢材和焊材必须有材质合格证明书,并符合设计和专业标准要求;
(3)钢材表面或断面不得有裂纹、结疤、折叠、气孔、夹渣、分层等缺陷,表面缺陷深度不应大于厚度负偏差的1/2;
5.2.2材料的复验、试验按施工标准规范的要求对材料进行必要的复验、试验,若材料的质量证明文件上有漏项指标或其对技术指标有质疑,可按标准进行复验;甲方有要求时,可按其所要求的项目进行材料的检、试验。
5.2.3炉管及配件的材料复验由于炉管及配件为含铬量较高的合金钢材质,因此需要按规范要求对加热炉炉管及配件进行材料复验。
5.2.4高强度螺栓连接副复验根据规范及施工合同要求,对加热炉结构施工中所使用的高强度螺栓连接副检验项目及数据应由制造厂提供,检验项目包括:
预拉力复验、扭矩系数复验和抗滑移系数检验。
6.施工方法
6.1部件组装
(1)加热炉辐射室钢结构框架采取分片现场组装的方法。
(2)先划出每根立柱翼缘板及腹板的中心线,然后从柱顶端向下划出1m基准线,打上样冲作出明显标记。
各层横梁接点尺寸以1m基准线为起点向上分别划出各接点梁上表面的标高位置线,同时应考虑立柱接点焊接收缩率,适当增加收缩余量。
(3)各构件为避免混装可用油漆按件号做好标记。
(4)辐射室组装如采用胎架,可用型钢和钢板组对而成,要求高出基础100mm以上,胎架
面应平整,水平度误差不大于10mm,胎架应牢固平稳。
(5)分片组装:
把各侧墙面立柱按吊装顺序依次在胎架上摆放好,检查并调整立柱之间的距离、平行度及相应对角线之差,无误后逐根安装该片的横梁,对柱底用钢管或型钢进行加固后焊接,立柱跨距应留出焊接收缩量。
(6)对流室框架组装:
先在平台上成两片一组,然后各片竖起成框,找正加固后焊接。
(7)炉顶成片组装,确保加固措施落实,避免吊装变形。
6.2安装
6.2.1基础验收及垫铁安装
(1)基础尺寸允许偏差如下表:
序号
检查内容
允许偏差(mm)
1
螺栓高度
+10-0
2
两螺栓间距
±2
3
螺栓中心对基础轴线的距离
±2
4
螺栓垂直度
≤H/100
5
相邻基础轴线间距
±3
6
基础轴线总距离
±5
7
基础对角线差
≤5
8
基础顶面标高
+0-10
(2)基础外观不应有裂纹、蜂窝、露筋、疏松等缺陷;
(3)基础上应有标高、中心线等标识;
(4)基础验收合格后应对其顶面进行铲麻处理,放置垫铁的位置应铲平,底板按基础螺栓实际尺寸划线钻孔,并做好基础位置及方位标记。
(5)垫铁的布置和要求:
a.垫铁的安装:
垫铁应与基础接触良好,其垫铁水平度的允许偏差应为2/1000,每组
垫铁一平(或二平)二斜组成,不得超过3块(其中两个斜垫铁为一块)。
两斜垫铁的斜面要相向使用,搭接长度应不小于全长的3/4,偏斜角度应不超过3°,垫铁外露宽度不应大于20mm,垫铁布置可在满足规范要求下依据现场情况调整。
b.每个柱脚垫铁布置示意图如下
c.垫铁安装满足下列要求:
1)所选垫铁需满足设计规范要求;
2)垫铁放置于柱脚立筋下,并处于地脚螺栓两侧;
3)垫铁支垫要实、平稳、接触紧密,每组一平两斜且最多不超过3块(其中两个斜垫铁为一块);底座板放置后,应紧固地脚螺栓将各组垫铁打实牢固,底座板上表面水平度不得大于2/1000,所有底座板上表面标高差不得大于2mm,调整后应将各块垫铁互相焊牢。
6.2.2炉主体钢结构安装
(1)将组焊成片的辐射室框架按顺序用吊车竖立吊在基础上就位,调整各柱中心,使其与基准线的位置吻合处于同一面上,同时检查各片之间的距离,相应对角线之差。
