常压塔组焊方案.docx
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常压塔组焊方案
文件编号：
SCXM-CJY-JSCS-013-2010
中国石油四川石化炼化一体化工程
1000万吨∕年常减压蒸馏装置
常压塔组焊施工技术方案
中国石油天然气第一建设公司
四川项目经理部
2010年3月18日
版次：
A/1
1编制说明
1.1工程范围
常压塔设备是中国石油四川石化炼化一体化1000万吨/年常减压蒸馏装置中的重要设备，中国石油天然气华东勘察设计院为本工程EPC总承包，具体安装任务由中国石油天然气第一建设公司承担，由吉林梦溪工程管理有限公司负责监理。
由于常压塔几何尺寸比较大、金属质量比较重，不便于整体运输，故采用厂家制造、分片到货，现场组对焊接安装的形式。
现场需要进行分片组焊成单节、小段、大段，采用1台150吨和1台750吨履带吊车来配合完成设备组焊工作。
此工程施工工序多、施工难度大、施工工艺复杂。
为确保常压塔设备现场组焊安装工作的顺利进行，特编制本施工技术措施来指导施工。
1.2编制依据
·中国石油天然气华东勘察设计院提供的相关的设计图纸及技术文件
·中国石油天然气第一建设公司《工程技术文件编写格式规定》
·《钢制压力容器》GB150-1998
·《压力容器安全技术监察规程》
·《特种设备安全检查条例》
·《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》
·《石油化工静设备现场组焊技术规程》SH/T3524－2010
·《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98
·《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708-2000
·《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709-2000
·《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》JB4744-2000
·《石油化工静设备安装工程施工技术规程》SH/T3542-2007
·《锅炉和压力容器用钢板》GB713-2008
·《石油化工不锈钢复合钢焊接规程》SH/T3527-2010
·《不锈钢复合钢板焊接技术条件》GB/T13148-2008
·《石油化工异种钢焊接规程》SH/T3526-2004
·《承压设备无损检测》JB/T4730-2005
·中国石油天然气第一建设公司质量管理手册及程序文件-2009版
·本工程的《常减压蒸馏装置施工组织设计》
2工程概况
2.1施工内容和工程特点
本方案所涉及的施工内容：
常压塔（110-C-102）的现场分片组对焊接、分段组对焊接、分段吊装组对等。
主要包含设备的分片组对焊接、内构件焊接件的焊接、内构件的安装、附件和配件的安装等工序。
由于常压塔在现场进行分片组对成筒节、封头、锥体段、相邻筒节组对成小段、小段筒体组对成大段等内容，因此本次施工具有以下特点:
设备均分片到货，分片数量多。
包装到货的散件多，现场堆放占用的场地大，需要合理部署和规划。
到货验收检查项目多，需要严格检查验收。
现场组对工作量大，单节筒体摆放占用场地多，预制平台和堆放场地的设置和规划需要便于流水作业，以不影响（或将影响其它作业控制到最小程度）其它作业为主导。
常压塔的主体均为复合板材质，焊接质量要求高，施工工艺复杂，施工时必须严格按施工及焊接工艺卡进行作业。
常压塔焊接工作量大，焊工劳动强度大，且焊接质量受焊工人为因素影响大，需要增强焊工质量意识来提高焊接质量。
施工工序多，交叉作业多，相互制约因素大，需要协调的工作量大。
