夹套管施工方案.docx
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夹套管施工方案
聚甲醛夹套管安装
随着我国产业结构的改变，已由高能耗、低效益的行业向低成本、高附加值的行业转变，石油化工行业也不例外，目前我国的许多化肥生产企业向精细化工、制药、化纤及纺织等方面拓展。
而这些行业中有大量的夹套管，随着精细化工及先进生产工艺的进一步发展，夹套管在化工装置管线中所占比重越来越大。
夹套管在化工装置管道系统中是很重要的管线,所输送的介质对加热温度要求较为严格。
其质量将直接影响整个装置的运行。
国内到目前为止只颁布了纺织行业的《夹套管施工及验收规范》（FJJ211--86），很多施工企业还未接触过夹套管，我公司连续施工了两套含有大量夹套管的工程：
无锡JADE工程、云天化10000t/a聚甲醛工程。
下面以云天化10000t/a聚甲醛工程为实例进行说明：
第一部分：
安装工艺
一：
特点
1：
我公司承建的云天化10000t/a聚甲醛工程由甲醛浓缩单元、三聚合成单元、聚合单元、中间罐区、管廊等组成。
整个聚甲醛装置结构紧凑，设备多；管道回路较多，仪表的监控点也多。
管道布置相当密集、拥挤。
聚甲醛装置夹套管按工艺流程回路划分成58个回路系统。
其中放空、放净系统较为复杂，庞大，施工难度大。
套管内介质：
0.45Mpa蒸汽,75℃热水。
操作温度：
内管30℃--225℃，套管：
75℃--155℃。
操作压力：
内管-0.09Mpa----0.4Mpa,套管：
0.4Mpa----0.9Mpa
聚甲醛装置夹套管分成热水夹套和蒸汽夹套两种。
内管：
0Cr18Ni9Ti，套管：
20#
主要工作量如下：
管道总长：
内管2497米。
套管2708米。
焊接量：
内管7488个DIN。
套管11546个DIN。
本工法是根据夹套管现场的制作、预制、安装的实际情况,合理安排工艺环节,对关键工序进行程序化施工，从而提高了制作、安装精度和施工速度，施工质量也易于控制。
同时对管工及焊工的素质要求较高。
二：
工艺程序
全夹套管以先主管后分支管为基本顺序施工。
制作安装程序见附图一（施工流程图）：
三：
操作要点：
1：
夹套管配件的检验、核对
1-1：
内管管材、管件的材质为：
TP321，外管为：
20#。
夹套管内、外管管材均为无缝管。
不同管材、管件均有相应的色标，详见附件一（管材、管件的标注方法及措施）。
1-2：
内管的弯头、大小头均采用成品对焊管件，其制造标准为GB12459-90,弯头的弯曲半径为：
R=1.5D。
1-3：
外管的弯头采用对剖弯头，R=1.0D。
1-4：
内管有支管处不采用成品三通，而采用现场开孔后焊接的方式。
1-5：
在制作、安装前，根据施工图对夹套管的配件：
管材、管件、阀门、法兰、特殊件、导向块、隔板等进行检验、核对。
应与施工图一致。
2：
管道的校直及内外表面的处理
2-1：
到场的管道若有弯曲现象，要进行校直处理。
校直工作应在专用的校直工作平台上校直处理。
不能用榔头等铁器工具敲击，不锈钢管不能用火烤。
2-2：
管道若有明显油迹，必须进行脱脂处理，可用溶剂四氯化碳或碱液进行脱脂处理。
3：
仔细核对空视图尺寸
3-1：
核对设备管口方位、坐标、标高、中心线坐标、管口法兰标准形式，材质是否和施工图一致。
3-2：
仔细核对空视图尺寸，并现场实测，根据实际测量长度及空视图尺寸下料，并确定出特殊件、仪表件及支管的具体位置。
4：
特殊件、仪表件的开孔
特殊件、仪表件及支管的开孔的具体位置确定后，采用钻孔方式开孔，所开孔直径要比支管外径大4mm，便于支管焊接或仪表件的自由插入，开孔完毕后要用棒式砂轮对所开孔进行清理，以符合设计要求。