再用经纬仪检查立柱垂直度合格后将立柱与底座板焊接,单片安装的框架应用缆风绳固定。
(2)每两片竖起后,要及时进行找正,及时安装其两侧的横梁,使其成框。
钢架成框组对尺寸允许偏差如下表
序号
检查项目
允许偏差(mm)
1
钢架总宽度
±5
2
梁与梁之间平行度(L:
梁的长度)
L/1000且≤5
3
立柱间距
±3
4
立柱总间距
±5
5
立柱平行度
L/1000且≤5
6
对角线差
≤10
7
立柱总长度
±3
8
横梁位置
±5
9
设备承重梁位置
±3
10
立柱弯曲度(H:
立柱高度)
H/1000且≤10
11
立柱垂直度(H≤24m时)
H/1000且≤20
(3)由于炉底板较长,焊接收缩量较大,因此,炉底板组对应考虑留出20mm的收缩余量。
炉底板的焊接顺序为:
先把底板的对接焊缝进行点焊固定,然后焊接底板与各横梁之间的角焊缝,再焊钢板之间的对接焊缝(先短缝后长缝,适当考虑留出缩缝)钢板之间的对接焊缝应采用分段退步焊,以减少焊接变形。
炉底板安装宽度偏差为+3~+5mm,不应出现负偏差,炉底板焊后水平度误差应不大于5mm。
(4)辐射室侧板及端板安装时应注意:
a.由于本炉侧板及端板较大,极易产生焊接及吊装变形,在施工中应特别注意。
对焊接缝应采用分段退步施焊,以减少焊接变形。
(一般先焊短焊缝,再焊长焊缝,并适当留出伸缩缝)。
钢板与立筋等的断续焊应按设计要求划线后焊接,保证焊接长度及间隔均匀,断续焊也应和连续焊一样,达到焊肉饱满,高度符合设计要求。
b.侧板与端板焊接后,应再次检查其几何尺寸,必要时予以修正。
c.侧板和端板吊装前需采取加固措施,以防吊装变形。
d.辐射室端墙可拆门框安装时,密封要求高,钻孔位置要精确。
(5)安装横梁、斜撑、端墙板、托砖板、保温钉,劳动保护安装、完善。
(6)辐射室框架钢结构安装找正后总体尺寸偏差应符合下列规定:
a.侧墙框架钢结构垂直度偏差应小于侧墙板全长的1/1000,且不大于5mm;
b.框架钢结构空间对角线之差应小于10mm;
c.炉底梁及炉底板水平度尺寸偏差不应大于长度的1/1000,且不大于5mm;
d.辐射室长度允许偏差为±5mm,宽度允许偏差为±3mm;
e.墙板表面平直度用1m直尺检查,不应大于5mm;辐射室钢结构及其两侧框架安装找正后,应立即将底座板与垫铁点焊牢固,并进行二次灌浆。
(7)对流室安装
a.将组焊的对流室框架用吊车竖立吊装就位,与辐射室立柱对接后临时固定,使用经纬仪找垂直度、测量标高及跨距。
上、下两段钢架立柱的腹板和翼板应对齐,错口不大于2mm,
并留出3mm的对口间隙组装合格后焊接;
b.两组对流室成片组装后,安装对流管板,进行综合找正、调整垂直度、对流室墙面直线度及几何尺寸,安装对流室顶钢结构;
c.对流室和辐射室钢结构及壁板安装要符合设计要求;
d.对流室管板导向支架的间距和垂直度,应符合炉管的安装要求;
e.对流室安装时,应测量辐射室顶部与对流室连接平面的标高,并采取适当的方法,使对流室结构支撑面处于同一标高;
6.2.3高强度螺栓的安装
(1)高强度螺栓孔的允许偏差,应符合下表要求
高强度螺栓孔的允许偏差(mm)
螺栓公称直径
12
16
20
24
30
螺栓孔
直径
13.5
17.5
22
26
33
允许偏差
+0.43
0
+0.52
0
+0.84
0
圆度
