內(nèi)管焊縫隱蔽型夾套管安裝施工技術

江 洋

廣西建工集團第二安裝建設有限公司 廣西 柳州 545006

1 夾套管簡介

夾套管是指由內(nèi)管（主管）和外管組成的具有雙層套管結(jié)構(gòu)的管路。套管間的空隙供熱流體循環(huán)以提升和維持內(nèi)管中流動介質(zhì)的溫度，在石油化工生產(chǎn)中被廣泛應用。夾套管道的形式主要有內(nèi)管焊縫隱蔽型與內(nèi)管焊縫外露型兩類，內(nèi)管焊縫隱蔽型的內(nèi)管焊縫均被外管所包覆，而內(nèi)管焊縫外露型則將內(nèi)管的焊縫暴露在外，沒有被外管包覆。內(nèi)管焊縫隱蔽型夾套管安裝比內(nèi)管焊縫外露型和一般管道安裝工藝復雜得多，質(zhì)量要求高。若施工工藝不當，很容易造成內(nèi)管泄漏，在外管已完全封閉的情況下，很難查找泄漏點，返工造成的損失非常大，若投產(chǎn)后出現(xiàn)泄漏，損失更不可估量。本文介紹一種夾套管施工技術，施工工藝先進合理，施工進度快，質(zhì)量好，很好地解決了內(nèi)管焊縫隱蔽型夾套管的施工難題。

2 內(nèi)管焊縫隱蔽型夾套管簡介

內(nèi)管焊縫隱蔽型夾套管的組成元件除了內(nèi)管、外管、內(nèi)外管管件、法蘭、閥門外，還有為使內(nèi)外管之間的間距保持均勻的定位塊，以及為聯(lián)通各夾套中熱流體的聯(lián)絡管[1-2]。為了達到把內(nèi)管“封裝”在外管內(nèi)的目的，本施工技術首先將內(nèi)管安裝好，同時在內(nèi)管外壁按要求合理地焊接定位塊，并在內(nèi)管焊接連接完成前套上長度合適的外管直管段，然后對外管管件（包括剖切彎頭、剖切三通、剖切大小頭、剖切調(diào)整半管等）使用剖切安裝工藝（圖1），遵循一定的安裝工藝順序進行組焊，完成外管封閉，最后安裝聯(lián)絡管等其他附件。內(nèi)管焊縫隱蔽型夾套管安裝復雜，安裝前對管線進行深化設計，既保證安裝過程有條不紊，提高工效，避免錯漏和不必要返工，又使關鍵安裝工序得到有效把控，提高安裝質(zhì)量。

圖1 剖切法安裝工藝

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 主要施工工藝流程

施工準備→材料、驗收→內(nèi)、處管下料→內(nèi)管安裝定位塊→在內(nèi)管上套裝外管→內(nèi)管組對、焊接→內(nèi)管焊接檢驗→內(nèi)管強度試驗與吹掃→外管組對、焊接、檢驗→套管強度試驗及吹掃

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

施工前熟悉施工圖紙，根據(jù)現(xiàn)場條件（建筑物位置、周圍管線和設備、已購買管材長度等）對管線系統(tǒng)進行深化設計，精心安排如何分段預制，如何確定外管直管段長度，如何布置定位塊，如何布置外管剖切管件焊縫位置等，并明確安裝順序、質(zhì)量要求、施工注意事項；準備好施工方案，做好技術交底工作；施工人員準備，包括經(jīng)考試合格的焊工；準備好施工機具，如電焊機、切割機、X射線探傷機等；根據(jù)材料計劃，準備好管材、焊條、氧氣、乙炔等。

3.2.2 材料驗收

化工管道對材質(zhì)要求很高，管道材料驗收重點把好材質(zhì)關，相同材質(zhì)但牌號不同的管道必須標記清楚，分別堆放，以免誤用。內(nèi)管質(zhì)量對管路系統(tǒng)影響很大，材料驗收和安裝前必須認真檢查，避免選用有裂紋、砂眼等缺陷的管道。

