超限设备空中承载焊缝不加固热处理施工技术

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1、超限设备空中承载焊缝不加固热处理施工技术李丽红卫波舒培亮谢婧孙长河作者单位全称：陕西化建工程有限责任公司地址：陕西省杨凌示范区新桥北路2号邮编：712100【摘要】随着石化装置大型化、模块化、自动化的快速发展，超限设备空中组对工艺与整体吊装工艺相比既可以缓解现场平面布置的压力，又可以降低吊车的参数级别，但是，对于空中焊缝的热处理由于受加热温度、恒温时间、焊缝上部设备重量、风载等因素的影响，在焊缝处势必会产生高温应力引起筒体变形。我公司通过材料高温试验掌握的数据，在丙烯精馏塔空中热处理焊缝未加固的前提下，落实针对性的安全技术措施，保证了焊缝的热处理质量，有力的验证了本工艺的可行性，值

2、得在同行业推广应用。【关键词】承载焊缝高温应力高温蠕变空中热处理1工程概况某现场60万吨/年甲醇制烯烃项目中有2台丙烯精馏塔，根据场地布置以及吊装机械配置情况，采用分段吊装，空中组焊的施工工艺。按照图纸要求塔器现场组焊的环焊缝需要在高空进行局部消除应力热处理。此时，随塔的平台、附塔管线已经安装，吊车已经撤离，其中1号丙烯塔焊缝上部最大重量为352t，热处理温度为600±25℃，为了保证塔体在热处理高温过程中不失稳，我们在材料高温力学试验、蠕变试验等科学数据的支持下，焊缝采用未加固工艺成功的进行了热处理。本工艺相对于大型设备地面组对热处理以及焊缝空中加固热处理工艺，经济效益可观，值得

3、在用行业推广。1.1主要技术条件详见下表序号设备名称位号壳体材质规格（mm）环缝数量环缝位置1丙烯精馏塔NO.1T-4007Q345R/正火φ5200×80290×422EL17.130EL48.2302丙烯精馏塔NO.2T-4008Q345R/正火φ5200×78360×402EL27.660EL57.0301.2环缝热处理工艺要求设备名称材质壁厚升温速度℃/h恒温区间℃恒温时间min降温速度℃/h丙烯精馏塔NO.1Q345R/正火4280～120600±2512055～120丙烯精馏塔NO.2Q345R/正火4080～120600±2512055～120备注400℃以下升降温可

4、不控制其速度。2、塔体稳定性核算根据两台塔四条焊缝分布情况，以最危险T4007下部17.13米处截面环缝所受应力进行分析。此时，塔筒体整体重量为480t，17.13米以上塔体重量为352t，梯子平台附塔管线18t。根据相关文献，分析截面所受的应力包括塔体自重压应力、风载产生的弯矩应力、平台管线产生的偏载压应力、热处理时温度形变应力以及橫风向共振应力。由于热处理过程中，橫风向共振应力产生的条件是塔顶风速为19m/s，可以择日避开，温度梯度模拟困难，且属于二次应力范围，故只考虑前三个应力对塔的稳定性校核。2.1已知：塔筒体重量为m0=480×103kg，上段塔体m1=352×103kg

5、，偏心载荷me=1.8×104kg（包括平台、梯子、附塔管线、上部支撑在平台的脚手架重量）；Di=5200mm，δe=42mm，h=80.29m；吉林地区基本风压为590N/㎡（设计图纸给定）2.2塔体受风载产生的弯应力计算2.2.1塔的自振周期：（依据NB47041）其中H=80.29m，mo=480×103kg，E=197GN/㎡(按照图纸给定设计温度为90度以197GN/㎡计算，实际热处理时为环境温度200GN/㎡)，δe=42mm，Di=5200mm，则Tc=1.32s2.2.2风载计算1)塔体高度80.29米，从危险截面17米以上按每10米一段进行取定计算计算高度17米2

6、0米30米40米50米60米70米80米计算依据高度变化系数f11.181.251.421.561.671.771.861.95计算高度查NB47041表10脉动增加系数B类场地2.542.542.542.542.542.542.542.54q1T12=590×1.32*1.32=1028NS2/m2NB47041表11脉动影响系数V10.770.790.830.850.870.880.890.89计算高度查NB47041表12振型系数φzi0.0680.10.210.340.490.690.841相对高度查NB47041表13风振系数K2i1.111.161.311.471.65

7、1.872.022.161+×Vi×φzi/fi塔体各段风载Pi计算：Pi=k1×k2i×q0×fi×li×Dei×10-6P1=0.7×1.11×590×1.18×17×5.2=4.8×104NP2=0.7×1.16×590×1.25×3×5.2=9.3×103NP3=0.7×1.31×590×1.42×10×5.2=4×104NP4=0.7×1.47×590×1.56×10×5.2=4.93×104NP5=0.7×1.65×590×1.67×10×5.2=5.92