催化裂化装置两器施工工法

60万吨/年催裂化装置
“两器”施工工法
随着我国炼油工艺的不断改进，炼油装置的核心设备都在向大型化和一体化发展。

由我公司承建的大庆林源炼油厂和大庆化学助剂厂两套60万吨/年重油催化装置就是将反应器、沉降器和第一再生器合为一体，并采用同轴式结构，称为“同轴式沉降器—第一再生器”（以下简称两器）。

两器壳体采用16MnR材质，内部采用新型的WHL—1型浇注料进行衬里。

两器总重408吨，其中金属重233吨，最大直径Φ7200mm，设备高度为42m，壳体厚度为18—28mm，衬里厚度为100—150mm，安装在标高＋9.800米的砼基础上。

设备内件主要有旋风分离器、待生立管、翼阀等，该设备是我国目前催裂化装置中较先进的工艺设备。

因受其自身结构的限制，在施工现场分片拼装。

对于这种大型的衬里设备，由于受其自身结构特点的限制，在现场施工难度很大，我们根据两套催裂化的施工经验，利用我们在吊装方面的技术优势，开发整理出了这项工法。

本工法的施工工艺就是根据现场施工条件和设备自身结构，以及吊装能力和衬里要求等因素，先将分片的壳体在平台上拼装为四大段（见图-1），然后进行衬里施工，安装内件，最后用倾斜单桅杆全方位（360︒）进行分段吊装、组对，在基础上进行正装施工。

一、工艺特点
两器的施工工序较多，衬里是相当复杂的工序之一，且养生时间又长。

为满足整个施工工期，采用分段组焊、分段衬里、分段吊装，然后补衬接口这一施工方法，为衬里施工创造了有利的条件。

既满足了衬里工序的特殊要求，又使组装、焊接、衬里、吊装等工序呈流水式进行，其优点有：
1、分段施工有利于扩大作业面，使各工种的作业保持相对的连续性，并在管理上实现了超前意识，故可缩短工期，提高经济效益；
2、施工中的多数作业是在低层进行，节省了人力，质量易保证，施工安全性大；
3、减少了大型工机具的使用，降低了成本；
4、有利于保证关键部位的衬里质量，如：分段衬里可采用翻转倒衬法施工，解决了“上封头”和“上过渡段”等部位仰脸施衬的弊病。

二、适用范围
本工法主要应用于催裂化装置的两器施工，也可应用于其它类似的大型设备的现场拼装、衬里，其它设备的吊装也可借鉴全方位吊装方法，故其应用前景较为广泛。

三、工艺程序
（一）施工准备与平面布置
1、施工之前要对基础进行验收和复测。

以施工图和施工规范为依据，并按GB150—89《钢制压力容器》有关条款对到货零部件进行验收。

2、作好平面布置如图-1。

3、由于衬里材料为新型材料，衬里材料应通过试验鉴定其质量，以确定配比。

4、根据本法施工的两器应按下面施工计划图（图-2）控制每一关键施工环节，确保施工工期。

（二）施工程序
两器施工，根据其本身结构特点和衬里要求，同时考虑到目前国内大、中型施工企业中采用的桅杆的吊装能力而分为四段，见图-3。

第一段包括裙座、下封头、再生器密相筒体、下锥体过渡段，以及再生器稀相筒体一带板。

换热器
图—1 两器施工平面布置简图
图—2 施工计划图
第二段为再生稀相筒体。

+52300 第三段包括再生稀相筒体一带板，
上锥体过渡段，沉降器筒体一带板，第四
汽提段和旋风分离器。

段+42000 第四段为沉降器筒体、上封头、
沉降器旋风分离器等。

第三+33000两器施工总的施工程序为：分段段
在平台上拼装焊接；合格后，
运输到吊装位置，按要求衬里；第
然后用倾斜单桅杆分四段在基二
础上正装。

每一段的具体施工段+27100 程序见图—4、图—5。

图—6、图—7、图—8。

第
一
段
+9800
图—3 两器壳体结构及施工分段示意图
椭开孔PT 封
圆对补强头封头
图—4 两器第I段施工程序
100%
RT
图—5 两器第II段施工程序稀相带板组焊内锥体组焊
图—6 两器第III 段施工程序
球
图—7 两器第IV段施工程序
第第环内第环第环补内封烘
I II 缝件III 缝IV 缝衬件闭炉
段段组吊段组段组接安清试
吊吊焊装吊焊吊焊口装理车
装装装装
100%RT
图—8 两器本体总装施工程序
四、操作要点
（一）壳体的拼装与焊接
1、壳体的组对顺序应遵循从难到易的规律，先控制好锥体过渡段、球形封头、椭圆封头的组对质量，然后进行直筒体的组对，以便在偏差的允许范围之内进行质量预控。

