本發(fā)明涉及大型空分汽輪機組高壓蒸汽管道的安裝技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種大型空分汽輪機組高壓蒸汽管道的整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法。

背景技術(shù)：

空分是指對空氣的分離，例如可以根據(jù)液氮和液氧的沸點不同分離氮氣和氧氣，包括膜分離、雙塔精餾分離等，大小型或中小型空分可以采取不同的原理。而汽輪機是一種將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成器械能的渦輪式機械，依靠著汽輪機的噴嘴使蒸汽膨脹后把熱能轉(zhuǎn)化成動能，之后再通過改變氣流方向來使動能變成機械能。

高溫、高壓蒸汽推動著汽輪機轉(zhuǎn)動，從而帶動壓縮機及增壓機工作。其中，高壓蒸汽管道的安裝是該空分裝置的重點、難點，其安裝的好壞將直接影響汽輪機能否正常工作。如果安裝不合格，蒸汽管道的應(yīng)力就會傳送至汽輪機，使已經(jīng)安裝完畢的汽輪機產(chǎn)生位移甚至變形，嚴重時，汽輪機設(shè)備口法蘭與管道法蘭密封不嚴，致使蒸汽泄漏。為此，在管道法蘭與汽輪機設(shè)備口法蘭對接時，不允許任何外力施加在汽輪機上。目前，現(xiàn)有大型空分汽輪機組的高壓蒸汽管道在施工時，大多采用預(yù)留黃金焊口的方法來解決此問題，即通過預(yù)留黃金焊口的方式來作為最后的無應(yīng)力配管調(diào)節(jié)余量，但是，高壓蒸汽管道通常都安裝在恒力彈簧支吊架上，且靠近汽輪機組主管上的彈簧支吊架就有6套，由于恒力彈簧支吊架不便于調(diào)整，從而給配管及試壓帶來相當大的難度，致使施工效率非常低，成本升高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法，其改變了傳統(tǒng)預(yù)留黃金口的方法，大大提高施工進度和施工質(zhì)量，同時也節(jié)約了大量的施工費用。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法，包括如下步驟：

(1)施工準備

施工時用的所有原材料、電焊機、熱處理機具、吊裝索具必須檢驗合格，報驗資料齊全，檢查現(xiàn)場道路、場地、施工用電、搭設(shè)的腳手架作業(yè)平臺是否滿足施工要求，立管下料前，調(diào)整好各管道的水平度，現(xiàn)場對尺寸進行核對，做到準確無誤，立管下料長度應(yīng)扣除汽輪機設(shè)備口法蘭與管道法蘭之間的墊片厚度，管道組對前應(yīng)檢查坡口角度是否合格，坡口是否已著色合格；

(2)臨時支架的制作和安裝

制作第一臨時支架和第二臨時支架，每個臨時支架均包括供立管穿過的通孔，各通孔的周壁上均裝有若干頂絲，第一臨時支架和第二臨時支架均裝在汽輪機設(shè)備口法蘭下方的混凝土基礎(chǔ)上，第一臨時支架距汽輪機設(shè)備口法蘭0.8～1.2m，第二臨時支架距第一臨時支架1.8～2.2m；

(3)制作專用吊裝工具

專用吊裝工具包括長形底板和兩對吊耳，長形底板的兩端均開設(shè)兩個與管道法蘭上的通孔相配的螺栓孔，兩對吊耳中的其中一對吊耳位于長形底板左側(cè)，并安裝在長形底板長度的1/3位置處，另一對吊耳安裝在長形底板右端；

(4)安裝管道法蘭

通過螺栓將管道法蘭裝在長形底板左側(cè)的兩個螺栓孔上，在長形底板右端吊裝一個重量與管道法蘭相同的物體，將行車的大、小鉤頭分別鉤掛在兩對吊耳上同時起吊，將管道法蘭送到汽輪機設(shè)備口法蘭下方的間隙里，利用4套臨時螺栓和4mm厚的臨時墊片來完成管道法蘭與汽輪機設(shè)備口法蘭的安裝，測量該管道法蘭與汽輪機設(shè)備口法蘭的平行度和同心度，平行度偏差≤0.25mm，同心度偏差≤0.5mm；

(5)立管的吊裝

在地面上將立管下部的105#和106#口焊接完成，并保證該立管的垂直度及防焊接變形的控制要求，及時對焊口進行熱處理和無損檢測，使其符合要求，待105#和106#口焊接合格后，將手拉葫蘆的吊點設(shè)置在臨時支架上，并利用其將立管依次穿過兩個臨時支架上的通孔后提升至管道法蘭底部；

