大型加熱爐制造技術(shù)優(yōu)化組合

陳孫藝

（茂名重力石化裝備股份公司，廣東茂名 525024）

大型加熱爐制造技術(shù)優(yōu)化組合

陳孫藝

（茂名重力石化裝備股份公司，廣東茂名 525024）

為了促進(jìn)石化加熱爐大型化高等級整體模塊化建造技術(shù)發(fā)展，在總結(jié)加熱爐模塊化建造已有技術(shù)路徑及工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，綜述了提高模塊化制造質(zhì)量的三方面主要內(nèi)容。承壓零部件質(zhì)量保證方面包括翅片管制造、集箱和凸緣的制造及其組焊，盤管系統(tǒng)質(zhì)量保證方面包括盤管組焊、焊縫熱處理及耐壓試驗(yàn)，墻體和支承系統(tǒng)質(zhì)量保證方面包括管板、吊掛鑄件、爐墻及模塊預(yù)組裝。建議大型模塊化的發(fā)展在理念上從結(jié)構(gòu)模塊拓展到功能模塊，制造輻射段、過渡段和對流段三大模塊。

加熱爐；模塊化結(jié)構(gòu)；制造技術(shù)；技術(shù)路線；結(jié)構(gòu)改進(jìn)

加熱爐大型化發(fā)展中，模塊化制造的質(zhì)量保證包含質(zhì)量檢驗(yàn)，制造質(zhì)量保證技術(shù)與質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)是具有交叉但又有明顯區(qū)別的兩個技術(shù)專題，質(zhì)量保證側(cè)重于事前策劃，包括設(shè)計和制造，質(zhì)量檢驗(yàn)側(cè)重于過程管理，包括制造和安裝過程。

近十年來，加熱爐的模塊化建造技術(shù)得到了廣泛的工程應(yīng)用，從制造與設(shè)計、制造與安裝、制造與國際項(xiàng)目管理、整體與部件制造等不同角度的基本技術(shù)總結(jié)都有報道[1-5]，但是沒有進(jìn)一步提高制造質(zhì)量的專題內(nèi)容。目前，國內(nèi)大型加熱爐的建造技術(shù)仍在發(fā)展中，專業(yè)人員對加熱爐結(jié)構(gòu)本質(zhì)的深層次認(rèn)識不足，就無法保證結(jié)構(gòu)可靠和經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計方案，也制定了足夠反映設(shè)計本意的工藝方案。初步分析表明，加熱爐大型化后的建造技術(shù)具有多路徑，其中的模塊制造技術(shù)更要保證結(jié)構(gòu)直線度和平面度，以獲得模塊分割面良好的密封和結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)足夠的強(qiáng)度，更要避免關(guān)聯(lián)尺寸的累積誤差給連接面帶來的偏差，以便于安裝。另一方面，大型化模塊的制造也對設(shè)計提出相應(yīng)的工程要求。因此，大型模塊的制造與設(shè)計、原材料供應(yīng)及安裝的關(guān)系更加緊密，值得業(yè)內(nèi)總結(jié)。

1 大型加熱爐的建造技術(shù)

加熱爐模塊化建造技術(shù)可分為整體技術(shù)路徑和局部結(jié)構(gòu)設(shè)計兩方面。整體技術(shù)路徑主要體現(xiàn)在模塊分割的方向、三維尺寸及連接面結(jié)構(gòu)上，依據(jù)的是工程和管理技術(shù)，相對于不同的制造安裝單位來說，具體方案會有變化。局部結(jié)構(gòu)設(shè)計分散在承壓零部件、墻體隔熱和支承系統(tǒng)，依據(jù)的是承壓設(shè)備和力學(xué)技術(shù)，相對于不同的制造安裝單位來說，具體方案變化不大。雖然局部結(jié)構(gòu)設(shè)計在一定程度上是對整體技術(shù)的落實(shí)，但是整體技術(shù)路徑對局部結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響不大。