1.00
1.50
不应大于板厚的3%,且单层板不得大于2.0,多层板叠组合不得大于3.0
高强度螺栓连接构件的孔距允许偏差
项
次
项目
螺栓孔距(mm)
<500
500~1200
1200~3000
>3000
1
同一组内任意两孔间
允许
±1.0
±1.2
—
—
2
相邻两组的端孔间
偏差
±1.2
±1.5
±2.0
±3.0
注:
孔的分组规定
a.在节点中连接板以一根杆件相连的所有连接孔划为一组。
b.接头处的孔:
通用接头一半个拼接板上的孔为一组;阶梯接头一两接头之间的孔为一组。
c.在向临节点或接头件的连接孔为一组,但不包括
(1)、
(2)所指的孔。
d.受弯构件翼缘上,每1m长度内的孔为一组。
①高强度螺栓的栓孔应采用钻孔成型,孔边应无飞边、毛刺。
②高强度螺栓连接处板迭上所有螺栓孔,均应采用量规检查,其通过率为:
用比孔的公称直径小1.0mm的量规检查,每组至少应通过85%;用比孔的公称直径大0.2~0.3mm的量规检查,应全部通过。
③凡量规不能通过的孔,必须经施工图编制单位同意后,方可扩孔或补焊后重新钻孔。
扩孔后的孔径补的大于原设计孔径2.0mm,补焊时,应用与母材力学性能相当的焊条补焊,严禁用钢块填塞。
每组空中经补焊重新钻孔的数量不得超过20%。
处理后的孔应作出记录。
④加工后的构件,在高强度螺栓连接处钢板表面应平整、无焊接飞溅、无毛刺、无油污。
⑤高强度螺栓连接的板叠接触面应平整。
当接触面有间隙时,小于1.0mm的间隙可不处理;1.0~3.0mm的间隙,应将高出的一侧磨成1:
10的斜面,打磨方向应与受力方向垂直;大于3.0mm的间隙应加垫板,垫板两面的处理方法应与构件相同。
6.2.4其它构件安装
(1)对流弯头箱施工
a.对流弯头箱应按设计要求连接板进行配钻,并进行预组装检查,合格后进行焊接。
b.弯头箱应在系统试压合格后进行安装,吊装前应在地面把耐火材料铺设完毕,检查合格后进行吊装。
衬完耐火层的弯头箱应防雨防潮。
(2)对流室至烟囱烟道施工
对流室至烟囱烟道按图分片,衬里后分段安装。
(3)看火门安装安装看火门前应进行检查,到货看火门应无缺件,无损坏,密封垫完好无损。
看火门安装应位置正确,符合设计要求。
(4)燃烧器安装
a.炉底设有燃烧器,安装前应进行如下检查和调整:
①燃烧器的数量、型号应符合要求;
2燃烧器预留孔位置偏差小于6mm,预留孔直径偏差不大于±3mm。
周围耐火材料应平整,无明显凹凸现象。
3燃烧器一次风门转动应灵活。
④燃烧器的喷嘴应无污物,喷嘴管的垂直度偏差小于5mm,检查合格后用塑料布包好待装。
b.侧墙燃烧器在筑炉工作完成后进行安装,其步骤如下:
①把燃烧器组合件插入预留孔后初步拧紧固定螺栓。
②在炉板和燃烧器之间用垫铁调整安装位置,喷头的环向间隙不应小于10mm,喷头露出耐火墙里面表面的长度偏差不大于±6mm。
③拧紧固定螺栓④燃烧器安装后,配管时不得强力对中。
c.炉底燃烧器安装应符合下述规定:
①安装方位及管口位置应正确。
②安装工作应与筑炉工作配合,先安装异形砖,然后把燃烧器组合件插入预留孔,用螺栓固定。
③燃烧器的异形砖外侧与炉底耐火衬里之间的膨胀间隙应符合设计要求。
4通过燃烧器面板凸面高速燃烧器的位置,油枪导管在燃烧器中心,偏差不大于3mm,油
枪垂直度允许应不小于5mm。
(5)人孔安装人孔在炉墙板安装焊接后安装,安装人孔应保证安装位置正确,焊接牢固严密,人孔衬里