2、壳体的焊接即16MnR材质的焊接，根据16MnR材质的焊接工艺评定进行。

3、焊接时要控制线能量，环缝焊接时，焊工要对称布置，立缝焊接采用分段退焊法，以防变形。

4、设备开孔的标高应考虑筒体每一节板的最终累积高度偏差，大的设备开孔一定要在加强板点焊之后进行。

5、衬里之前所有与壳体内外连接的附件（包括平台护板）应焊接完毕，禁止衬后焊接。

以防壳体局部受热影响衬里质量。

（二）衬里施工
两器是重油催裂化装置的关键性设备，由于其直径大，总标高达56米,增加了衬里的难度。

两器的衬里施工，除第一段是就位于基础上施衬外，其余三段均在地面上的起吊位置施衬，这样减少了浇注料垂直运输的高度。

两器衬里施工总的流程见图-9。

钢壳分段拼装检查搭设脚手架焊接Y型锚固钉打砂除锈
检查支模（钢或木模）检查6—10小时
养护养护
图—9 两器衬里流程图
两器衬里，由无龟甲网衬里和有龟甲网衬里两部分组成，所有壳体内部为无龟甲网衬里，汽提段筒体、待生立管以及内锥体外部为有龟甲网衬里。

有龟甲网衬里分隔热层和耐磨层，无龟甲网衬里只有隔热层。

1、有龟甲网衬里
（1）隔热层的施工
壳体部位采用直立喷涂的方法，喷涂后应随即将其表面刮平至保温钉台肩平齐。

每一段接口处衬里应做成阶梯型。

内锥体、待生立管、汽提段的隔热层衬里采用卧置分瓣1/2进行施工，每瓣施工完毕之后，必须停放12小时，才能进行下瓣的翻转施工。

瓣与瓣之间的接口采用阶梯型，下瓣施工前应将接口清理干净、浇水润湿。

（2）耐磨层的施工
壳体部位采用直立喷涂的方法，喷成后的衬里应立即将其表面压光至与龟甲网平齐，不得有麻面和扒缝，抹平过程中避免反复次数过多。

内锥体和待生立管、汽提段采用卧置捣实与抹平。

龟甲网孔内应分两层进行捣实，然后将衬里表面抹平至与龟甲网平齐。

2、无龟甲网衬里
壳体段采用立式支模捣制的方法进行。

锚固钉焊完并与壳体一并喷砂之后支模，模板拆装方面，表面要光滑，有一定的刚度。

然后将搅拌均匀的料装入模板，振捣时棒应直插，快插慢拨，插入深度至下一层衬里100mm，振捣至混凝土表面返浆为宜。

上层模板的安装和衬里振捣时间，控制在下层混凝土初凝时间之前，拆装时应在混凝土终凝时间之后。

上封头采用分瓣手工
涂抹，接口处呈阶梯状。

3、衬里施工注意事项
两器衬里用“WHL—1”浇注料，施工方法与一般轻质混凝土基本相同，但应注意以下几点：
（1）模板应坚固，尺寸准确，钢模板比木模板好，变形小，循环使用的次数多，制作时只做3—4带板（每带板0.9—1m高）循环使用；
（2）支模前全面检查锚固钉是否有碰倒的现象，检查无误后方可支模。

模板应支设牢固，与设备壳体间设置定位标尺，振捣的过程中还应随时注意模板的位置；
（3）搅拌必须采用强制式搅拌机，先干拌而后加水，每次搅拌的时间不得少于2分钟。

搅拌机要就近设置，减少运输距离，并掌握所搅拌的浇注料能在半小时内用完。

（4）用50mm高频振捣器，填料高度300mm左右，插入间距250—300mm，每点振捣30秒左右（注意漏振和过振现象），同时，用铁锤轻轻敲打模板，以排除料中的空气，以便减少表面的麻面；
（5）每段衬里的施工，连续或间断进行都可，但接搓处必须留成“阶梯形”，下次施工时要清除毛渣，浇水湿润；
（6）衬里喷雾养生非常重要，在浇注后6—10小时即应进行，并持续48小时，冬期施工时适当减少养生次数；
（7）衬口作业应严格认真，尤其要注意上口，料不能过稀或过稠，避免上口坠缝。