1.1 加熱爐模塊化建造的技術(shù)路徑

加熱爐的模塊化制造是指根據(jù)加熱爐的總體尺寸和交通運(yùn)輸路線，把加熱爐整體分割設(shè)計為長、寬、高及重量合適的若干件模塊，各模塊的制造在車間完成，然后運(yùn)輸?shù)窖b置現(xiàn)場搭積木式安裝。這種建造方式最早由西方石化工業(yè)發(fā)達(dá)國家創(chuàng)建，主要目的是適應(yīng)勞動力匱乏的需要，在實(shí)踐中完善后具有質(zhì)量可靠、施工安全和縮短工期等明顯優(yōu)點(diǎn)，但是加熱爐模塊化設(shè)計、制造和安裝是一項(xiàng)綜合的工程，對項(xiàng)目管理、項(xiàng)目協(xié)調(diào)、項(xiàng)目控制要求較高。根據(jù)國內(nèi)本世紀(jì)來已有的工程實(shí)踐，加熱爐模塊化建造過程基本的技術(shù)路徑可粗略地如圖1所示，從最低層的盤管模塊向上逐層發(fā)展到整爐一體化，被認(rèn)為是越來越高級的模塊形式。乙烯裝置中的裂解爐后都緊連著裂解氣急冷系統(tǒng)，有的工程就把急冷器也納入裂解爐的范圍。

1.2 常見模塊化的制造內(nèi)容

一般地說，當(dāng)裝置地址靠近海（河）岸邊，具備相應(yīng)的碼頭能力，特別是位于一個離岸的島上時，越是高級的模塊形式就能夠減少工地占用、提高建造效率和降低投資成本，還簡化項(xiàng)目管理。在國內(nèi)加熱爐各級模塊化建造中，一系列標(biāo)志性工程記錄了歷史進(jìn)程。

圖1 加熱爐模塊化建造技術(shù)路徑Fig.1 Technology roadmap on modularize construction of heating furnace

加熱爐的盤管模塊是指由爐管、連接爐管的彎頭以及進(jìn)出口集箱等零部件組焊成的受熱介質(zhì)流程承壓系統(tǒng)，如圖2所示。裂解爐盤管模塊首次國產(chǎn)化屬于國家七五計劃重大攻關(guān)項(xiàng)目的內(nèi)容，1988年中國石化公司的遼化 2×104t / a CBL-I 型乙烯裂解爐（又名“北方爐”）的對流段盤管，這是第一個標(biāo)志性工程。

圖2 對流段盤管Fig.2 Coil tube of convection section

對流段功能模塊是典型的結(jié)構(gòu)，通過盤管模塊和爐墻以及彎頭箱的組合而成。以乙烯裂解爐為例，對流段不同的功能模塊是指按不同溫度區(qū)間進(jìn)行系統(tǒng)熱平衡而設(shè)置的原料預(yù)熱段、原料混合段、原料混合預(yù)熱段、蒸汽稀釋段、鍋爐給水預(yù)熱段、高壓蒸汽過熱段、超高壓蒸汽過熱段等。其中一件模塊的吊裝如圖3所示。多件對流段功能模塊組合到一起制造就成為超大型模塊。裂解爐對流段模塊首次國產(chǎn)化是2004年中海油惠州南海殼牌公司的8×105t / a SW型乙烯裂解爐的對流段模塊，這是第二個標(biāo)志性工程。

圖3 對流段模塊安裝Fig.3 Erection of modular of convection section

加熱爐的整段模塊化是指整個對流段或者輻射段分別作為一件模塊來制造的特大型模塊，這樣的模塊也可以從功能模塊的角度看成具有對流或輻射換熱功能的模塊。裂解爐輻射段國內(nèi)首次整體制造是2016年中海油煉化公司惠州二期工程的1×106t / a SW型乙烯裂解爐的模塊，如圖4所示，這是第三個標(biāo)志性工程。