5：
内管的预组对、预安装
5-1：
将已制作好的内管管段按空视图要求预组对，点焊，并预安装。
5-2：
经预组对、预安装再次调整各管段的尺寸，使其符合设计要求和现场实际情况。
5-3：
确定出内管活口及调整段的具体位置。
5-4：
经预组对、预安装，确定出合理的组装程序。
5-5：
按预安装顺序将内管各管段编号，并记录在册。
6：
确定外管尺寸
根据内管预安装情况，以及到现场的调整半管的尺寸确定出套管的长度。
7：
内管的局部组对、焊接
7-1：
按5-4中所确定出来的合理组对程序，将内管局部组对焊接，焊接采用手工氩弧焊，在焊接过程中采用相应的施工措施防止焊接变形。
7-2：
预制管段后要进行再次校直处理，以消除焊接变形而造成的管道弯曲,对焊缝进行无损检验
7-3：
由于本装置夹套管内部清洁要求特别高，故要对预制管段进行内清洁，具体运作详见附件二：
《夹套管管材、管件清洁措施》。
8：
安装导向块：
定位板的长度一般为40mm，其厚度为B=4.5mm，其高度H由其内管外径及外管内径而确定，外管套上后间隙值为1～1.5mm为宜。
8-1：
导向块的制作见图一：
8-2：
导向块的制作尺寸见下表：
内管
外管
导向块厚度
材质
备注
DN
外径
DN
外径
15
18
40
45
20
25
40
45
Φ5
Φ5
TP321
Φ5的圆钢
25
32
50
57
7.5
4
TP321
40
45
80
89
16.5
4
TP321
50
57
80
89
10.5
4
TP321
80
89
125
133
15
5
TP321
8-3：
导向块距弯头之间距离T≤600mm，导向块布置按下表
工艺管DN
15
20
25
40
50
80
100
150
200
导向块距离（M）
2.0
2.0
3.0
4.5
5.0
6.0
7.0
8.5
8.5
8-2：
导向块应按设计要求的布置方式（见图2）满焊在内管上：
9：
外管的制作
9-1：
按上述第6点所确定的尺寸下料
9-2：
热源进出口
9-2-1：
本装置的热源有0.45mpa的蒸汽和75℃和50℃的热水共计三种介质，对于蒸汽介质应高进低出，对热水介质应低进高出。
热源流向尽可能和内管介质流向相反。
而且夹套管要能自行放空，自行导淋，如图3所示。
1、夹套管4、导淋7、回水总管
2、工艺管5、隔板8、放空
3、供水总管6、热水进口9、热水出口
图3
9-2-2：
最小距离（min）的要求
夹套管要尽可能地避免潜在冻结点和避免死端。
故对热源引入，引出口位置有最小距离（min）要求。
本装置最小距离定义在25--35mm之间，（见图3）
9-3：
跨越管口及放空、导淋口位置确定。
9-3-1：
对于蒸汽夹套系统在两加热段之间需要跨越管连接时，应有两个跨越管，一个在上面（作气相跨越），一个在下面（作液相跨越）如图4所示。
9-3-2：
对于热水夹套系统两加热段间需跨越管连接时，跨越管应在上面，以防止气相积存于套管内，如图4所示。
9-3-3：
在夹套管线的最高点及最低点，必须设置放空点和导淋点，如图4所示。
9-3-4：
跨越管口及放空，导淋管口位置最小距离（Min）要求：
为了尽可能地避免潜在冻结点和避免死端，各跨越管口、导淋口、放空口位置有最小距离要求，最小距离定义在25--35mm之间，如图4。
9-3-5：
水平夹套管跨越管应与夹套管的切线方向连接，如图4所示。
9-3-6：
跨越管（连通管）为方便拆卸，其连接应采用标准法兰连接，其优点为便于组对、检查、拆卸。
10：
外管对热源引入、引出、跨越管口的开孔。
10-1：
热源管、跨越管管径的确定。
10-1-1：
蒸汽夹套系统的热源管、跨越管管径均为DN20。