3.2.3 內(nèi)、外管下料

根據(jù)深化設計圖紙，對內(nèi)、外管分段切割下料。深化設計除了考慮現(xiàn)場條件外，還考慮將焊逢減少到最低限度。由于夾套管安裝復雜，夾套管安裝優(yōu)先于其他管路系統(tǒng)安裝。內(nèi)、外管在現(xiàn)場分段預制，預留調(diào)整段以50～100mm為宜。對坡度、支吊架位置、焊縫布局、檢測點開孔等進行綜合考慮。設計的外管段比相應的內(nèi)管段短100mm左右，并適當分段，以使所有內(nèi)管焊縫外露，方便內(nèi)管焊縫探傷、壓力試驗等。短了100mm的外管最后通過安裝剖切調(diào)整半管補償。

3.2.4 定位塊設置和安裝

定位塊為扁鋼，焊接在內(nèi)管外壁，與內(nèi)管材質(zhì)相同，長度為40mm；套管外徑≤50mm的，使用厚4mm厚鋼板制作，套管外徑＞50mm的，使用厚6mm鋼板制作；定位塊與外管內(nèi)壁間距為1.0～1.5mm（圖2）。

圖2 定位塊的設置

合理的定位塊安裝可避免內(nèi)、外管熱脹冷縮的不同導致的管道破壞。內(nèi)管流體與夾套熱流體溫差、管徑大小、管道長度與內(nèi)外管熱脹冷縮差值成正比，應提高定位塊制作安裝精度（包括尺寸和位置精度），適當加大定位塊與外管內(nèi)部間隙，采取合理的焊接措施減少焊縫收縮（包括外管焊接和定位塊焊接）。深化設計文件，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)對不同位置的定位塊安裝要作出詳細的指導[3-5]。

定位塊平行于管道軸向，不影響外管介質(zhì)的流動和管子的熱位移。管件（彎頭、三通、異徑管等）兩端設置定位塊，定位塊離管件接口約100mm，以達到內(nèi)外管件同心的目的。定位塊組的間距見表1。

表1 定位塊組間距

定位板焊接注意事項：定位板角焊縫采用小電流、快焊速的焊接工藝，防止內(nèi)管燒穿。由于定位塊位于內(nèi)、外管之間，內(nèi)管試壓檢驗時不外露，焊接不當會損傷內(nèi)管，損傷導致試壓時泄漏很難發(fā)現(xiàn)。根據(jù)合理的定位塊焊接方案，認真施焊，可避免大損失。

定位塊安裝好后，內(nèi)管焊接前，將外管套接在內(nèi)管上。

3.2.5 內(nèi)管組對焊接和支吊架安裝

根據(jù)深化設計圖紙對內(nèi)管進行預制，預制的同時應套上外管的直管段，并注意檢查外管直管段，不能妨礙對內(nèi)管焊縫的射線探傷和壓力試驗。

在安裝現(xiàn)場將預制好的管段組對，此時管道支吊架已安裝好，由于夾套管依靠外管固定在支吊架上，因此在內(nèi)管安裝過程中，管道系統(tǒng)的支撐是由臨時支架進行固定的，直到內(nèi)管的強度試驗結(jié)束后，才能在外管上安裝正式支架。臨時支架設置原則是：支撐點的位置合適、臨時支撐不損傷內(nèi)管、臨時支架的位置盡量不影響外管的安裝。

3.2.6 內(nèi)管檢驗試驗

內(nèi)管檢驗試驗包括射線探傷和壓力試驗。

1）焊縫射線探傷。內(nèi)管安裝完成時所有內(nèi)管焊縫均外露，只有沒有焊縫的部位被外管直管段封套。由于生產(chǎn)中內(nèi)管發(fā)生泄漏后果嚴重，查找泄漏點和維修十分困難，所以內(nèi)管焊接質(zhì)量要求很高，焊縫射線探傷比例大，重要介質(zhì)管道探傷率為100%。對于碳鋼管，內(nèi)管焊接φ≤50mm時采用全氬弧焊，φ＞50mm時采用氬弧焊打底、手工電弧焊蓋面的焊接方法，以保證焊縫質(zhì)量。

