滿雪峰 劉錫明 宋亞?wèn)| 王永慶

中國(guó)石油大慶煉化公司

隨著煉油化工技術(shù)的不斷進(jìn)步和環(huán)保要求的不斷提高，加氫技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，尤其是加氫精制技術(shù)使用范圍顯著提高，加氫精制技術(shù)一般需要較高的壓力和溫度，這類加氫裝置基本都包含一臺(tái)或多臺(tái)加氫反應(yīng)器，與加氫反應(yīng)器配套的管道和附屬設(shè)備大部分屬于高壓系統(tǒng)，因此，在建設(shè)此類加氫項(xiàng)目時(shí)嚴(yán)密細(xì)致的管控是項(xiàng)目按期中交、順利投產(chǎn)的關(guān)鍵。

1 項(xiàng)目基本情況

1.1 概況

該項(xiàng)目為一套新建生產(chǎn)能力為30 萬(wàn)噸石蠟加氫裝置（圖1），此石蠟加氫裝置是以上游酮苯脫蠟脫油裝置的減三和減四粗蠟，減二和減三反序粗蠟及外購(gòu)的氫氣為原料經(jīng)加氫反應(yīng)生成精制蠟。

圖1 石蠟加氫裝置Fig.1 Paraffin hydrogenation unit

1.1.1 反應(yīng)部分

反應(yīng)采用中壓?jiǎn)畏磻?yīng)器工藝，催化劑采用中國(guó)石油天然氣股份有限公司大慶化工研究中心開發(fā)的SP—3 保護(hù)劑和SD—2 催化劑；設(shè)置原料蠟過(guò)濾器，除去原料中大于25 μm的顆粒狀機(jī)械雜質(zhì)；設(shè)置原料蠟脫氣塔將原料蠟中的溶劑、水等雜質(zhì)脫除；采用熱高分流程，優(yōu)化換熱流程，充分回收熱量降低能耗。

1.1.2 分餾部分

分餾部分采用汽提塔+真空干燥塔，為確保催化劑、高壓設(shè)備及操作人員的安全，裝置設(shè)置緊急泄壓系統(tǒng)。冷高壓分離器和循環(huán)氫分蠟罐設(shè)置旋流脫烴器，以防止或降低高分氣因帶蠟而堵塞管線。

1.1.3 公用工程

該項(xiàng)目由新鮮水系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)、壓縮風(fēng)系統(tǒng)、蒸汽和熱水伴熱管網(wǎng)、循環(huán)水系統(tǒng)等組成；主要由480 t 鋼結(jié)構(gòu)、4.8 萬(wàn)吋焊口、52 個(gè)試壓包、11.9 km 的電氣電纜、135 km 的儀表電纜和87臺(tái)套設(shè)備構(gòu)成；采用EPC總包模式，除總包單位外還有監(jiān)理公司全程參與和第三方檢測(cè)等單位。

1.2 高壓系統(tǒng)基本情況

高壓系統(tǒng)安裝部分主要由管道、設(shè)備、管件等組成，PDMS（工廠三維布置設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)）三維模型如圖2所示，其中高壓管道部分劃分為16個(gè)試壓包，主要介質(zhì)為循環(huán)氫氣、放空瓦斯、氮?dú)狻⑿職?、熱高分液、冷高分液、原料蠟，設(shè)計(jì)壓力從8.7 MPa 至13.1 MPa（因?qū)?yīng)試驗(yàn)壓力為13.05～19.65 MPa，故此都視為高壓管道）。

圖2 PDMS三維模型Fig.2 PDMS three-dimensional model

1.3 高壓系統(tǒng)在裝置中的作用和施工難點(diǎn)