设备几何尺寸大、高度高，高空作业多，安全防护是施工的关键。
常压塔属于压力容器，施工前办理告知手续；施工过程监督检查项目多，客观因素对工程施工制约大。
2.2计划开竣工日期
该工程计划开竣工日期：
2010年04月01日--2010年08月30日。
2.3工程实物量
表1常压塔工程实物量表
1
设备
常压塔
2
位号
110-C-102
3
规格
φ8000×68123×（3+20）/（3+22）/（3+26）/（3+30）
4
材质
0Cr13AL+Q245R00Cr17Ni14Mo2+Q245RQ245R
5
重量
447.22t（筒体和附件金属质量，不含内件重量）
6
对接焊缝长度
约1350米
7
到货状态
分片
2.4常压塔主要工艺设计参数
表2常压塔（110-C-102）主要参数表
序号
项目
设计参数
备注
1
容器类别
一类
2
设计压力
0.35/-0.1MPa
3
最高工作压力
0.1MPa
4
设计温度
200/250/390℃
5
最高/最低工作温度
125--370℃
6
操作介质
油、油气、水蒸气
7
焊缝接头系数
1.0
8
腐蚀裕度
0mm
9
全容积
2773m3
10
场地土类别
II
11
介质特征
易燃、易爆
12
地震设防烈度
8度（0.2g）
13
地震设计分组
第一组
14
设计寿命
20（壳体）年
3施工进度计划
表3施工进度计划表常压塔
序号
名称
持续天数
计划完成日期
备注
1
施工准备
19
3月12日～3月30日
2
裙座组对、焊接、无损检测
36
4月1日～5月6日
3
第一吊装段组对、焊接、无损检测
46
4月1日～5月16日
4
第二吊装段组对、焊接、无损检测
45
4月7日～5月21日
5
第三吊装段组对、焊接、无损检测
41
5月2日～6月11日
6
第四吊装段组对、焊接、无损检测
40
5月10日～6月18日
7
内件安装、水压试验
73
6月20日～8月30日
4主要施工方法
4.1施工原则及工序
4.1.1施工原则
由于常压塔设备均分片到货的特点，结合现场场地的实际情况，本次塔容器组焊按照分片组对成单节筒体、封头段、锥体段的原则进行。
相邻筒节、封头段、锥体段组对成小段筒体、整个封头和锥体。
小段筒体依据吊装顺序依次组对成各个吊装大段。
分大段安装开孔、接管、塔内固定件的焊接。
大段筒体依次吊装就位。
塔内件、附件和外部附件。
本工程吊装作业将按照1台150吨履带吊车、1台750吨履带吊车配合作业的原则进行，详细见吊装方案。
4.1.2施工工序
常压塔的施工按下图的施工工序进行：
图1施工工序图
4.2主要施工方案及步骤
根据本工程特点，结合现场实际情况，以及业主对工期和质量的要求，本次常压塔组焊在现场设备基础旁铺设14m×39.9m预制平台；在平台上依据排板图依次分片组对各个单节筒体；按施工工序组对相邻各个小段筒体；安装部分附件、内构件焊接件和配件；按照吊装方案组装各个大段筒体，安装剩余附件、内构件和配件（影响吊装的除外），依次完成各个大段的吊装作业；安装塔内件；检查验收、封孔。
4.2.1技术准备
施工前办理压力容器告知手续。
熟悉施工图纸、组织施工图纸会审和设计交底。
编制施工技术措施并完成审批。
焊接工艺评定准备并完成报审。
编制焊接工艺指导书、焊接工艺卡。
准备焊工资质及焊工考试。
对施工人员进行技术交底。
4.2.2现场准备
预制钢平台的铺设。
施工用吊车技术性能测试合格，并行驶到施工现场就位。
施工现场按施工平面图进行布置，场地、道路平整和压实。
组对用工卡具制作完毕，检验合格。
焊接设备调遣到位并调试合格。
现场的消防器材、安全设施应符合要求，并由安全监督部门验收通过。
检查、检验用工器具检验合格。
施工材料已经运输到现场指定位置。
由于常压塔采用750t履带吊车，吊车宽度为11m，现有场地仅能满足吊车行走使用，不能修建预制平台。
