100万吨重油催化裂化装置反应器&第一再生器封头预制施工技术方案

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1、重大一般综合中国石油化工股份广州分公司2#重油催化裂化装置沉降器&第一再生器封头组焊施 工 技 术 方 案 中国石化集团第四建设公司广州项目经理部二八年十二月二十六日目 录一、 适用范围1二、 施工概况1三、 编制依据1四、 施工工序21.组装场地准备32.材料验收3六、 封头组装及焊接51.封头组装52.封头焊接63.集气室焊接74.焊接检验及热处理7七、 运输9八、 质量管理131.货物验收132.组装管理133.焊接管理134.质量保证体系14九、 HSE管理151.施工准备：152.过程控制：153.HSE保证体系154.工作危害（JHA）分析表15十、 机具、措施料及附图18一、 适

2、用范围本施工技术方案特别为中国石油化工股份广州分公司100万吨/年重油催化装置（2#重催装置）2009年大修改造的沉降器和第一再生器的新封头组焊及运输工作编制，文中所描述的施工方法、焊接工艺及运输条件与方法均在本方案范围内适用，不可移作其他用途。二、 施工概况2009年广州石化2#重油催化装置大修改造工程沉降器和再生器的改造内容主要包括：沉降器封头及内集气室更换、内部单级旋风分离更换、提升管出口快分系统改为粗旋系统等；第一再生器封头及内集气室更换、一二级旋风分离器更换、立管整体更换等；第二再生器外旋风分离器更换等。另外，还涉及与旋风分离器系统配套的相关组件的更换等。本次进行焊接施工的沉降器和第

3、一再生器新封头，均为半球壳形结构，钢板厚度分别为：沉降器=20mm，第一再生器=26mm。相较其他容器焊接，本处焊接要求高，射线检测比例大，需要选择技术水平高的焊工操作且应在焊接前对施焊焊工进行严格技术交底工作，确保每一名焊工熟悉掌握焊接工艺评定（或卡）的施焊要求，保证施工质量。根据图纸，沉降器和第一再生器的新封头材质均为16MnR，焊接时选用焊条为J507；沉降器内集气室材质上部为16MnR，下部为15CrMoR，焊接时选用焊条为J507；第一再生器内集气室材质上部位16MnR，下部为0Cr18Ni9，焊接时选用焊条为A307。热处理信息等详细参见本文焊接部分内容。三、 编制依据1 钢制压力

4、容器焊接规程（JB/T 4709-92）；2 催化裂化装置反应再生系统设备施工及验收规范（SH3504-2000）；3 石油化工施工安全技术规程 （SH3505-1999）；4 起重工操作规程（SYB4112-80）；5 封头压制单位厂家提供的封头组装图；6 现场勘查情况。四、 施工工序图纸审查及会审施工方案编制及交底措施用材料准备及临时组装平台铺设封头板等材料到货验收及临时存放防护封头组装临时支架及工装卡具制备封头板拼装及点焊接固定封头焊接及检测封头开孔及内集气室安装焊接封头开孔及内集气室衬里施工封头及内集气室整体运输至装置现场，与旋风系统装成整体本部分施工技术封头各尺寸复核五、 组装场地准

5、备及材料验收1. 组装场地准备根据封头的尺寸以及施工时间要求，决定将两个封头同时组装，因此铺设的临时平台尺寸最小应为15m8m。临时平台由平台梁及平台板共同铺设而成，其中平台梁为HM200200的H型钢，平台板为=20mm的碳素钢板。为保证人员作业和进出方便在临时平台上应铺设HM400400的H型钢作为封头的支撑胎梁，再使用I14a的工字钢将支撑胎梁连接成整体。场地四周应有临时一次电源箱和消防设施，且应由足够的吊装车辆站位空间（至少应预留150t汽车吊站位场所），如选择在厂房中施工，厂房中应配备行车等起重机械。根据现阶段情况，初步拟定四公司广州项目部预制厂进行封头组对施工。2. 材料验收1）