這里，加熱爐的整爐模塊化是指加熱爐各個獨(dú)特功能結(jié)構(gòu)都分別采用模塊形式在制造廠車間制造，并分別運(yùn)輸?shù)窖b置現(xiàn)場逐一吊裝。而加熱爐的整爐一體化卻是與整爐模塊化具有明顯區(qū)別的另一種模式，也即指加熱爐各個獨(dú)特功能結(jié)構(gòu)全部集中一起采用一個模塊的形式在制造工場制造，并整體搬運(yùn)到裝置現(xiàn)場一次性安裝。

圖4 海運(yùn)整個輻射段模塊Fig.4 Sea transport for whole module of radiant section

煉油加熱爐的模塊化建造緊跟乙烯裂解爐模塊化建造的步伐，其整爐模塊化技術(shù)基本同步在兩個大型加熱爐上應(yīng)用。一是2012年在中化泉州1.2×107t / a常減壓裝置常壓爐（F301）工程中順利實(shí)施并獲得施工質(zhì)量樣板工程的榮譽(yù)，二是2012年在中國石化茂名分公司大煉油改擴(kuò)建工程1×107t / a常減壓裝置常壓爐（F101）工程中得到運(yùn)用，這是第四個標(biāo)志性工程。

2008年，國內(nèi)單線處理量（至今）最大的揚(yáng)子-巴斯夫1.92×105t / a SW型乙烯裂解爐對流段模塊是第五個標(biāo)志性工程，同年國內(nèi)加熱爐模塊化建造首次出口海外緬甸大化肥項(xiàng)目，這是第六個標(biāo)志性工程。這些標(biāo)志性工程的模塊產(chǎn)品都是由茂名重力公司參與施工圖設(shè)計和建造。

2 承壓零部件制造質(zhì)量保證技術(shù)

模塊化的制造技術(shù)質(zhì)量管理應(yīng)更多投放到制造現(xiàn)場、深入生產(chǎn)過程的技術(shù)完整性上。

2.1 爐管制造

2.1.1 翅片高頻焊質(zhì)量

有案例對薄壁基管在翅片高頻焊后的耐熱疲勞性能提出了要求，尤其是對奧氏體材料的薄壁爐管，由于奧氏體材料的導(dǎo)電性能較碳素鋼差，往往需要提高焊接翅片的工藝參數(shù)，潛在損傷基管的可能。因此，應(yīng)對特殊材料的翅片焊接設(shè)備進(jìn)行性能標(biāo)定和參數(shù)鎖定。

高溫下運(yùn)行的翅片管要具備高溫性能要求，高品質(zhì)翅片管是應(yīng)對危險工況的關(guān)鍵。因此，制造廠應(yīng)在通用標(biāo)準(zhǔn)SH / T 3415—2005《高頻電阻焊螺旋翅片管》的基礎(chǔ)上修訂有關(guān)質(zhì)量指標(biāo)，進(jìn)一步提升傳統(tǒng)翅片管的性能，包括原有常溫抗拉強(qiáng)度指標(biāo)的提高，以及是否需要增加新的產(chǎn)品性能指標(biāo)等。

2.1.2 翅片管的完整性

超長基管由短基管拼焊而成時需取得設(shè)計的許可。基管拼接時，應(yīng)對拼接接頭的數(shù)量，應(yīng)通過專用工具控制組對同心度、壁厚錯邊量及偏差，對焊縫內(nèi)表面形貌及余高要求等進(jìn)行控制，使焊縫內(nèi)表面飽滿，消除焊縫內(nèi)表面的焊瘤，焊縫外表面修磨至與原鋼管表面平齊。

檢測拼接后的基管直度，高頻焊翅片時需要工裝來限制和穩(wěn)定超長鋼管的轉(zhuǎn)動，以免其過大的晃動效應(yīng)對翅片高頻焊縫的焊接質(zhì)量穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。