高壓系統(tǒng)是該裝置的核心，從原料蠟進(jìn)入裝置與高壓氫氣混合進(jìn)行反應(yīng)到下一步的熱、冷高分的分離，涵蓋裝置的核心流程，尤其循環(huán)氫和新氫的管線及4 臺(tái)氫氣壓縮器，不僅要求焊接質(zhì)量有保證，同時(shí)對(duì)焊后管線的清潔程度也有著非常高的要求。由于整個(gè)高壓系統(tǒng)涉及管線、設(shè)備、閥門、法蘭、墊片、螺栓、電儀等眾多部分，必須保證全系統(tǒng)的焊接質(zhì)量和密封要求，否則會(huì)對(duì)安全生產(chǎn)造成極大不利影響，所以對(duì)整個(gè)高壓系統(tǒng)工程管理提出了更高的要求，也是該裝置能否按時(shí)中交順利投產(chǎn)的重中之重。

2 高壓系統(tǒng)工程管理措施

2.1 設(shè)備采購(gòu)管理

該項(xiàng)目設(shè)備采購(gòu)由總包單位物資部門負(fù)責(zé)，對(duì)于高壓系統(tǒng)上所用的50 臺(tái)關(guān)鍵閥門（高壓氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)和氣動(dòng)切斷閥、高壓閘閥、止回閥和軌道球閥）分別從三個(gè)國(guó)家進(jìn)口（圖3），對(duì)于290臺(tái)普通高壓閘閥由蘇州紐威閥門廠供貨。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵閥門供應(yīng)商的嚴(yán)格挑選可在源頭上保證質(zhì)量。

圖3 已安裝就位的進(jìn)口氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥Fig.3 Inlet pneumatic control valve installed in place

2.2 對(duì)到貨設(shè)備及管件的檢查驗(yàn)收

整個(gè)高壓系統(tǒng)涉及眾多的管線、閥門、設(shè)備、緊固件等。首先對(duì)到場(chǎng)的物資進(jìn)行隨機(jī)資料和外觀的檢查，尤其是外觀的目視檢查不能流于形式，應(yīng)通過(guò)多種技術(shù)手段進(jìn)行徹底檢查。如果在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)有等級(jí)為7D1A 的A106 Gr.B 新氫管線表面有劃痕，則應(yīng)經(jīng)過(guò)打磨、PT、TOFD檢測(cè)后排除以上問(wèn)題再進(jìn)行光譜材質(zhì)檢驗(yàn)[1-2]。

閥門試壓過(guò)程需嚴(yán)格管理，尤其對(duì)于高壓閥門的試壓工作，除了閥門殼體壓力試驗(yàn)外，還應(yīng)關(guān)注閥門的密封試驗(yàn)。采取平時(shí)勤到試壓現(xiàn)場(chǎng)多檢查，安排專業(yè)監(jiān)理工程師全程監(jiān)控閥門試壓，加強(qiáng)閥門試驗(yàn)質(zhì)量管控等措施。

2.3 工藝細(xì)化

高壓系統(tǒng)管線主要材質(zhì)為ASTM A106 Gr.B、ASTM A335 P11和ASTM A312 TP321構(gòu)成，設(shè)計(jì)溫度為155～350 ℃，介質(zhì)特性有毒、易燃、易爆。

根據(jù)工藝流程、P＆ID和管道設(shè)計(jì)壓力對(duì)管道進(jìn)行分組。原則上按系統(tǒng)進(jìn)行分組，將同一系統(tǒng)中壓力相同的管線編入一組或與相同壓力的其他系統(tǒng)管線編入一組。為了減少分組數(shù)量加快試壓進(jìn)度，一般將試驗(yàn)壓力相差不大于0.5 MPa 且管道等級(jí)相同的管線編入一組，試驗(yàn)壓力按該組中的最高壓力進(jìn)行設(shè)定。通過(guò)詳細(xì)研究工藝圖紙盡量減少試壓包數(shù)量，保證配管后續(xù)試壓高效進(jìn)行。該裝置試壓包總計(jì)52個(gè)，其中高壓系統(tǒng)試壓包16個(gè)。