（三）吊装
1、全方位吊装法
两器的每一段吊装，采用倾斜单桅杆360 回转法吊装。

这种吊装方法就是将两器的四大段壳体拚装、焊接合格后运输到桅杆的旋转半径内进行衬里，具备吊装条件时，起吊分段并在空中通过桅杆的旋转将分段的壳体旋转于基础正上方然后就位。

吊装每一段时，将该段内所有的内件和外部梯子平台全部安装完毕，整段吊装。

2、操作要点
此种方法吊装效果明显，但难度较大。

吊装时，除应遵守常规吊装方法外，特别是吊装时统一指挥，各个锚点要听从指挥，行动一致，通过拖拉绳的松紧来使桅杆安全旋转。

3、注意事项
（1）桅杆顶和底部结构必须采用球铰；
（2）桅杆倾斜角度应在设计允许范围内；
（3）桅杆回转时产生附加扭矩，承载能力应重新核算。

五、劳动组织
两器的施工是不均衡的，如何有效的利用劳动力，是施工的关键。

大量的起重、焊工、筑炉工只有在工序到来时使用。

该设备有效施工天数为305天，平均日使用人工数为28人，各工种配置人数见表—1
表—1 劳动力配置
（二）关键工序中各工种的岗位职责
1、各工种都要及时的掌握施工动态，做好工序之间的相互交接工作。

2、铆工要记录各部位的几何尺寸和偏差。

3、钳工负责保温钉和龟甲网安装工作（因重催装置钳工的工作量较少）。

六、机具配备和施工材料
（一）主要施工机具一览表，见表—2
表—2
（二）主要消耗材料一览表，见表—3
表—3
七、质量控制
（一）主要质量标准
1、筒体的外圆周长偏差±8mm；
2、纵缝错边量0.1s；
3、环缝错边量0.1s+1；
4、焊缝棱角高度0.1s+2；
5、开孔方位标高偏差±5mm;
6、旋风入口标高±5mm，垂直度偏差5mm；
7、待生立管垂直度偏差2mm；
8、待生翼阀口与待生立管同轴度偏差±1mm；
9、衬里表面平整，衬里厚度偏差为5%的厚度；
10、保温钉长度偏差±1mm；
11、龟甲网平整度轴向间隙≤2mm ，环向间隙≤5mm；
12、翼阀的角度偏差0.5︒.
（二）质量管理措施
1、成立QC小组进行质量预控和质量攻关；
2、实行“三检一评”制度；
3、充分发挥质保体系的作用，实行如下停点确认卡制度：
停点检查合格停点检查合格表面检查合格到货设备拼装焊接
合格停点检查确认合格
探伤衬里吊装
（三）采用的技术措施
1、在设备验收中，规范上要求筒体壁板的弧度间隙用1米的样板检查不大于3mm合格。

然而根据我们以前的施工经验，我们要求用2m的样板检查≤2mm为合格。

主要原因是这一偏差要求将会影响到其它组对偏差要求。

如筒体的不圆度、不直度、错边量和棱角度，特别是减少了筒体的组对刚性，使质量得到了预控。

2、组对时，每条焊缝的焊接收缩量进行认真的考虑，一般为2.5mm左右。

每段之间对口处进行二次找圆、找平工作。

3、锥体过渡段组对时，锥体上下口的同轴度规范上无偏差要求。

由于设备自身结构，控制这一因素是相当主要的。

因为锥体上下口的同轴度偏差较大，将影响到设备的垂直度，旋风分离器在壳体内的相对位置将会随着锥体而发生较大的偏差，影响到旋风分离器的分离效果。

汽提段和待生立管是连接于上锥体之上的，如锥体偏差大将会影响到待生立管在壳体内的中心位置，这样就很难保证待生立管与底部封头待生翼阀口的同轴度偏差±1.0mm，在施工中我们综合考虑了各方面的因素，将上下锥体的同轴度偏差控制在6mm之内，这样最终也控制了其它尺寸的偏差。