基管拼接焊縫檢測合格后，焊縫表面應(yīng)與原鋼管表面一樣組焊翅片或釘頭，圖5釘頭管上沿周向組焊的若干小段縱向筋板則是以前常用的一種替代釘頭的傳統(tǒng)形式，這會引起均勻結(jié)構(gòu)和熱效果的不連續(xù)。

圖5 釘頭管連接筋板Fig.5 Link plate of stud tube

2.1.3 翅片的駁接

當(dāng)一盤用作纏繞翅片的鋼帶即將使用完時，應(yīng)將鋼帶的尾端與新一盤鋼帶的頭端通過專用工具對接焊接牢靠，控制組對錯邊量，不允許將鋼帶尾端或頭端直接在基管表面上進(jìn)行定位焊接，也不宜隨便將鋼帶尾端與頭端簡單焊接，以保持鋼帶纏繞的連貫性、高頻焊的焊著率。

2.1.4 拓面爐管上穿過管板孔部位組焊滑動襯套

拓面爐管包括釘頭管和翅片管，滑套長度和弧長尺寸除考慮爐管熱伸長量的需要外，還應(yīng)考慮圖6的滑套四周能均勻多點(diǎn)與釘頭或翅片相焊，分散兩者之間熱應(yīng)力和推力的作用，以免滑套在高溫運(yùn)行中松脫。

2.1.5 單根試壓

圖6 翅片管滑板Fig.6 Slide plate of fi nned tube

在爐管兩端通過軸向壓力壓緊盲板蓋的密封方式來試壓不是好方法，因?yàn)闋t管沒有承受真正的軸向應(yīng)力。如果使用夾具對爐管端部進(jìn)行密封，夾具掩蔽的管頭段無法承受真正的耐壓試驗(yàn)，應(yīng)通過100 %PT、100 % MT替代方法檢測管頭段質(zhì)量。

2.2 集箱凸緣及其組焊

集箱既是爐管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)集結(jié)點(diǎn)，也是爐管系統(tǒng)與鋼構(gòu)支承系統(tǒng)工程的固定連結(jié)點(diǎn)，自然也就是復(fù)雜受力的匯合點(diǎn)。在加熱爐結(jié)構(gòu)損壞事故中，集箱是常見的失效部件。由于設(shè)計無法全面和詳細(xì)考慮到該結(jié)構(gòu)的所有載荷，對制造廠而言，其中凸緣短管及其組焊質(zhì)量十分關(guān)鍵。

2.2.1 凸緣質(zhì)量要求

首先，除了常規(guī)鍛件的技術(shù)要求外，特別要對鍛制凸緣提出合適的鍛造比要求，不允許采用模式鍛造。鍛造比是鍛造時金屬變形程度的一種表示方法，不僅表達(dá)鍛造的變形程度，而且包含變形方式，以金屬變形前后的橫斷面積的比值來表示。不同的鍛造工序，鍛造比的計算方法各不相同。

拔長時的鍛造比為拔長前與拔長后鋼錠（或鋼坯）的橫斷面積（或長度）之比，鐓粗時的鍛造比，也稱鐓粗比或壓縮比，其值為鐓粗前與鐓粗后鋼錠（或鋼坯）的橫截面積（或高度）之比。如果毛坯有缺陷，應(yīng)切除而不能補(bǔ)焊，鍛造比一般不應(yīng)小于3.0，以保證鍛件芯部被鍛透，但是鍛造比也不應(yīng)取得過高，以免鍛件的橫向力學(xué)性能變差[6]。

2.2.2 集箱組裝質(zhì)量要求

根據(jù)前面的設(shè)計討論，立式集箱精密配合尺寸應(yīng)具有高溫適應(yīng)性，在常溫下也應(yīng)較臥式集箱有更高的制造技術(shù)要求。無論是拔制凸緣還是組焊凸緣，各凸緣之間的間距也是重要的尺寸，圖7集箱內(nèi)表面質(zhì)量應(yīng)重點(diǎn)檢查，其拔制凸緣內(nèi)拐角處的結(jié)構(gòu)應(yīng)通過模板檢測，判斷其形狀及壁厚是否滿足要求。盤管耐壓試驗(yàn)時，集箱端口的密封結(jié)構(gòu)形式應(yīng)從文獻(xiàn)[5]列表的9種形式中選擇對集箱傷害最小的一種。