且1#管桥与两个塔之间的作业面仅为9米，无法满足施工作业面，所以申请占道封闭厂34路，并于此道路上铺设预制平台。
4.2.2.1预制平台的铺设
由于现场施工场地有限，塔组焊同时进行将无法按计划完成，现于渣油装置区和常减压蒸馏装置区交界34号路上靠设备基础旁铺设14m×39.9m的预制钢平台。
4.2.2.1.1封路措施
对渣油装置区和常减压蒸馏装置区交界34号路进行封闭，拆除常减压装置东侧围栏，增大施工作业场地，封路材料采用与两套装置围栏相同材料，材料来源于常减压装置东侧原有围栏。
4.2.2.1.2路面处理
常减压装置与渣油装置围栏间距为17米，其中有已修路面6米，其余场地均需回填，并采用压路机对除路面以外场地每500mm进行分层压实，确保施工使用条件。
4.2.2.1.3预制平台作法
预制平台规格为14m×39.9m，平台基础采用红砖砌筑，高240mm、宽240mm，长14m的条形基础，间距1.5米。
基础采用1：
2水泥砂浆抹面，使用红砖75m3。
预制平台采用δ=16mmQ235B的钢板铺设，使用钢板558.6m2（详细见附图二施工平面布置图）。
4.3半成品、零部件的到货验收
4.3.1半成品、零部件到货后要符合如下要求：
半成品、零部件到货后其包装应符合相关标准并满足订货方要求。
应具有装箱单、压力容器产品安全质量监督检验证书、产品质量证明文件、排版图。
应按规定附带符合要求的产品焊接试板。
出厂时应有明显的标记且与排版图一致，零部件出厂时应有件号标记。
冲压成型的封头或瓣片，其最小厚度不得小于名义厚度减钢板厚度负偏差。
锥段瓣片表面用300mm钢板尺沿母线检查，其局部平面度不得大于1mm。
椭圆封头瓣片、锥段瓣片的几何尺寸允许偏差应符合下列要求：
表4椭圆封头、锥段瓣片尺寸偏差表
封头类型
测量项目
椭圆封头
锥段
对角线C
±3mm
±3mm
弧长L1
±2.5mm
\
弧长b1
±2mm
\
弧长b2
±2mm
\
弧长b3
±2mm
\
母线长L
\
±2.5mm
弧长b
\
±2mm
图2椭圆封头瓣片几何尺寸允许偏差示意图
图3锥形封头瓣片几何尺寸允许偏差示意图
4.3.2坡口表面应符合下列要求：
坡口形状应符合设计及规范要求。
熔渣、氧化皮等应清除干净。
坡口表面不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷。
坡口表面及内、外边缘50mm范围内应涂可焊性防锈涂料。
4.3.3零部件应符合下列规定：
具有装箱单等技术文件。
产品合格证，主要受压元件应有材质证明书。
法兰、接管、人孔、螺栓等应有材质标记。
零部件表面不得有裂纹、分层等缺陷。
法兰、人孔的密封面不得有裂痕和影响密封的损伤。
内件表面不得有损伤、变形及锈蚀。
4.4现场组装
根据常压塔的制造排板图确定的分片状况，结合现场施工机具的能力，本次常压塔现场组装按以下方案进行：
首先在预制平台上进行各个封头、单个筒节、锥段的拼组装工作，然后进行相邻筒节之间的组焊工作，焊缝无损检测合格后，安装部分附件、内件焊接件和配件。
按照吊装方案组对各个大段，焊缝无损检测合格后，安装各个大段的附件、内件和配件。
依次吊装设备各个大段就位，焊缝无损检测合格后，收尾完善，设备整体水压试验。
塔内件清理、最终找正验收，隐蔽封孔等。
常压塔组装成四大段（详细见吊装技术措施）。
4.4.1组装施工程序
组装施工程序：
封头分片组焊→筒节立式分片组焊→筒节与封头立式组焊→筒节立式分段组焊→组成各大段→开孔、接管及附件等安装→塔内固定件划线及安装→各大段壳体组焊成整体。
4.4.2封头、单个筒节、锥段的分片组对
4.4.2.1组对在预制钢平台上进行。
4.4.2.2组对前在钢平台上根据封头、筒节、封头的几何尺寸划出组对基准圆，采用槽钢支撑法将各个支撑槽钢用水平管找好水平度，保证在同一水平面上进行组对。