4、设备开孔。

装卸孔应在分段吊装就位之后进行开孔，以防止变形，影响组对质量。

下封头处待生翼阀的开孔需在设备安装之后待生立管安装完毕，从待生立管端部，经过吊线，来确定准确的开孔位置，然后再进行开孔，以保证待生立管与待生翼阀口的同轴度偏差±1.0mm，否则是很难达到这一偏差要求的。

两器本体与附属设备之间相连接的衬里管线的开孔，应在实际测量两器本体与附属设备的相对位置之后，再进行两器本体上的开孔，如外取热器返回口，外取热器入口管等。

否则将直接影响衬里管线的组对质量。

旋风分离器出口管与烟气集合管连接的接管，应整体的焊于设备之上，与烟气集合管连接安装时应用角焊缝连接，避免安装时出现对接环焊缝。

因为这三个环缝是在同一平面上的三道口，保证不了组对质量，很容易发生错边，我们
采用了烟气集合管与旋风出口管安装时用角焊缝连接，不但控制了组对质量，而且为补衬创造了较好的条件。

5、衬里施工时，应做四组抗压试块，一组导热系数试块，一组残余变形试块。

以掌握各种衬里材料的性能。

不同的衬里材料具有各自的养生时间，当到达养生期后才允许翻转和运输，避免碰撞。

段与段之间的接口，每侧应预留300mm的宽度不衬里。

龟甲网之间的连接采用搭接形式，满焊搭接处，打磨平焊瘤。

龟甲网的安装质量是衬里质量的关键所在，应予足够的重视。

6、旋风分离器的安装采用临时挂吊的形式。

即再生器的旋风分离器在第III段起吊时用倒链临时挂于壳体之上，当设备吊装完毕之后，再进行旋风分离器的安装，以确保旋风分离器的垂直度。

翼阀安装时为保证角度的偏差要求，用万能角尺测量焊前和焊后的角度（这个角度是经过现场静态试验后获得）。

焊接时为防焊接变形，应在对称方向分段为200mm长度进行退焊。

待生立管的垂直度偏差为2mm，为保证此要求，我们在安装时用磁力线锤进行垂线测量，测量点为上、中、下三个部位，这些部位在待生立管外部衬里之前应做好标记（因衬里表面比较粗糙），以便安装时进行准确测量。

八、安全措施
1、避免高空交叉作业，禁止从高空中抛东西，各工种所使用的工具、材料应及时妥善处理，施工后清理干净；
2、焊工手把线，禁止与钢丝绳进行交叉；
3、搅拌机和上料所用卷扬机一定要有专人操作；
4、喷砂人员要有可靠的防护，每个岗位人员不能擅离岗位；
5、防火、防风措施，电源线以及暂设的梯子一定要进行严格的检查；
6、衬里材料要妥善保管，刚刚衬里后一定要有严格的防雨措施；
7、每次吊装前要对所有吊装机械进行一次全面检查，周密部署，严格组织，做到万无一失。

九、经济技术分析
（一）实际施工有效期为305天，平均每日用工28个，经计算每吨用工为：20.72工日/吨。

按化工部劳动定额：吊装用工：0.732日/吨组装用工：12.22日/吨
打砂用工：0.552日/吨龟甲网用工：80.62日/吨
衬里用工：30.52日/吨
综合平均用工：22.62日/吨
故平均每吨节约用工：22.62－20.72=1.9个工日
（二）设备节省用工：1.9日/吨节省人工费：13.7元/吨
节省直接费：30.4元/吨综合费用节省：39.52元/吨
机械费用节省：4.53元/吨
计节省费用：88.15×408=35965.2元
（三）与双桅杆整体法相比较：一根200吨桅杆和相应的机具，摊销费约12万元，本工法施工与双桅杆整体吊装法比较，节省费用157658.4元。

十、应用举例
在1989年8月由我公司承建的大庆林源炼油厂60万吨重催装置中两器正式投产了，由于我们采用此工法进行施工，该设备这些年一直运行正常。

该装置在中石化总公司组织的1991年度48套同类装置中一举夺魁，它的处理量超设计能力的4.45%，产品合格率高于指标1.64个百分点，能耗低于指标7.60%，剂耗低于指标55.36%，开工日期比指标长12天，非计划停工为零。

目前我公司承建的又一套重催装置中大庆油田化学助剂厂两器的施工也是采用此工法，该设备在1992年由石油天然气总公司组织的质量大检查中受到嘉奖，大庆石油管理局两次质量大检查中均为100%合格。

（执笔：鲁松池、赵运富、单联堂）。