-10-
可与筑炉一起进行。
钢结构的质量是保证砌筑衬里质量的基础,因此在衬里施工前应对钢结构做全面检查
验收,工序交接手续办完后,方可进行施工,主要检查内容及允许偏差如下表:
序号
项目
偏差
1
墙板长度L≥15m
±5mm
L<15m
±3mm
2
墙角对角线之差
|A1—A2|≤10mm
3
墙板宽度≥10m
<10m
±5mm
±3mm
4
墙板挠度或弯曲度
S≤5mm
5
炉顶板、
长度、宽度
±10mm
底板
不平度
5mm
(6)平台梯子制作安装
(a)平台梯子的各零件在地面上切割下料完,三角架、悬臂梁、直梯、斜梯等构件在预制场组焊成型,根据安装顺序摆放好。
(b)炉底、辐射室、对流室的平台梯子,待各层的炉本体安装完后,及时安装相应的各层平台。
(c)辐射室端墙侧的平台需待炉端墙安装完后再安装。
6.2.5砖结构及衬里施工
1)对加热炉砖结构及衬里施工时,应严格按照设计图纸26110FU-DW01-4001砖结构及衬里总图技术要求进行指导施工。
2)在施工衬里前,需对炉墙壁板进行渗水或渗煤油试验,以确保炉体密封性。
3)加热炉钢结构外表面按规范要求进行除锈和涂漆,除锈等级为Sa2.5。
底漆为无机富锌
防腐底漆二层,干膜总厚度应不小于75μm,如业主有规定时,应优先执行业主规定。
7.炉管施工
7.1技术准备
7.1.1施工前应按焊接工艺评定、不同材质、不同焊接位置等编制焊接工艺卡。
7.1.2施焊前应向焊工、管工、和热处理工进行技术和安全交底工作,并应做好交底记录。
7.2材料准备
7.2.1炉管表面质量要求
1)全部炉管及配件使用前都要进行外观检查,内外表面应平整,不得有裂纹、折叠、轧
-11-
折、离层、结疤和发纹等缺陷,并不得有严重锈蚀现象。
这些缺陷应完全清除掉,清
除深度不得超过壁厚的负偏差,其清理处实际壁厚不得小于壁厚所允许的最小值。
不
合格品应及时作退库处理。
在钢管内外表面上,直道允许的深度不得大于壁厚的5%,
最大深度不大于0.4mm,但热扩管不大于0.5mm。
2)钢管内外表面的氧化铁皮应清除掉,但不妨碍检查的氧化薄层允许存在。
7.2.2急弯弯管表面质量要求,应符合设计规范要求。
1)急弯弯管的表面,应光洁,不得有过烧、重皮和褶皱。
不得有深度大于设计壁厚12.5%
的缺陷。
2)急弯弯管表面的结疤、发裂、折叠和撕裂缺陷,如果集中,且大面积出现时,应报废。
如果分散,且小范围出现时,应按以下规定进行处理:
a.当其深度不大于设计壁厚5%时,可不清除。
b.当其深度大于设计壁厚5%时,且小于设计壁厚的12.5%时,应采用机械加工或研磨方法予以清除。
3)急弯弯管表面的微裂纹(或称鳞斑),如果集中,且大面积出现时,应报废。
如果分散,且小面积出现时,应按以下规定进行处理:
a.当其深度不大于0.4mm时,可不清除。
b.当其深度大于0.4mm,且小于0.8mm时,应采用机械加工或研磨方法予以清除。
c.当其深度大于0.8mm时,应报废。
4)机械伤痕(擦伤、拉痕、划痕、磨痕)和凹坑,当其深度不大于1.6mm,且小于设计壁
厚的12.5%,可不清除;当其深度大于1.6mm,且小于设计壁厚的12.5%时,应采用机械加工或研磨方法予以清除。
5)急弯弯管的最小壁厚,不得小于设计壁厚的87.5%。
最小壁厚可用测厚仪测得的厚度减去研磨量或各种缺陷的深度来确定,也可以急弯弯管两个端头中的最小壁厚减去研磨量或各种缺陷深度来确定。