圖7 集箱拔制凸緣內(nèi)壁Fig.7 Inside wall of drawn weldolet of manifold

3 盤管系統(tǒng)組裝及熱處理

3.1 盤管組焊

應(yīng)使用專門的支承和穿管工裝把爐管穿進(jìn)管板孔，避免翅片管的翅片或釘頭管的釘頭與管板孔碰撞，保護(hù)翅片或釘頭與基管表面之間的焊縫受到損傷。施工和檢測中可適當(dāng)利用穿過管板孔的桁條作為支承，圖8的桁條強(qiáng)度和硬度適中，不宜利用爐管或拉桿作為支承。

圖8 桁條支承Fig.8 Joist for support

P 91材料爐管應(yīng)用到對流段的高壓蒸汽過熱器中已有廣泛的工程基礎(chǔ)，一些溫度參數(shù)更高的加熱爐，其爐管熱強(qiáng)度要求更高，動力鍋爐高溫高壓工況使用的P 92材料管件也可能引用到對流段中，對該材料的焊接技術(shù)要求較高，2008年以來，國內(nèi)期刊每年都有約20 ～ 30篇的成果報道。

3.2 焊縫熱處理

在對爐管和彎頭的焊縫熱處理前，應(yīng)逐件對爐管母材、彎頭母材和焊縫通過光譜儀進(jìn)行化學(xué)成份檢測（PMI）和硬度檢測，以便確認(rèn)所用材料正確，便于與熱處理后的硬度檢測值對比，為評估熱處理效果打下基礎(chǔ)。當(dāng)焊縫之間的硬度差別較大時，應(yīng)分析原因并評估同步采取差別化熱處理參數(shù)的必要性。

通過彎頭串聯(lián)成蛇形盤管的同一排爐管的焊縫應(yīng)同時熱處理，應(yīng)像圖9所示逐條對焊縫加熱元件和保溫元件的包扎和檢測，以免其中某一焊縫的熱處理過程存在不當(dāng)之處而無法發(fā)現(xiàn)。單一焊縫的返修補(bǔ)焊或局部熱處理都可能會引起新的殘余應(yīng)力。

圖9 焊縫熱處理Fig.9 PWHT of welds of return bends with tube

不符合熱處理要求的參數(shù)既包括未達(dá)到最低溫度從而沒有效果，也包括超出最高溫度從而損傷鋼管和彎頭，都要避免。

3.3 耐壓試驗(yàn)

帶立式大集箱的盤管在制造廠水壓試驗(yàn)時，由于集箱端口不像裝置中那樣有管線的連接支持和閥門的封閉，就要注意對集箱的保護(hù)。

長爐管多流程折返回路的盤管在試壓時，各回路要有利于空氣排出，必要時應(yīng)在盤管灌水前檢查各回路盤管的水平度，切忌在盤管充滿水后再調(diào)整盤管回路的水平度，這樣很容易損傷爐管結(jié)構(gòu)件。長爐管多流程折返回路內(nèi)的介質(zhì)壓力傳遞路徑遠(yuǎn)，要緩慢升壓，起壓后可再降壓到零，進(jìn)行若干次升降循環(huán)，擠壓并排出水介質(zhì)中的空氣，有利于加快壓力的上升。盤管結(jié)構(gòu)有別于鍋爐汽包，保壓時間要足夠檢查到各層爐管，不宜受制于單個規(guī)定。

密封集箱端口的盲板結(jié)構(gòu)要便于在耐壓試驗(yàn)后拆除，避免使用有凸臺嵌進(jìn)集箱端口的盲板結(jié)構(gòu)，對于大開口的高壓密封，最好采用隔膜密封形式。