6、焊接材料验收焊接材料应符合组装焊接施工的要求，焊材应在有效使用期内，外观包装应完整不得破损，焊材不得受潮，药皮不得有龟裂脱落，表面不得生锈，不得沾染油污。焊材随货应附带产品质量证明书及相关材质检验报告等材料。焊材一般应选择正规大厂的产品。2） 封头及集气室等预制散件验收组装图纸是否符合施工内容。预制件的各项尺寸应符合设计图纸的要求，并应附带制造厂的出厂合格证或质量证明书。应包括主体材料的复检记录、钢板超声检测结果、焊接试板的实验报告、焊缝外观及无损检测报告、焊缝翻修记录、焊缝编号及焊工代号、装箱清单、热处理记录、主要尺寸检查记录等。预制件到货后，应检查其表面或断面外观，不得有裂纹、结疤、折叠、

7、气泡、夹渣和分层，表面的缺陷深度应不大于钢板厚度负偏差值的一半。预制件出厂前应在表面标明板号、焊缝号、材质、图号、件号等。坡口应符合图纸及相关要求，表面应光滑，不得有裂纹、重皮、分层、夹渣等缺陷，局部凸凹值应小于1mm，磨除表面熔渣及氧化皮，不得有锯齿状、凹槽状的外观缺陷。坡口边缘直线度允许偏差为1mm，钝边高度允许偏差为1mm，角度允许偏差为2.5。压制成型后的封头瓣板和集气室筒节部分的厚度不应小于设计名义厚度减去钢板负偏差。球形封头应在出厂前进行逐张测厚，施工单位在接货时进行随机抽检测厚。封头焊道方向须是径向和环向的，分瓣应选用整板制造拼接。球形封头板片的最小宽度不应小于500mm。各种不

8、相交的拼接焊缝中心线间距至少应为封头钢材厚度的3倍，且不小于100mm。封头出厂前应经过预拼装，并记录相关数据，数据应随发货应同移交施工单位。对于集气室的出厂前焊接部分应提供相关的无损检测报告和热处理报告。球形封头的检查应符合下述要求：a. 长度方向弦长允许偏差为2.5mm；b. 宽度方向弦长允许偏差为2mm；c. 对角线弦长允许偏差为3mm；d. 两对角线应在同一平面上，其垂直距离不得大于5mm；e. 用十字样板检查球壳板曲率，样板与球壳板的的间隙不得大于3mm。当球壳扳弦长大于或等于2000mm时，样板弦长度不得小于2000mm；当球壳板弦长小于2000mm时，样板的弦长不得小于球壳板的弦

9、长。图1 球形封头瓣片允许偏差L为长度方向弦长；C为对角线弦长；A、B、E为任意宽度方向弦长图2 球瓣曲率允许偏差（e为样板与球壳板的间距）六、 封头组装及焊接1. 封头组装施工人员应做好识图工作，认真核对到货预制件的尺寸，并记录检验数据，为组装施工做好准备。临时平台/胎应做好找平工作，其基准面的水平度允许偏差为1mm。利用工装卡具，按照组装图纸在临时平台/胎上将封头瓣片逐一组装成一体；组装过程及时利用卡具调整对接焊缝的间隙、错编量、棱角，不得因存在偏差而强力组装。组装完成后，每一瓣片应按照组装图的排版注示将板号、焊缝号、四心线（此心线分别为0、90、180、270的母线位置上）标记，坡口边缘

10、50mm处打上组装线。球瓣片预组装后的尺寸应符合下列要求：a. 对口间隙应符合图纸或安装现场实际要求；b. 对口错边量不得大于1/4板厚度，且应小于3mm；c. 组对后，用弦长不小于1000mm的样板沿对接接头每500mm测量1点，棱角（包含错边）应小于5mm；d. 上下环口水平度允许偏差为2mm，圆度允许偏差为封头内径的0.5%且不大于25mm，上下环口直径允许偏差为3mm，上下环口外周长允许偏差为10mm，高度允许偏差为2.5mm。图3 球瓣片组装后棱角检查示意图L为弦长，E为棱角e. 组装过程的定位焊接，应能保证焊缝在正式焊接过程中不开裂。f. 封头组装后，应参照图纸划出集气室的安装基线