(6)立管的固定及點焊

檢查立管兩端的108#和104#口分別與管道法蘭和預(yù)先安裝蒸汽管道之間的錯邊量及間隙，通過兩個臨時支架上的頂絲對立管兩端的108#和104#口在組對時產(chǎn)生的錯邊量和間隙進行微調(diào)，符合焊接工藝指導(dǎo)書后，利用頂絲將立管固定，隨后對108#和104#口進行點焊，點焊時不能借助外力強行組對；

(7)對立管進行焊接

將管道法蘭與汽輪機設(shè)備口法蘭連接的4套臨時螺栓拆除，首先采用雙焊工對稱同方向焊接方式對立管上部的108#口進行焊接，每焊完一道都要對管道法蘭的平行度和同心度進行檢查，確保其在規(guī)定范圍內(nèi)，焊接完成，待焊口冷卻后及時對焊縫進行熱處理，熱處理合格后進行無損探傷，最后焊接104#口，確保管道法蘭的平行度和同心度都在規(guī)定范圍內(nèi)；

(8)試壓盲板的安裝

待所有焊縫熱處理、無損檢測合格后，拆除靠近汽輪機設(shè)備口法蘭的三個恒力彈簧支吊架，管道法蘭頂面下降300～350mm，留出安裝試壓盲板的空隙，在拆除的三個恒力彈簧支吊架處各支撐一個臨時支撐架，通過步驟(3)的專用吊裝工具將試壓盲板吊裝至管道法蘭頂面上進行安裝；

(9)對整個管道系統(tǒng)進行試壓；

(10)管道復(fù)位

試壓合格后，移去步驟(7)中的三個臨時支撐架，將拆除的三個恒力彈簧支吊架復(fù)位，調(diào)整汽輪機設(shè)備口法蘭與管道法蘭的平行度、同心度及法蘭面間隙，合格后，通過頂絲將立管固定，并通過螺栓將管道法蘭與汽輪機設(shè)備口法蘭對接。

本發(fā)明所述的汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法，其中，焊接前，采用氬弧焊接打底，選用φ2.4mm的焊絲，氬氣流量為10～15l/min。

本發(fā)明所述的汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法，其中，采用電加熱方式對焊絲進行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為150～200℃，焊接時的焊接電流為80～120a，焊接電壓為12～18v，焊接速度為5～6cm/min，厚度為2.5～3.0mm。

本發(fā)明所述的汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法，其中，通過焊條電弧焊進行填充和蓋面，采用雙人對稱、多層多道焊。

本發(fā)明所述的汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法，其中，采用電加熱方式對焊條進行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為200～250℃，層間溫度控制在200～300℃，焊條擺動幅度在焊條直徑的4倍以下，焊接電流為95～120a，焊接速度為5～7cm/min。

本發(fā)明所述的汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法，其中，采用電加熱方式控制焊后熱處理的加熱溫度，溫度控制在750～770℃。

本發(fā)明所述的汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法，其中，在步驟(6)中發(fā)現(xiàn)偏差時，向管道法蘭間隙變小的這一面進行焊接。

本發(fā)明所述的汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法，其中，整個焊接、熱處理過程均需監(jiān)控管道法蘭與汽輪機設(shè)備口法蘭的平行度、同心度以及法蘭面間隙，保證其在規(guī)定范圍內(nèi)。

本發(fā)明所述的汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法，其中，臨時支撐架采用普通工字鋼或h型鋼制作成“門”字型，將預(yù)先安裝的蒸汽管道放置在該臨時支撐架頂部。

采用以上結(jié)構(gòu)后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法具有以下優(yōu)點：本發(fā)明在整個管道系統(tǒng)試壓之前，將與汽輪機設(shè)備口法蘭連接的立管最后安裝就位，通過在立管安裝臨時支架并采用頂絲調(diào)整垂直方向偏差的方式，使其在水平、垂直兩個方向的偏差都達到要求，待所有恒力彈簧支吊架安裝到位并調(diào)整合格后，采用先點焊再通過雙焊工對稱同方向焊接的方式對管道與管道法蘭進行焊接，焊接合格后，在整個管道系統(tǒng)主管不受力的情況下，通過臨時支撐架支撐管道系統(tǒng)，將管道法蘭與汽輪機設(shè)備口法蘭脫開300～350mm的距離，使得臨時盲板能自由安裝拆卸，隨后進行壓力試驗，試壓完成后，恢復(fù)立管并測量其偏差是否與原始數(shù)據(jù)相吻合，最后將管道法蘭與汽輪機設(shè)備口法蘭進行對接，實現(xiàn)蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工技術(shù)。由此不難看出，本發(fā)明徹底改變了傳統(tǒng)的預(yù)留黃金焊口的方法，使得工效大幅度提升，成本得到了節(jié)約，施工時更加安全，能夠保質(zhì)地完成施工任務(wù)。