10-1-2：
热水系统、热源管、跨越管管径按下表中尺寸确定。
管道尺寸
工艺管线
公称直径
15
20
25
32
40
50
80
100
150
200
夹套
公称直径
40
40
50
80
80
80
125
150
200
250
夹套管的热水进出管及跨越管
公称直径
15
15
15
15
15
15
20
25
40
40
10-2：
外管的开孔
10-2-1：
外管的开孔采用钻孔方式开孔，所开孔内径要比热源管外径大4mm，开孔后应用棒式砂轮、圆锉、半圆锉修孔，直至满足设计要求。
10-2-2：
对于跨越管口开孔，应在外管切线方向开孔，开孔后应用棒式砂轮、半圆锉或圆锉修孔，将所开孔修整成跨越管和外管切线方向连接的相贯线形式。
对于不同管径外管和不同管径跨越管其相贯线均不相同。
11：
夹套法兰的安装
11-1：
聚甲醛装置夹套管夹套法兰采用非标法兰，代号为NF002，材质为0Cr18Ni9Ti。
见图5其外型尺寸与ANSI300LB法兰相同。
11-2：
夹套法兰和内管以承插焊形式连接如图6。
11-3：
夹套法兰和外管是以对接角焊缝形式连接，如图6。
11-4：
与夹套法兰连接的外管的制作。
11-4-1：
在已下料的外管管段上切割抽条，并热闭管端而成。
如图7
11-4-2：
外管经热闭管端后的φ值应符合下表（参照图6）
11-4-3：
在热闭管端应严格控制其φ值及热闭后的椭圆度，特别是DN40这一规格的法兰，热闭的外管与法兰焊接后没有螺冒的空间或螺冒的端面不能与法兰面接触。
对此采用DN80X65的同心大小头代替热闭管端。
采用其他不同标准的法兰，可不需热闭管端或热闭后的φ值有所变化，应据实际情况而定。
11-4-4：
经热闭后的外管与夹套法兰连接后，以及热源管口位置确定后，应满足螺栓自由安装，拆卸。
12：
按5-4中所确定的组对程序，在内管上局部套入已制作好并清洁过的外管。
12-1：
外管套入时应注意防止内管和外管的大小头之间的夹套管腔变小或堵塞，如图8。
13：
隔板的安装
隔板的安装见图9。
隔板材质为0Cr18Ni9Ti，其尺寸见下表
尺寸（mm）
工艺管
夹套管
隔板
DIN
外径Φ
DIN
外径Φ
A
B
C
15
18
40
45
18.2
65
3
20
25
40
45
25.6
65
25
32
50
57
32.6
75
40
45
80
89
45.7
105
4
50
57
80
89
57.7
105
80
89
125
133
89.7
155
5
100
108
150
159
108.7
185
150
159
200
219
159.7
240
6
200
219
250
273
219.9
300
14：
调整半管的制作
14-1：
根据施工图及外管的套入情况，确定调整半管的形式，并实测其长度。
14-2：
调整半管有两种形式,一种代号为NF029，材质为0Cr18Ni9Ti，用于有支管焊接处。
另一种代号为NF082，材质为20#，用于无支管焊接处。
14-3：
调整半管NF082，按实测尺寸下料并加工坡口。
14-3-1：
调整半管NF029，按实测尺寸下料，并加工坡口，根据实测数据及空视图确定支管在NF029上的准确位置及开孔直径。
14-3-2：
调整半管NF029的开孔，用手动砂轮机或磁力钻开孔，开孔后用棒式砂轮机修口，所开孔内径应比支管外径大4mm。
具体开孔方位详见图10。
14-3-3：
对已制作的调整半管编号，登记。
15：
内管的整体连接
按5-4条中所确定出的组对程序及5-5中对各管段的编号，对内管进行组对、焊接、整体连接，并无损探伤。
16：
内管安装检查：
16-1：