11、圆，并做好标记工作。2. 封头焊接根据现场实际条件，选择了内大外小的坡口形式，以方便焊接。焊接采用手工电弧焊，为确保焊接质量，焊接完成一层后应及时清除焊道表面焊渣药皮等，检查焊道熔敷金属有无缺陷，有问题及时更正，然后再进行下一层面的焊接工作。根据前期与制造单位对接，焊接坡口为内大外小形式，即内1：外2=2：1，钝边厚度为23mm。新封头与原筒节处的坡口形式与此相同。封头焊接均选用J507进行施焊，焊接完成后应将两侧的飞溅清除，并将焊缝余高较大部位进行打磨并符合要求。焊接焊缝的余高应符合下表要求：A、B类焊接接头焊缝余高（mm）标准抗拉强度下限值b540MPa的钢材及Cr-Mo低合金钢钢材其 他

12、 钢 材单面坡口双面坡口单面坡口双面坡口e1e2e1e2e1e2e1e2010%且不大于31.5010%1且不大于3015%2015%且不大于41.5015%1且不大于4015%2且不大于4图4 A、B类接头焊缝余高e1、e2为焊接接头焊缝余高图4 封头对接焊缝的坡口形式1表示容器内侧板厚度，2表示容器外侧板厚度；1：2=2：1封头焊接完成并复核焊接尺寸符合要求后，应根据图纸进行开孔工作。开孔位置的坡口打磨应符合有关要求，保证接管能够完全焊透。对于有不强要求的接管部位，除保证接管与封头全焊透外，还应保证接管与补强板的焊接为全焊透。焊角高度为较薄板材的厚度。开口可在集气室焊接完成前或者完成后进行

13、，在集气室安装后进行时应注意采取有效措施保护集气室，以免产生破坏。3. 集气室焊接集气室焊接应在封头焊接完成后、衬里施工前完成。将焊接完成的封头翻转，使封头大口向上。在此符合组装时划好的集气室安装基线，无误后方可进行安装。集气室与封头部位的焊接坡口形式为单侧内坡口，采取双面焊接成型的焊接方法。焊角高度为较薄件的厚度。集气室上段筒节与下段筒节对接焊缝、分瓣后组装成整体的对接焊缝均应采用内大外小的坡口形式，如图4所示。集气室根据形式，应完成整体组装和焊接后，再与封头组装并焊接成整体。图5 封头与集气室焊接部位示意图左侧为沉降器部分；右侧为第一再生器部分4. 焊接检验及热处理根据图纸要求进行焊缝的无

14、损检测及热处理工作。沉降器：a. 焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和飞溅物。b. Cr-Mo钢材料焊接接头系数为1，焊缝表面不得出现咬边；其他焊缝咬边最大深度不得大于0.5mm，连续长度不大于100mm，焊缝两侧咬边总长度不超该焊缝总长的10%。c. 封头焊接完成后，应按照JB/T730-2005进行100%RT检测II级合格。d. 集气室的焊缝应在焊后热处理前及之后按照JB/T4730-2005进行100%MT检测I级合格。e. 封头焊接完成后应进行消除热应力热处理工作，与封头连接的其他部件的焊缝在焊接完成后同样应进行消应力热处理。f. 封头焊缝热处理要求为620下热处理2h，然后保温缓冷；1

15、6MnR与15CrMoR焊缝热处理要求为620下热处理40min。g. 封头的所有开孔及接管焊接工作应在热处理前完成。第一再生器：a. 焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和飞溅物。b. Cr-Mo钢材料焊接接头系数为1，焊缝表面不得出现咬边；其他焊缝咬边最大深度不得大于0.5mm，连续长度不大于100mm，焊缝两侧咬边总长度不超该焊缝总长的10%。c. 所有焊缝均是全焊透结构。焊接完成后，采用煤油试漏方法检测。封头与集气室焊接缝进行100%MT检测I级合格；其余应进行100% PT检测I级合格。焊接工艺：表2 适用于本施工内容的焊接工艺评定评定编号材质适 用厚 度（mm）焊 接方 法极性焊接材料直