2.4 高壓密封的管理

該裝置的高壓管道主要采用焊接方式連接，在管道材質(zhì)不同或者需要拆卸的地方采用高壓法蘭連接，另外還有一些高壓設(shè)備口、儀表閥門接口也采用高壓法蘭連接，例如反應(yīng)器、高壓換熱器、熱高分，冷高分、循氫分液罐、新氫分液罐的出入口都采用帶頸對(duì)焊法蘭配套金屬八角墊的形式連接。整個(gè)高壓系統(tǒng)的連接方式就是焊接加高壓法蘭連接，而采用高壓法蘭連接密封面的質(zhì)量檢查就顯得至關(guān)重要[3]。

2.4.1 建立高壓法蘭檢查制度并成立檢查小組

成立由項(xiàng)目組、生產(chǎn)車間、總包、監(jiān)理組成的檢查小組，小組成員經(jīng)過(guò)專業(yè)理論和實(shí)踐培訓(xùn)后緊密配合作業(yè)單位進(jìn)行高壓法蘭、墊片的安裝工作。

在高壓法蘭安裝工作前由檢查小組與作業(yè)單位一同確立《高壓法蘭安裝檢查確認(rèn)制度》，通過(guò)該制度對(duì)高壓法蘭及配套墊片嚴(yán)格管控，確定責(zé)任人。確保每一對(duì)高壓法蘭及配套墊片在安裝前都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量檢查和簽字確認(rèn)，從根源上保證材料質(zhì)量。

2.4.2 高壓法蘭及八角墊片的物資管理

高壓法蘭及八角墊片到貨后經(jīng)過(guò)初步的質(zhì)量檢查后入現(xiàn)場(chǎng)材料庫(kù)，為防止在存放期間磕壞，采取多層置物架擺放，在每層置物架上面先鋪上軟木板再在其上面放置法蘭和墊片，法蘭與墊片都要求平放，為節(jié)約占地采用大圈套小圈的方式布置并設(shè)置明顯的標(biāo)識(shí)（圖4）。

圖4 高壓法蘭墊片的放置Fig.4 Placement of high-pressure flange gaskets

2.4.3 高壓法蘭及配套墊片進(jìn)行材質(zhì)和硬度檢測(cè)

安裝前需查閱材料表和制造標(biāo)準(zhǔn)，利用便攜式光譜檢測(cè)儀確認(rèn)高壓法蘭及配套墊片材質(zhì)是否與設(shè)計(jì)一致[4]，之后用硬度檢測(cè)儀對(duì)法蘭和墊片進(jìn)行硬度檢測(cè)[5]，確認(rèn)是否符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，法蘭的硬度要高于墊片的硬度30～40 HB，這樣就可以保證在法蘭緊固時(shí)八角墊片有足夠的變形量，確保整體的密封效果。

2.4.4 高壓法蘭及八角墊片的清潔和缺陷檢查

安裝前再次確認(rèn)八角墊片是否有凹坑劃痕等缺陷，同時(shí)檢查配對(duì)的高壓法蘭密封面是否有劃痕、壓痕等缺陷[6-7]，尤其應(yīng)重點(diǎn)檢查法蘭密封水紋線上是否有貫穿性劃痕。

檢查完畢后應(yīng)將墊片和法蘭密封面用軟布擦拭干凈，不能留有雜質(zhì)。對(duì)每一對(duì)檢查過(guò)的法蘭和墊片用記號(hào)筆做好標(biāo)記并及時(shí)安裝（在安裝前可在法蘭梯形槽密封面上涂抹少許凡士林確保緊固時(shí)有一定的潤(rùn)滑效果）；未及時(shí)安裝的應(yīng)做好材料保護(hù)措施，下次安裝前必須再次確認(rèn)密封面是否清潔、有無(wú)質(zhì)量缺陷[8]。