2）內(nèi)管的試驗壓力按管內(nèi)和管外的設計壓力較大者的1.5倍確定。

3.2.7 夾套管彎頭安裝

內(nèi)管采用整體沖壓彎頭，外管采用兩半剖切彎頭（將成品沖壓彎頭剖開）。市面上的沖壓彎頭曲率半徑一般小于2D（D為管徑），由于幾何外形的原因，內(nèi)、外管彎頭曲率半徑不能一樣，否則內(nèi)、外管夾套間隙不均勻，推薦內(nèi)管彎頭曲率半徑R為1.5D，外管彎頭曲率半徑R為D。但R≥3D的時候，內(nèi)、外管彎頭采用相同曲率半徑。

3.2.8 夾套管三通安裝

1）夾套管外管三通剖切形式有橫切和縱切2種（圖3）。

圖3 夾套管外管三通剖切形式

2）不管剖切彎頭，還是剖切三通，剖切時，需先畫切割線并由技術好的師傅施工，切割縫盡量細直，否則影響三通焊接復原后的幾何外形。

3）注意事項：內(nèi)外管的彎頭、三通安裝好后都應對中，不偏移（通過在管件兩端設置定位塊定位的辦法）。

3.2.9 夾套管異徑管安裝

夾套管變徑時，可選用標準的沖壓異徑管件。為了避免內(nèi)、外管不均勻熱膨脹對管道的破壞，內(nèi)管的異徑管與外管的異徑管的大口端需錯開距離，距離約為50mm（圖4）。

圖4 夾套管異徑管安裝要求

3.2.10 儀表口、頂部放空口和底部排液口的安裝

在內(nèi)管挖孔焊接儀表管件或三通（在安裝儀表或三通的部位留長約200mm不套外管），待試壓等檢驗完畢后，安裝兩半剖切外套短管（圖5）。

圖5 儀表口、放空口、排液口安裝

3.2.11 法蘭安裝

一般采用夾套管專用法蘭，若采用普通平焊法蘭，大小頭的位置以不妨礙法蘭連接螺栓拆裝為宜（圖6）。

圖6 普通平焊法蘭安裝示意

3.2.12 外管安裝

1）夾套內(nèi)熱流體與外界的連通通過聯(lián)絡管，聯(lián)絡管管徑往往很小，容易堵塞，為保證夾套內(nèi)干凈無異物，外管最后一個焊口進行封閉焊接前，要將夾套間用壓縮空氣清理干凈，并采用氬弧焊進行第1道封底焊，以保證清潔度。

2）安裝外管的剖切管件（剖切彎頭、剖切三通、剖切異徑管等）或剖切半管時，縱向焊縫要易于檢驗。

3.2.13 聯(lián)絡管的安裝

1）夾套管安裝基本結(jié)束后，在保溫工作之前，進行聯(lián)絡管安裝。

2）水平夾套管上連通管安裝時，應注意管路排放流暢，防止積液，避免堵塞通路。

3）根據(jù)夾套內(nèi)的熱媒流體的不同，采用不同的聯(lián)絡管接法，一般氣體高進低出，液體低進高出。

4）夾套管的長度確定。由于熱媒流體在流動中熱量降低，同時沿程（以及局部）阻力導致的壓力損失增大，管中流速就會下降，內(nèi)、外管層之間的傳熱效果隨之下降。所以夾套管的長度不能太長，安裝過程中要嚴格按設計圖分節(jié)安裝。

5）聯(lián)絡管可和夾套外管一起試壓。

3.2.14 套管壓力試驗

夾套管套管的試驗壓力按套管設計壓力的1.5倍確定。

4 結(jié)語

本夾套管安裝施工技術對于提高施工效率，降低施工成本，并且保證管線系統(tǒng)日后的安全穩(wěn)定運行，減少維護成本起到很大作用，在石油化工領域有廣闊的應用前景。