16、 径（mm）电流（A）电压（V）焊 接 速 度（cm / min）热处理/h1388WH-BX16MnR1848SMAW正接J5074.013018524321222620/2741WH-BX16MnR1540SMAW正接J5074.0160241223/1385WV-BX16MnR1848SMAW正接J5074.013016022231216/0418WF-BV16MnR+15CrMoR1.512SMAW正接J5073.21001302225710620/0.4874WF-BK16MnR+1Cr18Ni10Ti1520SMAW 正接A3074.01301502428723/860WF-BV1

17、6MnR+1Cr18Ni10Ti1.512SMAW 正接A3073.2809025301017/注：以上工艺评定内容摘自中国石化集团第四建设公司焊接工艺评定汇编2008年版。（FCC/TS06.41-2008）上述工作完成后，方能对封头及集气室进行衬里施工，需要进行热处理的衬里焊接工作应在热处理之前完成，不得在热处理后再进行焊接。七、 运输根据现场勘查及厂区道路情况，得到如下信息：a. 厂区通向2#重催装置的道路以由厂区西门进入，沿新重整西侧的西纵五路进入横向干道，由横向干道向西进入西环路，由西环路向北进入北横三路，向东约100m进入装置西侧小马路为最便捷途径。b. 上述道路有横穿道路上空的管

18、桥架共计3处，最矮的高度约为4.6m。c. 进入装置的小马路的宽度为4.5m，连同道路两旁的树木宽度最大约为6m。d. 小马路的转弯半径最大约为10m，一般的拖车无法转向进入。e. 装置与操作室、加热炉区的2条马路有电缆桥架横穿上空，最高点小于4m。f. 厂区以外的道路最大限制高度为5m。由于2个封头的最大高度为3.2m，因此选择拖车的最大装运高度不得超过4.5m（考虑超过限高，第一再生器的顶部出口接管需要在装置现场进行焊接，由此影响的部分衬里工作应后延）。使用的拖车承载力应在50t以上，且高度不应高于1.1m。由于拖车无法经过上述提到的小马路进入装置，因此须要使用150t汽车起重机将2个封头

19、分两次倒运到装置预制区。倒运示意图见后附图。吊耳的选择：根据下发的蓝图，经过核算，封头+内集气室+封头内衬里+与集气室连接的旋风分离器的质量分别为：沉降器34018Kg；第一再生器57230Kg。吊装高度分别为：沉降器64m；第一再生器53m。根据以上情况，应选择管式吊耳，兼作设备由预制长运输至装置现场的吊装耳。吊耳的选择应根据规范进行。吊耳应在设备衬里及热处理前完成焊接工作，有补强要求的吊耳补强板焊道应进行渗透检测I级合格，焊道表面应无裂纹。设备吊耳采用管式吊耳，管式吊耳分类：1） I型管式吊耳，吊耳管采用十字形主筋板加强；2） II型管式吊耳，吊耳管采用双十字形主筋板加强；3） 型管式吊耳

20、，吊耳管采用井字形主筋板加强；管式吊耳焊接顺序与要求应符合下列规定：a. 主筋板与设备本体；b. 吊耳管与设备本体；c. 补强圈与吊耳管及设备本体；d. 挡圈与吊耳管；e. 加强筋与挡圈及吊耳管；f. 各主筋板之间的焊接采用双面交错间断焊；g. 吊耳管与主筋板焊缝应大于管长的1/3；h. 补强圈拼接时，拼接板数量不得多于三块；i. 角焊缝高度为两焊件薄板厚度。根据以上数据，考虑1.1倍的安全系数，可以选择吊耳的形式如下：沉降器：I型管式吊耳，设备质量限值为40000Kg；第一再生器：II型管式吊耳，设备质量限值为75000Kg。a）I型b）型c）型图6 管式吊耳式样图表3 管式吊耳选择数据表吊