水壓試驗(yàn)后殘留在盤管內(nèi)的水可能會形成腐蝕氣氛，模塊運(yùn)輸中會晃動甚至沖垮管口的包裝蓋板，因此，徹底排凈多回路盤管內(nèi)的水是必須的。一般經(jīng)過排水和倒水反復(fù)操作，結(jié)合抽空或吹掃技術(shù)[7-8]，都能取得較好的效果。還可以從設(shè)計上解決問題，具有微小斜度的盤管有利于回路內(nèi)空氣的排出，有利于試壓后回路內(nèi)水的排出，也有利于盤管檢修維護(hù)后的耐壓檢驗(yàn)[9]。

4 墻體和支承系統(tǒng)制造質(zhì)量保證技術(shù)

相對于加熱爐內(nèi)部的盤管承壓系統(tǒng)制，墻體和鋼構(gòu)支承系統(tǒng)沒有壓力介質(zhì)的工況作用，但是爐體表面容易受到外物損傷，其整體是非緊固連接的拼裝結(jié)構(gòu)且吊運(yùn)中直接承受外力而容易變形，因此也是大型加熱爐模塊化建造中需要創(chuàng)新的難點(diǎn)所在。

4.1 管板及吊掛鑄件

對于加熱爐管板，在設(shè)計結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)或者處理質(zhì)量問題時，有一個樸素的技術(shù)原則就是增加材料有利于提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。例如：加大相鄰結(jié)構(gòu)的過渡圓角、在相鄰結(jié)構(gòu)之間設(shè)置的過渡斜坡，孔間的直筋雖然較波浪筋更利于大型管板的澆鑄，但是文獻(xiàn)[10]分析發(fā)現(xiàn)，波浪筋管板的應(yīng)力分布比直筋的應(yīng)力分布更均勻。

又如，鑄件表面因?yàn)樽钕仁艿嚼鋮s凝固而得到內(nèi)部鋼水的補(bǔ)縮而形成致密層，強(qiáng)度最高，不宜為了達(dá)到表面光滑的目的而去過分修磨。一個模塊中的盤管系統(tǒng)，其實(shí)際的熱分布狀況與均勻化的熱衡算設(shè)計模型有明顯差異，盤管系統(tǒng)與支承管板孔的配合關(guān)系具有分散性。在尺寸精度不影響結(jié)構(gòu)功能的前提下，盡量不要對承擔(dān)耐磨功能的管板孔進(jìn)行圖10的鏜孔加工，還應(yīng)對鑄造管板和吊掛等鑄件進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理后再進(jìn)行表面噴丸處理，經(jīng)丸粒沖擊后的淺表層產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，可進(jìn)一步提高構(gòu)件的承載能力。

圖10 管板孔加工Fig.10 Borehole of tubesheet

對于大寬度尺寸管板，以及等強(qiáng)度管板設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，管板上重要的受力部位不再集中在支承面或者跨度中間的幾個局部區(qū)域，而是可能遍布較大區(qū)域，需要進(jìn)行RT檢測的部位將擴(kuò)大。加熱爐重要鑄件RT檢測比例逐漸提高，相應(yīng)的鑄造技術(shù)要改變，質(zhì)保成本明顯提高。

4.2 爐墻

4.2.1 爐墻建造

圖11是砌磚隔熱襯里。陶瓷纖維背襯與澆注料的復(fù)合隔熱襯里，兩者貼合面之間、安裝管板的橫斷面之間、周邊的厚度截面都要鋪設(shè)寬度和長度足夠的塑料薄膜，對背襯進(jìn)行隔水保護(hù)。塑料薄膜穿過爪釘處要小心操作，鋪好薄膜后要以墊圈壓緊或以膠帶封閉穿孔處。厚壁塑料膜較薄壁塑料膜、雙層塑料膜較單層塑料膜，能更好地防止?jié)沧⒘现械乃疂B透到陶纖中。