内管是否按施工图施工完毕，并符合设计要求。
16-2：
内管的焊口是否全部完成，并按设计规范要求已作无损检验。
16-3：
所有资料、记录是否齐全。
17：
内管试压按GB50235-97《工业管道的施工与验收规范》进行试压。
18：
外管组对焊接，及对半弯头的焊接。
18-1：
根据5-4所确定的组对程序对外管进行组对焊接。
18-2：
对半弯头按施工图进行安装、焊接，具体安装位置如图11所示。
18-3：
外管组对时，要使热源引入，引出口及跨越管口、导淋、放空口处于正确位置。
19：
外管的整体封闭、焊接。
19-1：
认真核对各配件及其编号，对内管、外管进行清理检查，经质量检验部门确认后，方能整体封闭。
19-2：
外管组对焊接完毕后，安装对半直管，对半直管按编号安装在正确位置。
19-3：
调整半管的安装如图10所示。
19-4：
外管整体封闭焊接后，对热源引入、引出口及跨越管口，导淋、自动放空口，均要用封口胶将管口封住，防止脏物掉入管内。
20：
夹套管的安装
20-1：
夹套管安装前应对各预制段认真核实实物和管段编号和施工记录无误时，再对内管进行清理检查，并且对预制管段用封口胶密封，经质检部门确认后，方能安装就位和封闭连接。
20-2：
阀门的安装
20-2-1：
安装前应仔细检查阀门的编码是否与空视图一致，确定阀门的正确安装位置。
21：
非标件、特殊件的安装
21-1：
安装前仔细核对非标个、特殊件的型号、位号是否和施工图一致。
21-2：
确定其正确的安装位置，避免乱装。
22：
坡度要求
夹套管的坡度在空视图中都有标示，安装时按图上的坡度方向施工。
23:
热源管得安装
热源管安装的基本要求为自放空自导淋，蒸气夹套的蒸气应高点进低点出，避免积液，热水夹套的热水应低点进高点出，避免积液和积汽。
夹套外管的连通管应在施工前确定其方向，满足自放空自导淋的要求，确认无误后方可施工，热源管应保证通畅无堵塞。
四：
质量控制
夹套管的制作、安装遵守GB50235-97《工业管道施工及验收规范》、FJJ1211-86《夹套管施工及验收规范》，并采用A、B、C三级质量控制，见附图二。
施工中特别注意以下几点：
1．下料前需根据现场实际准确测量，划线时控制误差，每根管子都要尽量准确。
2．下料时必须要求认真操作，使切割的管端面垂直度误差尽量减小。
3．严格控制组对间隙。
4．严格控制焊接变形，内管焊接时为控制焊接变形，采用了水冷法和捆，使焊接变形控制在最小范围内。
法兰的焊接变形，由于内外管都要焊接在法兰上，应先焊接法兰处的调整段。
避免应力集中于法兰处，造成管段及法兰的变形。
5．定位块制作、安装时，应保证内外管同心。
6．内管施工完毕，在封闭外管时，对支管焊接三通的封闭，由于主管的夹套和支管的夹套是互为独立的系统，必须保证主管在焊接支管三通处的对半调整段于支管内管的封闭焊接。
7．在内管安装时应加上必要的临时支架，特别时对长度较长而管径较小的管段或阀组，由于自身重量或外界因素的影响，将会引起内管变形。
外管已经套入，内管变形后，难以校直。
造成内管返工，还需重新试压，且内管通氩困难，势必影响施工质量。
8．严格控制每一施工工艺步骤的误差及变形。
在封闭外管前，外管点焊完毕后应全面测量、核对。
若不符和要求之处，及时处理或用外管予以调整，避免在外管封闭完毕后才发现问题。
这样将造成内、外管的返工，且在切割时的杂物掉入夹套内无法清除，而且内管还需重新试压。
在施工时间、人力、物力上造成不必要的浪费。
由于内管通氩困难，会影响施工质量。
9．施工过程中主要工序采取了以下质量记录：
管道系统压力试验记录
隐蔽工程（封闭）记录
阀门试压记录
管道复位最终检查记录
五：
施工安全与防护
在施工中必严格执行《建筑安装工程安全技术规程》