4.4.2.3封头组对前按照封头的分瓣数n进行等分，并在基准圆内侧距等分线两侧约100mm处各设置一块定位板，并在组对基准圆内设置封头组装胎具。
图4封头定位板及组装胎具示意图
4.4.2.4筒节组对前在基准圆内侧每隔1000～1500mm设置一块定位板。
4.4.2.5以定位板和组装胎具为基准，按照排版图使用工卡具进行组对（组对卡具见附图一）。
4.4.2.6组对完后按下列要求进行检查：
对口间隙2mm。
A、B类焊接接头对口错边量b允许偏差应符合下表规定：
表5A、B类焊口错边量偏差表
母材厚度δn（mm）
对口错边量b（mm）
A类焊接接头
B类焊接接头
12＜δn≤20
≤3
≤1/4δn
20＜δn≤40
≤3
≤5
＞40
≤3
≤5
注：
表中A类焊接接头的对口错边量不包括椭圆封头与圆筒连接的环向焊接接头以及嵌入式接管与圆筒或封头对接连接的焊接接头；表中B类焊接接头的对口错边量包括椭圆封头与圆筒连接的环向焊接接头。
图5焊接接头对口间隙和对口错边量示意图
复合钢板对口错边量不大于钢板复合层厚度的50%，且不大于2mm。
棱角E应用弦长不小于设计内径Di的1/6且不小于300mm的内样板或外样板进行检查，其偏差值不得大于名义厚度δn的1/10，且不大于3mm。
图6棱角示意图
筒体圆度e不大于设计内径Di的1%且不大于25mm；当对口处位于开孔中心一倍开孔内径范围内时，其圆度e不大于设计内径Di的1%与开孔内径的2%之和且不大于25mm。
塔盘处圆度e不大于设计内径Di的0.5%且不大于15mm。
图7筒体圆度示意图
4.4.2.7筒节焊接时，高空作业脚手架采用移动式脚手架。
4.4.2.8封头、筒节焊后的几何尺寸应符合下列要求：
棱角E偏差值不得大于名义厚度δn的1/10加2mm，且不大于5mm。
封头用弦长不小于设计内径Di的3/4内样板检查内表面的形状偏差，其最大间隙不得大于设计内径Di的1.25%，直边部分的纵向邹折深度不应大于1.5mm。
检查偏差时样板应与表面垂直，允许样板避开焊缝。
当DN≤6000mm时，直边允许偏差为-3～+5mm；当DN＞6000mm时，直边允许偏差为-5～+8mm。
相邻两筒节外圆周长差不宜大于πb，b为对口错边量。
壳体分段处端面平行度允许偏差为DN/1000，且不大于2mm。
筒节长度任意3m长筒体偏差不得大于3mm。
4.4.2.9筒节加固形式
单节筒节采用下图的“米’字型支撑
图8“米’字型支撑示意图
成段吊装的筒节采用如图所示的“十”字型支撑
图9“十’字型支撑示意图
4.4.2.10复合钢板的筒节组装时，以复层为基准，避免错边超标。
定位板与工卡具应焊在基层，防止损伤复层。
去除定位板与工卡具时应防止损伤母材金属，焊接处应打磨光滑。
4.4.2.11组对时应避免母材表面机械损伤，局部伤痕必须进行修磨，修磨范围的斜度至少为1：
3，修磨的深度应不大于母材厚度的5%，且不大于2mm，否则应予以焊补。
4.4.2.12复合钢板复层表面在组装时不得采用碳钢工具直接敲打。
局部伤痕等影响耐腐蚀性能的缺陷，其修磨的深度应不大于复层厚度的30%，且不大于1mm，否则应予以焊补。
4.4.2.13封头、筒节组对完经检验合格后，按排版图标出0°、90°、180°、270°四条方位母线并打上样冲眼，做上明显标记。
4.4.2.14分段筒体在组对支座上立置组焊后，用线坠沿0°、90°、180°、270°四条方位母线将筒体找垂直，用U形透明塑料管灌满水在筒体内壁距端部200～500mm找出若干个水平点后划出基准圆，作为分段组装、整体组装及内构件组装的基准。
4.4.2.15裙座上的地脚螺栓孔中心圆直径、相邻两孔弦长和任意两孔弦长的允许偏差为±2mm。
每个筒节及各个吊装段吊耳的安装详见各常压塔吊装方案。
4.4.3成段筒体组对