圖11 砌磚隔熱襯里Fig.11 Insulting lining of bricking

4.2.2 爐墻在制造廠的預(yù)烘干技術(shù)

這是國際化項(xiàng)目和模塊大型化發(fā)展的客觀要求。國際化項(xiàng)目中如果存在需要長距離海外運(yùn)輸?shù)哪K，也就意味著很可能跨越冬季長的工程周期，爐墻澆注層的游離水在低溫結(jié)冰導(dǎo)致澆注層開裂，對其質(zhì)量是很大的損害。對于大型化模塊，預(yù)烘干可明顯減輕模塊重量，降低運(yùn)輸和吊裝成本，同時可提高爐墻澆注層強(qiáng)度，有利于在運(yùn)輸和吊裝中保持澆注層的完整性。

實(shí)踐表明，加熱爐工程設(shè)計中只宜提出預(yù)烘干的制造技術(shù)要求，提供基本的升降溫時間曲線作為參考，實(shí)際的升降溫時間曲線和具體的操作規(guī)范由制造廠制定。

4.3 模塊預(yù)組裝及包裝

4.3.1 模塊預(yù)組裝

為了解決大型加熱爐預(yù)組裝的場地等客觀困難，有提議通過統(tǒng)一的一件模板分別與各模塊的預(yù)組裝來替代各模塊之間的預(yù)組裝。作者認(rèn)為，模板具有驗(yàn)證模塊連接面尺寸的作用，但也就只是檢驗(yàn)工具，無法體現(xiàn)裝配鏈上的累積誤差，本質(zhì)上只具有局部的預(yù)組裝功能，不能替代完整的預(yù)組裝。實(shí)踐表明，主體骨架的提前預(yù)組裝或部分模塊的交叉預(yù)組裝都可以為整體預(yù)組裝打下基礎(chǔ)，隨著模塊化建造各專業(yè)技術(shù)的提高，特別是設(shè)計三維模型預(yù)演和制造企業(yè)《加熱爐模塊質(zhì)量控制要點(diǎn)及措施》等過程管理，質(zhì)量顯著提高，模塊生產(chǎn)逐漸接近定形件的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)模式，整體預(yù)組裝成為非必需的工序，個別模塊的預(yù)組裝可起到足夠的質(zhì)量控制作用。

圖12是橫向爐的臥式模塊預(yù)組裝，圖13是垂直爐的立式模塊預(yù)組裝，實(shí)踐表明，兩種預(yù)組裝方法都能較好地檢驗(yàn)?zāi)K之間連接尺寸的精度。

圖12 臥式爐的模塊預(yù)組裝Fig.12 Per-assembly of modules of horizontal-type furnace

圖13 立式爐的預(yù)組裝Fig.13 Per-assembly of modules of vertical-type furnace

4.3.2 模塊包裝

盤管內(nèi)充裝氮?dú)獗Ｗo(hù)，圖14所示壓力表和裝卸閥分別連接在盤管的進(jìn)出端口，要比兩者安裝在同一個端口上更加安全合理，兩者也分別由U形體保護(hù)，避免外力碰撞損壞。圖15用塑料薄膜遮蓋模塊雖然是正式包裝前的一種臨時性的保護(hù)措施，也說明對保護(hù)漆層的重視。

圖14 氮?dú)鈮毫Ρ砗脱b卸閥Fig.14 Pressure gage and charge or discharge valve

圖15 塑料薄膜遮蓋模塊Fig.15 Envelop modular with plastic fi lm

5 結(jié)束語

經(jīng)過十多年的技術(shù)研發(fā)和工程實(shí)踐，國內(nèi)加熱爐模塊化建造技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和項(xiàng)目管理等日益完善，初步具備了國內(nèi)模塊化制造后再遠(yuǎn)距離到海外進(jìn)行異地重新裝配的建造能力，在國家“一帶一路”政策指引下將面臨許多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