采用氬弧焊接打底可以進一步保證焊接的質(zhì)量。

采用電加熱方式對焊絲進行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為150～200℃，焊接時的焊接電流為80～120a，焊接電壓為12～18v，焊接速度為5～6cm/min，厚度為2.5～3.0mm。其優(yōu)點在于：可進一步保證焊接的質(zhì)量。

采用雙人對稱、多層多道焊能夠有效減小焊接變形。

采用電加熱方式對焊條進行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為200～250℃，層間溫度控制在200～300℃，焊條擺動幅度在焊條直徑的4倍以下，焊接電流為95～120a，焊接速度為5～7cm/min。其優(yōu)點是：在滿足焊接工藝的條件下，有效減小焊條的擺動幅度，進而達到減少焊接過程中的收縮應(yīng)力及防止變形量過大的目的。

采用電加熱方式控制焊后熱處理的加熱溫度，并且溫度控制在750～770℃，能夠保證熱處理一次性到位。

在焊接過程中發(fā)現(xiàn)偏差時，向管道法蘭間隙變小的這一面進行焊接，能夠收縮其對稱方向的焊縫，使得管道法蘭間隙縮小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法中整個管道系統(tǒng)與汽輪機連接時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是管道法蘭與汽輪機設(shè)備口法蘭脫開，并與試壓盲板連接時的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中沿“a-a”線的局部剖視放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法中專用吊裝工具的立體放大結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法作進一步詳細說明：

在本具體實施方式中，本發(fā)明汽輪機組蒸汽管道整體試壓、整體無應(yīng)力配管施工方法，包括如下步驟：

(1)施工準備

施工時用的所有原材料、電焊機、熱處理機具、吊裝索具必須檢驗合格，報驗資料齊全，檢查現(xiàn)場道路、場地、施工用電、搭設(shè)的腳手架作業(yè)平臺是否滿足施工要求，參見圖1和圖2，立管10下料前，調(diào)整好各管道的水平度，現(xiàn)場對尺寸進行核對，做到準確無誤，立管10下料長度應(yīng)扣除汽輪機設(shè)備口法蘭30與管道法蘭11之間的墊片厚度，管道組對前應(yīng)檢查坡口角度是否合格，坡口是否已著色合格，焊接前儀表元件的開孔107#必須完成，以避免后續(xù)的焊渣清理工作。

應(yīng)挑選技術(shù)水平較高的管工進行施工，保證安裝質(zhì)量，選派焊接合格率高的焊工進行焊接，保證焊接質(zhì)量。

(2)臨時支架的制作和安裝

見圖2和圖3，選用hw200*200的型鋼制作第一臨時支架50和第二臨時支架51，每個臨時支架均包括供立管10穿過的通孔52，各通孔52的周壁上均裝有四枚頂絲53，這四枚頂絲53沿通孔52圓周等間距均勻分布，第一臨時支架50和第二臨時支架51均通過膨脹螺絲裝在汽輪機設(shè)備口法蘭30下方的混凝土基礎(chǔ)60上，第一臨時支架50距汽輪機設(shè)備口法蘭1m(當然也可以是0.8～1.2m之間的其它數(shù)值)，第二臨時支架51距第一臨時支架2m(當然也可以是1.8～2.2m之間的其它數(shù)值)。

(3)制作專用吊裝工具

參見圖4，專用吊裝工具包括長形底板70和兩對吊耳71，長形底板70采用鋼板制作，其厚度為30mm，長度為200mm，長形底板70的兩端均開設(shè)兩個與管道法蘭11上的通孔相配(眼距和直徑都相同)的螺栓孔72，兩對吊耳71中的其中一對吊耳位于長形底板70左側(cè)，并安裝在長形底板70長度的1/3位置處，另一對吊耳安裝在長形底板70右端。

(4)安裝管道法蘭

參見圖2和圖4，通過螺栓將管道法蘭11裝在長形底板70左側(cè)的兩個螺栓孔72上，在長形底板70右端吊裝一個重量與管道法蘭11相同的物體(圖中未示出)，將行車的大、小鉤頭(圖中未示出)分別鉤掛在兩對吊耳71上同時進行起吊，以確保專用吊裝工具處在平衡狀態(tài)，將管道法蘭11送到汽輪機設(shè)備口法蘭30下方的間隙里，當管道法蘭11不能完全到位時需要靠人工移動并調(diào)整管道法蘭11，利用4套臨時螺栓和4mm厚的臨時墊片來完成管道法蘭11與汽輪機設(shè)備口法蘭30的安裝，測量該管道法蘭11與汽輪機設(shè)備口法蘭30的平行度和同心度，平行度偏差≤0.25mm，同心度偏差≤0.5mm。