成段筒体组对应根据现场吊装方案实际情况来定，常压塔分四大段分别组对成型。
成段筒体组对高空焊接时，脚手架采用壁挂式脚手架。
相邻筒节和成小段筒体的组对在工字钢做成的“六角”型支撑上进行。
组对时，两筒节的四条方位母线必须对正，其偏差不得大于5mm。
组对时，在对口处外侧每隔1000mm左右安装一套工卡具，进行对口间隙和错边量调整。
两段对口前，必须对两段对口端的周长进行测量，根据测量的实际值在对环口时进行预调整，以免出现局部错边集中而造成超标。
组对后，壳体环缝的对口错边量应符合B类焊接接头的对口错边量；棱角E应用长度不小于300mm的直尺进行检查，其偏差值不得大于名义厚度δn的1/10，且不大于3mm；相邻筒节或相邻封头与筒节的A类焊接接头焊缝中心线间外圆弧长应大于名义厚度δn的3倍，且不小于100mm。
分段壳体组焊后，应进行大段筒体底部水平度、垂直度的找正、内外构件划线、合格后方可进行内外部件的安装，最后进行壳体整体组焊。
壳体组焊后，筒体圆度e偏差不大于设计内径Di的1%且不大于25mm；当对口处位于开孔中心一倍开孔内径范围内时，其圆度e不大于设计内径Di的1%与开孔内径的2%之和且不大于25mm。
筒体长度允许偏差为当筒体长度L≤30m时，偏差不大于L/1000mm；筒体直线度检查应通过筒体上相隔90°的四条母线，即沿圆周0°、90°、180°、270°四个方位拉φ0.5mm细钢丝测量，测量的位置距A类焊接接头的距离不小于100mm，当筒体厚度不同时，计算直线度应减去厚度差。
相邻两段端口的外圆周长差不宜大于πb，b为对口错边量。
环向焊接接头形成的棱角E偏差值不得大于名义厚度δn的1/10加2mm，且不大于5mm。
塔容器上下两封头焊缝之间的距离允许偏差每米为±1.3mm，当L≤30m时，不超过±20mm；当L＞30m时，不超过±40mm。
基础环底面至塔器下封头与壳体连接焊缝距离每米偏差为±2.5m，且不超过±6mm。
裙座中心线与塔体中心线偏差±5mm。
4.4.4人孔、接管开孔安装及附件安装
人孔和接管应按图样规定的方位、标高进行划线，对于斜交于壳体的接管应先放样并做样板，然后进行划线。
划线后经总包、监理等单位复查无误后方可开孔。
碳素钢或低合金钢开孔可采用氧乙炔火焰切割。
不锈钢复合钢板开孔可采用等离子切割，切割时应从复层侧进行。
切割后应去除端面及热影响区的缺陷。
人孔标高和周向位置的允许偏差为±10mm；接管标高和周向位置的允许偏差为±5mm；液面计接口标高和周向位置的允许偏差为±3mm。
人孔中心线到塔盘面间的距离允许偏差为±6mm；接管中心线到塔盘面间的距离允许偏差为±3mm。
法兰面应垂直于接管或圆筒的中心轴线，安装接管法兰应保证法兰面的水平或垂直，其水平度或垂直度偏差不得超过法兰外径的1%（法兰外径小于100mm时，按100mm计算），且不大于3mm。
法兰的螺栓孔应与壳体的中心轴线或铅垂线跨中布置。
法兰面至塔体外壁距离的允许偏差为±2.5mm；法兰倾斜度的允许偏差为0.5°。
液面计对应接口间的距离允许偏差为±1.5mm；液面计对应接口周向位置的允许偏差为±1.5mm；液面计对应接管外伸长度的允许偏差不大于1.5mm；液面计法兰密封面倾斜度的允许偏差不得超过法兰外径的0.5%；液面计对应两接管中心垂线间的水平间距允许偏差为±1.0mm；液面计对应两接管法兰中心面垂直线间的距离允许偏差为±1.0mm。
人孔和接管的组合件与壳体组装时，应先将补强圈套入接管上，补强圈应在接管与壳体焊完检查合格后进行安装。
补强圈应紧贴于壳体上，检查孔位于下部。
如补强圈较宽，影响接管与壳体焊接，应将补强圈分成2～3片，在接管与壳体焊完检查合格后进行安装。
人孔、接管和补强圈安装完后，从检查孔通入0.4～0.5MPa的压缩空气，在焊接接头处涂检查液进行检查。
当补强圈覆盖住焊接接头时，应将焊接接头磨平。