21、耳型式设备计算重量KN管式吊耳结构尺寸mm自重N 部 件 编 号123a4b56789abcD11D22D34长宽厚4002451039520370102351061223522412140537750027310425204101023512012235252121405419600299104502445012270841227025812270901217059059775035110500305301636010814360295143601101218051109401 00047810630307201636513516365410163651501626051501 5381 2

22、50529146803080016405165124054781240512012300101201 8561 500630147503295016410185145654101441017014300101702 2881. 件号3补强圈可取其厚度等于设备壁厚S，应经核算确定。2. 4为件号4加强筋的厚度，其边长75 mm。3. 管式吊耳结构尺寸根据大型设备吊装工程施工工艺标准SH/T3515-2003选值。4. 设备计算重量为对称焊接两个吊耳时最大的吊耳起重能力。八、 质量管理1. 货物验收a. 焊材到货后应及时验收，检查相关的质量证明文件资料、焊材实质的外观质量等，超过使用期限和焊材表面

23、面有污损的应及时登记，做退货处理。b. 板材、预制件等到货后，应查证有无原材料质量证明文件、复检报告、加工厂加工制造后尺寸复核记录、无损检测报告、热处理报告、组装图；成型的板瓣应标记有与组装图标记相同的编号或件号。c. 随货应交付的其他组件及资料。2. 组装管理严格执行SH3504-2000的相关现场组装的施工要求，施工前应认真复核预制件的各关联尺寸。组装过程充分利用各工装卡具，调整组装板瓣对接部位的焊道缝隙和错边量。利用相应的样板检查组装后球缺体各部位的圆度，检查环口的水平度，检查上下环口的外周长及高度偏差，检查对接接头的棱角。检查标记的焊道编号等是否符合要求，对接接头坡口应符合焊接要求，表

24、面应打磨光滑无氧化硬质层、钝边无锯齿、坡面无凹坑、无等。表4 A、B焊接接头对口错边量对口处钢材厚度对口错边量（按焊接接头类别划分）AB121/41/4122031/4204035405031/8501/16且101/8且20详细参见SH3504-2000正文5.2.2部分。3. 焊接管理制定适合本施工内容的焊接工艺卡，并应符合本企业的焊接工艺评定。焊工应持有相应的“锅炉压力容器焊工合格证书”。施焊环境应符合下列规定：1） 当施焊环境出现下列任一情况且无有效防护措施时，禁止施焊：a. 手工焊时，风速大于8m/s；b. 雨、雪环境；c. 相对湿度大于90%2） 当焊件温度度低于0时，应在施焊处1

25、00mm范围内预热到15以上。3） 影响衬里施工的焊接及检验工作应在衬里前完成。定位焊接应采用与正是焊接相同的焊接工艺，且应由合格焊工施焊；定位焊缝长度、厚度和间距应保证正式焊接时不开裂。焊接参数严格执行焊接工艺指导，严格控制线能量；应保证起弧和收弧的质量，收弧时应将弧坑填满，多层焊接层间接头应错开。每条焊缝应一次性连续焊接完成，因故中断应根据工艺要求采取保温缓冷措施或后热等防止产生裂纹的措施，再次施焊时应首先确认焊道层无裂纹，方可继续按工艺施焊。施焊完成后应将焊工的钢印、姓名、施焊时间在焊缝附近标明，并在相应的图纸上标明。焊缝返修不宜超过两次，并做好返修次数、部位和结果记录，返修应在热处理前