2.4.5 高壓法蘭螺栓孔的清理及高壓螺栓的清潔處理

到貨的高壓螺栓需先進(jìn)行光譜檢測(cè)和抽檢并做性能試驗(yàn)，保證滿足設(shè)計(jì)要求后單獨(dú)存放并做好標(biāo)記。安裝時(shí)先將螺栓孔中大塊的鐵銹、雜物去除，用抹布將每個(gè)螺栓孔清理干凈，高壓螺栓在安裝之前必須用煤油清洗干凈，去除鐵銹、泥沙等雜物。

2.4.6 高壓密封質(zhì)量檢測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)采用紅丹試驗(yàn)進(jìn)行高壓密封質(zhì)量檢測(cè)。紅丹又名鉛丹、鉛紅，學(xué)名四氧化三鉛，分子式Pb3O4。一般為鮮桔紅色重質(zhì)粉末，使用需用水勾兌，現(xiàn)場(chǎng)為方便使用，采用膏狀紅色氧化鉛（分子式PbO）進(jìn)行試驗(yàn)，由于其膏狀特質(zhì)，減少了勾兌步驟，使用效果更佳。

紅丹試驗(yàn)的主要目的是檢測(cè)八角墊和高壓法蘭密封面的接觸情況，使用時(shí)先在干凈的法蘭密封面上將膏狀紅色氧化鉛均勻涂抹在法蘭面上，但涂抹太薄或太厚都會(huì)影響試驗(yàn)效果，可多嘗試幾次，效果不好時(shí)用干凈軟布擦凈即可，然后重新涂抹，之后將八角墊片輕輕地放在密封面上，按壓之后人工旋轉(zhuǎn)鋼圈墊片90°，對(duì)于大口徑法蘭如DN 500及以上的可多人配合轉(zhuǎn)動(dòng)，但多人協(xié)同時(shí)按壓力度要趨于一致（圖5），最后取出八角墊片，檢查法蘭密封面和墊圈的內(nèi)外圈密封線是否連貫，內(nèi)外圈密封線連續(xù)性越好代表安裝之后法蘭與墊片的接觸性越好，密封效果也越好。若密封線不連貫，出現(xiàn)時(shí)斷時(shí)續(xù)的現(xiàn)象則需要更換其他同型號(hào)墊片再進(jìn)行試驗(yàn)，直至合格為止。

圖5 接觸較好的配套高壓法蘭墊片F(xiàn)ig.5 Supporting high-pressure flange gasket with good contact

現(xiàn)場(chǎng)做此試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有3 片設(shè)備自帶法蘭內(nèi)槽，有幾處輕微凸起，有2片設(shè)備自帶法蘭且表面有凹坑問(wèn)題，有4個(gè)八角墊片紅丹不均勻，聯(lián)系廠家后將設(shè)備自帶法蘭片進(jìn)行了補(bǔ)焊、研磨處理[9-10]，4個(gè)八角墊進(jìn)行了更換，處理合格后重新進(jìn)行紅丹試驗(yàn)，合格后裝配。

2.4.7 高壓法蘭的回裝管理

高壓法蘭的安裝工作要在照明充足的環(huán)境下進(jìn)行，以防止雜物掉入密封面。高壓法蘭的相對(duì)位置應(yīng)安裝準(zhǔn)確，所有的螺栓都能順利穿入，八角墊片應(yīng)安裝平正、位置準(zhǔn)確，不得有偏斜且應(yīng)接觸良好，螺栓、螺母螺紋接觸面上涂高溫防咬合劑，法蘭凹槽均勻涂抹氯乙烯磁漆高溫密封涂料。