由于加熱爐技術(shù)并非高校學(xué)科中獨(dú)立招生的專業(yè)技術(shù)，其整爐模塊化或整爐一體化除了固體靜力學(xué)外，還涉及到海運(yùn)相關(guān)的動力學(xué)、焊接結(jié)構(gòu)件疲勞力學(xué)、結(jié)構(gòu)表面工程和質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等領(lǐng)域，雖然這些領(lǐng)域都有成熟的基礎(chǔ)，但是工程需要的是交叉配套的成套技術(shù)，進(jìn)而需要原來的加熱爐技術(shù)人員做出開拓性貢獻(xiàn)。

一是強(qiáng)化工程安裝方式引導(dǎo)制造技術(shù)、制造技術(shù)提出設(shè)計需求的建造理念，這是一種與石油化工裝置中壓力容器產(chǎn)品的技術(shù)過程逆向的路徑表現(xiàn)，對于同時經(jīng)營這兩大類產(chǎn)品的供應(yīng)商，首先需要在兩者似乎矛盾的實(shí)踐中注重陶冶技術(shù)情操，才能在相關(guān)的綜合技術(shù)開發(fā)上更有實(shí)效。

二是需要面臨國際工程不斷地提煉出新的共性課題，探討深層次問題，發(fā)展新的工程方法。大型加熱爐模塊化的建造主要受制于陸路運(yùn)輸，在同一行業(yè)內(nèi)不同的供應(yīng)商實(shí)施項(xiàng)目的條件差異較大，但是制造專業(yè)未來的發(fā)展都應(yīng)以模塊的大型化為方向，在理念上從結(jié)構(gòu)模塊拓展到功能模塊再到多功能模塊，在實(shí)施手段上考慮是否可以通過一次結(jié)構(gòu)模塊的陸路運(yùn)輸和二次功能模塊的水路運(yùn)輸相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。

三是加熱爐供應(yīng)商不應(yīng)滿足于提供符合工程要求的產(chǎn)品，而應(yīng)針對不同項(xiàng)目的特點(diǎn)去提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，在行業(yè)理念上通過自發(fā)的責(zé)任感去追求差異化管理和持續(xù)領(lǐng)先，在發(fā)展模式上通過周邊相關(guān)技術(shù)的浸潤吸收去追求設(shè)計和使用的融合，在具體指標(biāo)上通過量化數(shù)據(jù)去追求最佳數(shù)值而不是區(qū)間值，追求工藝的可溯源性而不應(yīng)存在間斷等無法聯(lián)系的過程，追求質(zhì)量數(shù)值的穩(wěn)定可重復(fù)性而不是偶然性，只有在領(lǐng)先地位上才能拓展行業(yè)的發(fā)展。

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Optimization of Fabricating Technology for Large Heating Furnace

Chen Sunyi
（The Challenge Petrochemical Machinery Corporation of Maoming, Maoming525024）

In order to promote technical development of the integral modular construction of large-scale heating furnace used in petrochemical industry, three aspects for quality improvement of modularizing fabrication were summed up on the basis of reviewing the technical route and engineering experience on modularizing construction of heating furnace. First, quality assurance of pressure parts includes fabrication of fi nned tube, manifold and fl ange as well as their assembly welding. Second, quality assurance of coil pipe system includes assembly welding of coil pipe, PWHT of welds as well as pressure test. Third, quality assurance of wall and supporting system includes tubesheet, casting of hangers, wall and pre-assembly of the modules. Finally, it is proposed that the development of large-scale modules should be expanded from structure modules to functional modules, so as to form and fabricate the modules of radiant section, transition section and convection section.

furnace; modularizing structure; technology of fabrication; technical route; improvement of structure

TQ 054

A

2095-817X（2017）06-0036-008

2017-05-10

陳孫藝（1965—），男，工學(xué)博士，教授級高級工程師，從事煉油化工設(shè)備設(shè)計開發(fā)、制造工藝、失效分析及技術(shù)管理。