(5)立管的吊裝

見圖2，在地面上將立管10下部的105#和106#口焊接完成，焊接過程中必須做好防焊接變形的控制措施從而保證立管10的垂直度，焊接完成后及時對焊口進行熱處理和無損檢測，使其符合要求，待105#和106#口焊接合格后，將手拉葫蘆(圖中未示出)的吊點設(shè)置在臨時支架上，并利用其將立管10依次穿過兩個臨時支架上的通孔52后提升至管道法蘭11底部。

(6)立管的固定及點焊

見圖2，檢查立管10兩端的108#和104#口分別與管道法蘭11和預(yù)先安裝蒸汽管道20之間的錯邊量及間隙，通過兩個臨時支架上的頂絲53(見圖3)對立管10兩端的108#和104#口在組對時產(chǎn)生的錯邊量和間隙進行微調(diào)，符合焊接工藝指導(dǎo)書后，利用頂絲53將立管10固定，隨后對108#和104#口進行點焊，點焊用的固定塊材質(zhì)與立管10的材質(zhì)相同，點焊時不能借助外力強行組對，以防止焊接時立管10變形。

(7)對立管進行焊接

見圖2，將管道法蘭11與汽輪機設(shè)備口法蘭30連接的4套臨時螺栓拆除，首先采用雙焊工對稱同方向焊接方式對立管10上部的108#口進行焊接，每焊完一道都要對管道法蘭11的平行度和同心度進行檢查，確保其在規(guī)定范圍內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)偏差，及時調(diào)整焊接方法，向管道法蘭11間隙變小的這一面進行焊接，從而收縮其對稱方向的焊縫使得管道法蘭11的間隙縮小。焊接時要緩慢，并且在焊接時不斷檢查其間隙的變化，以免焊接過多造成原本間隙小的一面又變大，以此類推。焊接完成，待焊口冷卻后及時對焊縫進行熱處理，熱處理合格后進行無損探傷；

最后焊接104#口，焊接時兩個臨時支架不可松動，一定要牢固，確保管道法蘭11的平行度和同心度都在規(guī)定范圍內(nèi)。焊接時派專人對汽輪機設(shè)備口法蘭30進行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即調(diào)整焊接方法。

管口焊接時填寫管道焊接工藝檢查記錄，詳細記錄焊接時的參數(shù)(焊工號、焊接時間、焊接電流、焊接電壓、焊接層數(shù)、焊接道數(shù)、焊材牌號、焊材規(guī)格、預(yù)熱溫度、道間溫度、檢查時間)。

(8)試壓盲板的安裝

待所有焊縫熱處理、無損檢測合格后，拆除靠近汽輪機設(shè)備口法蘭30的三個恒力彈簧支吊架vs101、vs102、vs106(見圖1)，參見圖2，管道法蘭11頂面下降320mm(當然也可以是300～350mm之間的其它數(shù)值)，留出安裝試壓盲板40的空隙。為了避免恒力彈簧支吊架拆除后，管道系統(tǒng)在充水的狀態(tài)下自然下垂，防止管道系統(tǒng)發(fā)生變形而影響最終的無應(yīng)力找正，在拆除的三個恒力彈簧支吊架vs101、vs102、vs106處各支撐一個臨時支撐架(圖中未示出)，該臨時支撐架采用普通工字鋼或h型鋼制作成“門”字型，將預(yù)先安裝的蒸汽管道20放置在該臨時支撐架頂部。通過步驟(3)的專用吊裝工具將試壓盲板40吊裝至管道法蘭11頂面上進行安裝，其吊裝方法與吊裝管道法蘭11相同，故不在此贅述，安裝后的試壓盲板40見圖2所示。

(9)對整個管道系統(tǒng)進行試壓，試驗壓力達到33.71mpa，試壓一次性合格，具體的試壓方法與現(xiàn)有技術(shù)相同，故不在此贅述。

(10)管道復(fù)位

試壓合格后，移去步驟(7)中的三個臨時支撐架，將拆除的三個恒力彈簧支吊架vs101、vs102、vs106復(fù)位，調(diào)整汽輪機設(shè)備口法蘭30與管道法蘭11的平行度、同心度及法蘭面間隙，符合廠家要求后，通過頂絲53將立管10固定，并通過螺栓將管道法蘭11與汽輪機設(shè)備口法蘭30對接。