7.2.3所有炉管及配件应具有出厂合格证和质量证明文件。
管子的质量证明文件项目应齐全、内容应完整,主要应包括:
钢号、炉批号、规格、化学成分、机械性能、供货状态及材料标准号等。
若项目指标不全或对材质有怀疑时,应予以复检。
7.2.4如果是进口管材还应有商检报告,盘管所用铬钼钢炉管应有100%的周向和纵向超声波(UT)和涡流(ET)探伤检查报告;推制急弯弯管应有100%的周向和纵向超声波(UT)和涡流(ET)探伤检查报告及热处理后的探伤报告。
7.2.5材料出库时,复验报告随质量证明文件一同交领料单位。
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7.2.6施工工序
1)辐射室炉管(炉管由制造厂预制成片到货,现场安装)材料验收→成片组对、焊接→后热→探伤、热处理→紧固件、吊架安装→水压试验
2)对流室炉管(对流段为模块到货,现场安装,没有预制)材料验收→成片组对、焊接→后热→探伤、热处理→现场穿管→水压试验
7.3炉管现场安装
7.3.1辐射管安装:
辐射室安装后,辐射炉管每片用吊车吊装。
辐射段炉管成片到货,炉管从加热炉南侧穿入炉膛,南侧端墙不安装,炉管穿入后安装。
7.3.2对流管、蒸汽盘管安装(对流段为模块到货,现场安装,没有预制)。
7.3.3炉管安装要求:
1)炉管在安装或焊接前,应将管内、外壁清扫干净,炉吊装前用压缩空气将管内吹扫干净,并将管口进行封堵好后再吊装。
2)炉管的坡口应采用机械加工。
3)炉管组对前必须仔细清除坡口表面及坡口边缘内、外侧不小于20mm范围内的油、漆、
垢、锈及毛刺。
4)炉管对口错边量不大于1mm。
7.4炉管试压
7.4.1炉管压力试验,应具备以下条件:
1)炉管全部按施工图纸等设计文件安装完毕;
2)炉管、炉管管架、管板及管嘴按设计要求安装完;
3)焊接及热处理工作全部完成;
4)焊缝无损检测工作全部结束;
5)焊缝及其它应检查的部位不得隐蔽;
6)试压用临时加固措施安全可靠;
7)试压用压力表量程、精度等级、检定期符合要求;
8)施工方案经有关单位审查批准,并已进行技术交底。
7.4.2炉管压力试验前,下列资料应符合要求并齐全:
1)炉管组成件、焊材的合格证或质量证明书;
2)炉管管段图;
3)无损检测报告;
4)焊接接头热处理记录及硬度试验报告;
5)设计变更及材料代用文件。
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7.4.3炉管试压要求
1)炉管整体试压前,应先组织业主、监理和施工单位共同检查,共同检查合格后方可进行试压工作。
2)当进行压力试验时,应划定禁区,无关人员不得进入。
3)液压试验应使用清洁水。
4)试验完毕后不得在炉管上进行修补。
5)业主、监理方共同参加压力试验,压力试验合格后,共同填写管道试压记录。
6)蒸汽盘管试压时,将两对流室蒸汽盘管用临时连通线串联起来共同试压。
蒸汽盘管
两头接试压泵和压力表。
待压力表端气排尽,出水后,再上压力表。
具体连接形式如下图:
7)工艺介质盘管包括对流段、转油线、辐射段,上述部分对其整体试压。
试压按四个管程分别进行。
试压前,将转油线和辐射段的管嘴用盲板封死。
对流段上部管口处接压力表,辐射段下部管口接试压泵。
压力表待管内空气排尽后再接上。
具体形式如下图