补强圈若与筒体环焊缝及其他附件相碰时，可根据实际情况上下调整位置。
4.4.5塔内固定件安装
塔内固定件安装前应进行划线，划线以基准圆为基准进行定位。
塔内固定件安装位置定位经检查无误后，方可安装固定件。
固定件前，壳体上的所有接管必须全部安装完毕。
塔内固定件的安装顺序为：
支撑牛腿→支撑圈→支撑架→受液盘→降液板或降液板支承板。
支撑圈安装后，其上表面在300mm弦长上的局部平面度偏差不得超过1mm，其上表面的水平度偏差为6mm（4000＜Di≤6000）。
相邻两层支撑圈的间距允许偏差为±3mm，每20层内任意两层支撑圈的间距允许偏差为±10mm。
受液盘的局部水平度在300mm长度内不得超过2mm；整个受液盘的弯曲度，当受液盘的长度小于或等于4m时不得超过3mm，当受液盘的长度大于4m时不得超过受液盘长度的1/1000，且不得大于7mm。
支承梁的上表面的水平度在300mm长度内不得超过1mm，总长直线度允许偏差为梁长度的1/1000，且不得超过5mm。
梁的中心位置偏差不得超过2mm。
支承梁安装后，其上表面应与支撑圈上表面在同一平面上，其水平度偏差不得超过支撑圈的偏差。
降液板支承板螺栓孔水平间距A允许偏差为3mm；支承板安装位置B允许偏差为±B/50mm；支承板安装位置R1允许偏差为±R1/200mm，且不大于6mm；支承板安装位置R2允许偏差为±R2/200mm，且不大于12mm；支承板倾斜度Q允许偏差为±G/50mm。
对于图纸中要求需要内件焊在基层上的固定件，按以下要求进行焊接：
将复层部分剥开；
不锈钢托架直接焊在基层壳体上，采用过度层焊条堆焊焊接；
焊缝表面采用与复层相同的焊条进行焊接，并圆滑过渡至母材。
图10降液板支承板允许偏差示意图
降液板底端与受液盘上表面的垂直距离K允许偏差为±3mm；降液板与受液盘立边的水平距离D允许偏差为-3～+5mm。
图11降液板与受液盘间距允许偏差示意图
降液板至塔内壁通过设备中心的垂直距离A允许偏差为±6mm；中间降液板间距B允许偏差为±6mm。
图12降液板位置偏差示意图
固定在降液板上的塔板支承件，其表面与支撑圈上表面应在同一水平面上，允许偏差为-0.5～+1mm。
溢流堰安装后，堰顶端水平度允许偏差为6mm；堰高允许偏差为±3mm。
塔内的集油器、分布器等配件的安装，视结合吊装情况，不影响吊装的可先安装、影响吊装的，可预先放入塔内吊装后安装的原则进行。
4.5常压塔的焊接
塔的焊接是保证塔器质量的关键工序，焊接时必须严格按照焊接工艺评定和焊接工艺卡的要求进行。
参加本次设备焊接的焊工必须具备相应的焊接考试合格项目，并经四川石化入场考试合格者，方可参加正式焊接工作。
设备焊接分定位焊接和正式焊接两类，定位焊接主要在组对期间进行，定位焊接采用与正式焊接相同的焊接工艺。
设备焊接详细焊接技术要求见《塔焊接施工方案》。
4.5.1焊材的选用
常压塔的焊接材料选择如下表
表6焊材选用表
设备名称
材质
基层选用焊材
过渡层选用焊材
复合层选用焊材
常压塔
0Cr13Al+Q245R
J427
A062
A062
00Cr17Ni14Mo2+Q245R
J427
A042
A022
Q245R
J427
/
/
4.5.2焊前预热
根据设计图纸、焊接工艺评定和施工验收标准的要求，常压塔的部分焊缝施工前，需要进行预热。
常压塔的焊前预热
下封头和筒体一材质均为Q245R/00Cr17Ni14Mo2,厚度为30+3mm，其板材施焊时，需进行焊前预热，预热温度80℃；
裙座材质为Q245R，厚度为32mm，其板材施焊时，需进行焊前预热，预热温度100℃；
基础环板材质为Q235-B厚度为46mm，其对接环缝焊前需预热100℃。
预热应在焊口两侧均匀进行，范围应以
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