上述各步驟中涉及到焊接時，在焊接之前，為進一步保證焊接質(zhì)量，均采用氬弧焊接打底，選用φ2.4mm的焊絲，氬氣流量為12l/min(當然也可以是10～15l/min之間的其它數(shù)值)。采用電加熱方式對焊絲進行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為180℃(當然也可以是150～200℃之間的其它數(shù)值)，焊接時的焊接電流為100a(當然也可以是80～120a之間的其它數(shù)值)，焊接電壓為16v(當然也可以是12～18v之間的其它數(shù)值)，焊接速度為5.5cm/min(當然也可以是5～6cm/min之間的其它數(shù)值)，厚度為2.8mm(當然也可以是2.5～3.0mm之間的其它數(shù)值)。

在焊接后，通過焊條電弧焊進行填充和蓋面，采用雙人對稱、多層多道焊，以有效減小焊接變形。采用電加熱方式對焊條進行焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為220℃(也可以是200～250℃之間的其它數(shù)值)，層間溫度控制在260℃(也可以是200～300℃之間的其它數(shù)值)，焊條擺動幅度在焊條直徑的4倍以下，焊接電流為110a(也可以是95～120a之間的其它數(shù)值)，焊接速度為6cm/min(也可以是5～7cm/min之間的其它數(shù)值)。

焊接后，采用電加熱方式控制焊后熱處理的加熱溫度，溫度控制在760℃(當然也可以是750～770℃之間的其它數(shù)值)，進而保證熱處理一次性到位。

整個焊接、熱處理過程均需監(jiān)控管道法蘭11與汽輪機設(shè)備口法蘭30的平行度、同心度以及法蘭面間隙，保證其在規(guī)定范圍內(nèi)。

在調(diào)整恒力彈簧支吊架時，應(yīng)由遠處向汽輪機處逐個調(diào)整，即由遠及近進行調(diào)整，調(diào)整彈簧時，只可旋轉(zhuǎn)恒力彈簧支吊架上的載荷螺栓，以能用手取下鎖定塊為宜。詳見圖1，首先調(diào)整支吊架vs104，然后調(diào)整支吊架vs107，再調(diào)整支吊架vs103，依次類推，待所有彈簧調(diào)整到符合廠家要求后，可以先把支吊架vs104、vs107、vs103上的彈簧鎖定塊去掉，再松開臨時支架上的頂絲53，并檢查剩余恒力彈簧支吊架的鎖定塊是否有松動。如有個別彈簧未達到廠家要求，應(yīng)將立管10重新固定，再調(diào)整彈簧，使每個彈簧的受力都能達到設(shè)計值，合格后松開頂絲53。如果仍有個別鎖定塊不能用手取下，可通過載荷調(diào)整螺栓進行微調(diào)，待去除所有鎖定塊后，再測量法蘭面平行度、同心度及間隙，此時可能會出現(xiàn)法蘭面的間隙、平行度不符合要求，若出現(xiàn)這種情況，還要對恒力彈簧支吊架做進一步調(diào)整。間隙大小可通過松緊支吊架vs104上的載荷螺栓進行調(diào)整，南北誤差可通過支吊架vs106進行調(diào)整，管道法蘭11北面開口較大時，需下調(diào)載荷螺栓，反之上升，東西誤差可通過支吊架vs102進行調(diào)整，管道法蘭11西面開口較大時，需下調(diào)載荷螺栓，反之上升。

在調(diào)整恒力彈簧支吊架時可能會出現(xiàn)向上或向下力較大的情況，此時可用千斤頂或其他措施給彈簧一個反向作用力，待彈簧調(diào)整到自由狀態(tài)時，再去除千斤頂或其他措施。

在正式調(diào)整彈簧之前，要確定所有恒力彈簧支吊架的安裝高度符合設(shè)計要求，恒力彈簧支吊架所安裝的基礎(chǔ)、預(yù)埋件或鋼結(jié)構(gòu)與圖紙要一致，符合廠家及設(shè)計要求。

采用上述方法操作后，可一次性通過廠家、業(yè)主及監(jiān)理的驗收。本發(fā)明施工方法得到了很好的運用，能夠確保機組的整體安裝質(zhì)量。

本發(fā)明技術(shù)先進、成本低、安全可靠，降低了施工成本，提高了施工效率，保證了施工安全及施工質(zhì)量。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。