附件一：
关于管材、管件标注方法及措施
聚甲醛装置内管道材质有：
10#、20#、Q235-A.12CrMo、00Cr18Ni10、0Cr18Ni9Ti、00Cr17Ni14Mo2。
管材又分为有缝和无缝。
同种材质的管材和管件用同种颜色作色标，色标应从管材或管件一端通刷至另一端，色标宽度以20mm为宜，色标应均匀醒目，易于辨识。
对于无缝钢管和管件应刷单色标，即从头至尾通刷一根宽度为20mm的直线。
对于有缝钢管和管件应刷双色标，即从头至尾通刷二根宽度为20mm的同种颜色的直线。
附件二：
清洁管道所采取的措施
由于聚甲醛装置内管道为精细化工管道，在线仪表较多，设计要求管道内清洁度特别高。
以及运输过程和施工现场沙石灰尘较多等环境因素。
故对进现场的管材，以及已预制的管道进行清洁，具体采用棒击法和吹除法。
对已清洁的管道，用封口胶将管口密封，防止脏物进入管道内。
附图一．夹套管施工工艺流程图：
切割，坡口
外管材料检查
外管材料内部清洁
焊接
焊接
外管套入
内管组对
内管材料清洁
切割，打坡口
内管材料检查
核对图纸尺寸
不合格
20%X光探伤试验
合格
安装支撑定位板及折流板
内管连接
内管安装
焊接
内管压力试验
外管组对
调整半管及三通切剖
外管焊接
夹套系统压力试验
内管吹扫
外管系统吹扫
外管系统吹扫
附图二.夹套管安装质量控制系统
第二部分：
焊接工艺
一．特点
夹套管的组装是以内管为基准，一般是先主管后支管，夹套管的几何尺寸及焊接变形容易控制。
其特点是先焊接内管与法兰连接处焊缝，套上外管后，再焊接内管与弯头一侧连接处焊缝。
组装夹套管时，应先考虑到尽量减少外管焊缝，少加调整段，减小焊接变形。
夹套内管材料一般为不锈钢，外管为炭钢。
内管规范要求，对接焊缝进行20％或100％X射线探伤；角焊缝进行100％着色渗透或磁粉检验。
外管角焊缝进行100％着色渗透或磁粉检验；对接焊缝不需进行探伤。
为了保证焊接质量，焊接内管时，当DN≤50时，采用全氩弧焊；当DN》50时，采用氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面。
由于夹套管焊接质量要求较高，故对焊工素质要求较严，加之外管焊缝较多，焊接应力较大，容易产生较大的焊接变形，因此应严格控制焊接线能量。
本工法内管焊接时，部分采用N2气体代替Ar气体进行内保护，节约了成本，经济效益显着。
二．工艺流程及操作要求
1工艺流程
以图㈠）所示的全夹套管为例，说明其焊接程序
（1）将法兰（件1）焊接在内管（件2＆3）上-—焊接A点：
（2）按支撑块的安装要求将支撑块焊接在内管上：
（3）将外管（件4）套在内管上：
（4）焊接内管弯头（件7）—-焊接B点：
（5）用着色渗透或磁粉探伤检测焊缝A，用X射线检测焊缝B
并将外管（件5＆6）套在内管上：
（6）焊接D＆正点；
（7）用X射线检测焊缝D，并用着色渗透或磁粉探伤检测焊缝E
（8）将支管（件11）与主管焊接在一起…焊接G点，用X射线检测焊缝G；
（9）对夹套内管进行压力测试；
（10）焊接C点，并用着色渗透或磁粉探伤检测焊缝C：
（11）由于夹套外管对剖弯头，焊接夹套外管弯头（件8）纵
缝，并将夹套管外管弯头（件8）于夹套管外管（件6）相焊接·—
焊接F点，将调整段（件9）焊接在4＆8上；
（12）：
降剖切三通（件10）与件5＆6焊接在一起;将支管外管与主管外管焊接在一起；
（13）对夹套外管进行压力试验。
2操作要点：
2-1施工前期准备
焊接夹套内管（内管为不锈钢）时，由于部分采用N2气体代替Ar气体进行内保护，此方法在我公司还未推广，因此首先应完成焊接工艺评定（PQR），焊接返修工艺评定，编制焊接工艺卡（WPS）再接工艺评定之要求对焊工进行技能考试，对施工班组进行技术交底。