對(duì)于M27及以上螺栓按照中國(guó)石油煉化板塊規(guī)定需進(jìn)行定力矩緊固，主要為定量控制螺栓拉伸力和緊固扭矩控制螺栓預(yù)緊力，嚴(yán)格執(zhí)行中國(guó)石油《定力矩緊固標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)程》、CSEI/JX 0004—2018《石化過(guò)程裝備檢維修技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)。并且依照CSEI/JX 0004—2018 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所有參與定力矩施工的人員進(jìn)行定力矩緊固技術(shù)培訓(xùn)和作業(yè)前技術(shù)交底。定力矩緊固流程嚴(yán)格按照方案執(zhí)行[11]，定力矩?cái)?shù)值由廠家、機(jī)械設(shè)計(jì)人員共同確定，為保證定力矩緊固效果，全程有甲方人員跟蹤記錄和確認(rèn)。

2.5 焊接質(zhì)量管理

高壓系統(tǒng)的管線材質(zhì)由A106 Gr.B、P11 和TP321 構(gòu)成，為了便于區(qū)分，統(tǒng)一編制了色標(biāo)卡，并在管線、管件表面涂刷色帶便于在使用時(shí)區(qū)分。針對(duì)不同材質(zhì)、壁厚的管線編制對(duì)應(yīng)焊接工藝卡，予以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)焊接。在施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)焊材保存、發(fā)放、烘干的管理并重視焊接設(shè)備的檢查。高壓系統(tǒng)焊接時(shí)，嚴(yán)格按照焊接工藝卡片和管道施工方案施工[12]。焊工經(jīng)過(guò)資質(zhì)審查并現(xiàn)場(chǎng)試件焊接考試合格后，優(yōu)中選優(yōu)組成6個(gè)焊接小組，經(jīng)過(guò)技術(shù)交底后進(jìn)行高壓系統(tǒng)焊接，以進(jìn)一步保證焊接質(zhì)量。在焊接完成后按照設(shè)計(jì)規(guī)定對(duì)需要熱處理和RT 檢測(cè)的焊口也要重點(diǎn)監(jiān)護(hù)[13]。通過(guò)一系列有效控制措施，實(shí)現(xiàn)了高壓系統(tǒng)一次焊接合格率99.9%。

2.6 管線試壓

高壓系統(tǒng)中有TP321材質(zhì)管線，屬于奧氏體不銹鋼材質(zhì)，在焊接試壓時(shí)要特別注意焊接質(zhì)量和防腐蝕的控制[14-15]。將已成系統(tǒng)的16個(gè)高壓系統(tǒng)試壓包排好試壓計(jì)劃，由項(xiàng)目組、生產(chǎn)工藝技術(shù)員、施工單位配管技術(shù)員、安裝監(jiān)理工程師組成管線試壓小組，在每一個(gè)試壓包開始試壓前由各方共同檢查確認(rèn)，在試壓過(guò)程中各方沿線仔細(xì)檢查并在試壓完成后由各方現(xiàn)場(chǎng)簽字確認(rèn)。

試壓合格后立刻進(jìn)行管線吹掃、清洗和氣密性試驗(yàn)[16]，對(duì)于壓縮機(jī)進(jìn)、出口管線，也增加了靶片爆破檢驗(yàn)，進(jìn)一步提高了施工質(zhì)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

石蠟加氫裝置的高壓系統(tǒng)是裝置的核心，也是本次項(xiàng)目建設(shè)成功與否的關(guān)鍵，因此將高壓系統(tǒng)的施工過(guò)程分解到每一步，將精細(xì)管理貫徹到每一個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)嚴(yán)密細(xì)致的管理使高壓系統(tǒng)施工順利完成，在進(jìn)行管線試壓、氣密性檢測(cè)時(shí)均一次性通過(guò)。由于采取了以上更為積極的管理方法，促使該裝置于2020 年10 月27 日實(shí)現(xiàn)中交，于2020 年11月15 日生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，投產(chǎn)一次成功，完成了投資目標(biāo)，也實(shí)現(xiàn)了提質(zhì)增效的目的，對(duì)同行業(yè)在高壓系統(tǒng)工程管理方面有一定的積極作用。