26、完成。4. 质量保证体系项 目 经 理武志学施 工 经 理陈亚新总 工 程 师肖谷芬经营部赵日秋技术部李灵芝供应部张军红工程部万根怀安监站王向伟质检站邓吉综合办于峰专 业 公 司经 理：孙松贵工程师：刘金良作业班组九、 HSE管理1. 施工准备：组织参与项目施工的施工作业人员学习本项目的相关技术、质量、安全规范及要求。做好技术交底、安全交底，确保没给施工人员对本项目有深刻的理解。根据项目的工程内容，制定合适的质量技术及安全保证措施及体系，实行项目的全程监督制，发现隐患及时整改，确保施工正常进行。做好项目组成的各部门间的联络及配合，保障工程讯息及时传递，通畅解决办法途径的得当准确。与业主、监理、

27、设计等方面做好及时联络，确保出现各项影响施工的问题，能够及时快速通晓各方，促使问题顺利解决。做好施工时的各项票据办理工作，保证施工过程有良好的制度保证。2. 过程控制：进行特种操作人员，必须持有相关的特殊工种操作证。施工过程必须以施工图纸为依据，并严格执行设计要求与相关的规范。严禁触动正在使用的各种设施，没有车间确认的安全作业票据不允许私自进行施工作业。堆放于施工现场的各种材料，必须分类摆放，并做好标识、摆放整齐。施工过程的工业垃圾应集中堆放，并根据要求运至指定地点。严禁将“三废”肆意处理。施工过程严格执行施工安全十大禁令。3. HSE保证体系见18页。4. 工作危害（JHA）分析表见19页。

28、项 目 经 理武志学施 工 经 理陈亚新HSE 工 程 师王向伟经营部赵日秋技术部李灵芝供应部张军红工程部万根怀安监站王向伟质检站邓吉综合办于峰专 业 公 司经 理：孙松贵工程师：刘金良作业班组中国石油化工股份广州分公司2#重油催化裂化装置沉降器&第一再生器封头组焊工作危害分析记录表工作/任务：焊接施工 工作区域：2#重油催化裂化装置& 预制厂分析负责人： 成员： 时 间：2008年12月26日序号工作步骤主要危害及潜在事件主要后果关键控制措施负责人及联系方式1临时平台铺设吊装作业，物体打击人员受伤专业工种操作，无关人员不得靠近2封头组装支架结构不稳，封头件倾覆人员重伤、死亡设立作业监护，正确

29、使用工装卡具；规范作业程序；临时焊接牢固可靠3焊接作业封头内部通风不畅作业人员有毒气体熏呛、窒息设置通风措施，作业过程有监护人4封头运输吊装指挥失误、吊耳结构开焊封头损坏，机具伤人正确指挥及焊接，吊装前认证检查吊具及吊耳，吊装作业设立监护人十、 机具、措施料及附图1 施工主要机具序号名称规格型号单位数量备注1汽车吊150吨台1封头转运进装置预制区250吨台2325吨台14拖车15吨台1零部件倒运550吨台1封头倒运6双排1.5吨台17千斤顶16吨台48插车3吨台19空压机6m3/h台110电焊机台6含气刨焊接1台11焊条烘箱套1含焊条保温箱12砂轮机=100台813等离子切割机台214热处理设

30、备套12 措施用料序号名称规格型号单位数量备注1钢板=10 Q235B米210吊耳补强板及工装卡具=16 Q235B米24吊耳补强板及工装卡具2=20 Q235B米2130临时平台3=30 Q235B米25工装卡具4=14 0Cr18Ni9米22工装卡具5H型钢HM4004001814米60临时支撑6HM2002001410米100临时平台7工字钢I14a米100临时支撑8槽钢14米150封头内部支撑9钢管 1148米250封头内部支撑10 24510米1.5吊耳11 30010米1.5吊耳12电焊条J422 4.0千克20013J427 4.0千克10014J507 4.0千克60015J507 3.2千克20016A307 4.0千克20017A307 3.2千克200续表序号名称规格型号单位数量备注18石棉布米210019架子杆无缝钢管根20020跳板钢制块1003 附图a. 工装卡具制作图；b. 封头组装支撑及平台图；c. 封头组装胎具示意图；d. 封头倒运图。