2-2焊前检查
焊缝组对后正式焊接前，质检人员必须对其错边量、坡口间隙、角变形等进行严格检查，只有在各项检查项目都在设计及规范要求范围内，才能允许焊接。
2-3内管法兰焊接
夹套法兰为平焊法兰，为了保证焊接质量且按规范要求，法兰角焊缝必须至少焊两遍，并进行密封焊如图
（2）所示。
由于夹套内、外管之间的间隙比较小，法兰焊缝不要焊得过高，以防外管不能套入接触到法兰。
2-4内管三通焊接变形控制
夹套支管较多，且支管与主管连接处多为开三通。
焊接三通焊缝时，如不进行焊接变形的控制，往往会出现较大的焊接变形，满足不了设计及规范要求，并且给夹套外管安装带来不利。
焊接三通时，除采用小的焊接规范外，在开三通处我们选用槽钢和在支管两侧各加一U型卡固定主管如图（3）所示来尽量减小焊接变形，满足设计及规范要求和给外管安装带来便利。
2-5外管焊接顺序
调整段、弯头及三通为对剖件，焊接此类焊缝时，应先焊接纵焊缝，再焊环焊缝。
由于外管焊缝较多，焊接应力较大，不要把法兰焊缝作为最后一道安装口，以防法兰变形，密封不严。
2-6焊缝返修
（1）根据返修工艺评定，编制返修“WPS”。
对于焊缝内部缺陷，根据实验室发放的返修通知单，找出缺陷部位，先用角向砂轮机打磨缺陷，确定缺陷完全清除后，再进行补焊。
（2）焊缝同一部位的返修次数不宜超过两次。
若超过两次，返修前应经技术总负责人批准。
补焊次数及补焊情况都必须有记录。
2-7无损检测
（1）无损检测人员必须取得相应的资格并经有关部门认可。
（2）无损检测部位的表面质量必须经焊接检查员和无损检测人员检查合格后，才能进行无损检验。
（3）进行着色检测的焊缝，在焊后24小时后进行。
（4）所有无损检测工作都必须具有无损检测方案和无损检测工艺卡，并按方案和工艺卡执行。
2-8试压前准备
试压前，所有焊接及无损检测工作都必须完成，无损检测资料需经有关部门签字认可后，才能试压。
2-9焊接管理
（1）建立完善的质保体系，层层落实责任，确保每一道工序都能得到有效的控制。
（2）施焊前对班组进行技交底及发放焊接工艺卡必须清楚、明白、并有书面说明和施焊人员签字认可。
（3）焊工应按焊接技术交底及焊接工艺卡进行施焊，施焊时严禁违背焊接工艺。
（4）焊条存放、烘干、领用、回收等必须按规范要求严格控制，领出焊条保存于保温筒内的时间不得超过4小时。
（5）下雨、下雪、相对湿度大于90％；风速大于4m／s的天气，如无特殊保护，现场禁止施焊。
3质量要求
采用GB50235-97《工业管道施工及验收规范》、FJJ1211-86《夹套管施工及验收规范》，在施工过程中，为了保证焊接质量，我们不但采用了上述标准及施工图纸要求，而且还根据公司焊工自身素质，要求焊工一次合格率在98％以上，具体的执行标准和检验方法见表（3）
表（3）质量标准和检验方法
第三部分：
质量和效益
采用本工法进行夹套管施工，施工质量得到了保证，也有经济效益，主要表现在以下几方面：
l．焊接质量高。
焊逢无损检测结果：
射线探伤X光片4924张，透视一次合格率99.1%；渗透探伤1526道口，合格率100%。
减少了返工，节约了成本。
在投入生产后夹套管无一漏点。
2．三通焊缝处没有出现超规范的焊接变形，从而避免了矫正这一工序的费用。
3．焊接内管时，部分采用N2替代Ar进行内保护，降低了成本。
4．云天化1万吨／年聚甲醛工程夹套管2400多米，内管对接焊口2462道、承插焊口1526道，总工期为150天，焊接工期90天。
工期较短，也节约了成本。
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