一种煤气管网水封三角法装配施工方法与流程

本发明涉及一种水封的装配方法，具体涉及一种大型钢铁企业燃气管网设施及除尘管道技改、检修工程中的煤气管网水封三角法装配施工方法。

背景技术：

钢铁企业燃气管网设施一般包含全场性的煤气储存、二次净化、混合、加压输送、焦炉煤气制氧制氢等设施，主要为高炉、喷煤、石灰回转窑、炼钢、连铸、热轧、冷轧、宽厚板等提供能源动力。煤气管道切断可以使用蝶阀、盲板阀或盲板，公称直径大于600mm的煤气需要使用电动蝶阀及电动盲板阀，由于钢铁企业内的煤气管道管径往往很大，很多超过了2000mm，大直径煤气管道上的电动蝶阀和电动盲板阀价格很高，加之煤气管道中的杂质较多易造成沉淀，传统的闸阀使用一段时间后不能达到密封作用，需要定期更换，给企业的生产运营带来了沉重的负担。

煤气水封是利用水的静压力阻止煤气流动的装置，其作用有四种：(1)用于煤气管道排出管道中积存的冷凝水；(2)用于煤气管道切断；(3)用于煤气逆止；(4)膨胀节作用。

水封切断设备主要有u型水封、三通水封阀、水封逆止阀三种。u型水封一般有u形水封管道、流量调节阀、进水系统、溢流系统、放散系统及操作平台组成，目前广泛应用在钢铁企业内煤气主管道上，u型水封一般设置在蝶阀后面，注水后可实现可靠切断煤气。

煤气管道大/中型修将造成后续炼钢、连铸、轧钢不能满负荷生产，影响企业生产效益，为了减少煤气管道检修对后续生产的影响，因此，业主对工期的要求比较严苛。

大型煤气管线和技改项目中，煤气水封管道占煤气管道，尤其在加压站中占据体量较大。水封是多片“瓦片”“弯头”人工焊接拼装而成，合理的装配方法显得尤为重要。同时水封管道制作质量直接影响后续整个煤气管道安装进度，缩短其施工工期是保证总工期的关键因素。

传统的水封采用一侧向另一侧组对装配的制作方法，容易导致瓦片装配出现累计误差，最后装配的下部弯管段不好调整尺寸；同时，分散制作现场安装拼装，存在浪费机械台班，增加人工拼装难度，拼装效率低和安全隐患增加等问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，提供一种煤气管网水封三角法装配施工方法，在保证整体质量的前提下，有效提高了安装速度，大大缩短了工期，同时，可节约吊车使用台班费，提高了工程经济效益。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种煤气管网水封三角法装配施工方法，具体步骤包括：

s1、审图统计计算：设计图纸统计不同型号规格水封、弯头、大小头分类统计，订购材料；

s2、放样钢板弹线：根据管道装配的重量选择下料平台型钢钢板；下料平台平面度控制在1-3mm，下料平台钢板厚度不小于20mm；

s3、切割下料：选用数控机床切割下料，并根据卷制管道的尺寸双向定尺钢板，避免十字焊缝；

s4、坡口清污磨平：将坡口磨平并清除氧化渣；

s5、卷制点焊焊接：

(1)卷板机采用免留压头卷制成型，卷管配置钢托架、卷板机上滚筒加工；卷管的校圆样板为管子周长1/4，样板与管内壁不贴合间隙1-2mm；

(2)卷板制作完毕，检查弦长、对角线，并做好记录周长方向上的中心线0℃、90℃、180℃、270℃标识，做好控制线，并做好钢印标记，圆度及周长偏差是影响水封拼装的关键因素，管道周长及圆度偏差见下表：

(3)直管焊接，先焊接引弧板和息弧板，其宽度不小于150mm，长度不小于200mm，双丝埋弧焊在引弧时并非两根焊丝同时引弧，而是前丝先起弧，在电弧稳定并前进一段距离(30～50mm)后，后丝在前丝未凝固的熔池表面引弧；前丝先停弧，后丝在填满弧坑后息弧；

(4)直管支撑焊接：卷制完成后焊接支撑；

s6、管瓦样板切割：样板切割下料时，使卷管的纵向焊缝置于上部，同时不在管道焊缝及其边缘上开孔，有加固环的卷管，加固环的对接焊缝与管子纵向焊缝错开，其间距不小于100mm，加固环距管子的环焊缝不小于50mm；

s8、装配校验焊接：

(1)管瓦的装配在装配平台上进行，装配平台水平度控制在标准范围之内，受冲击力整体沉降在允许范围内，板宽放大2-3mm，装配时可用固定卡板来控制拼装间隙，同时考虑收缩量和修补量；

(2)水封整体拼装：在装配线上，按水封实际尺寸放好样打好控制线，做好标记，将三个弯头按实际尺寸控制好后，根据实际尺寸补齐中间直管，严格控制尺寸长度，检查角度，钢板为双定尺钢板，纵向焊缝只有一条，焊缝位置与大瓦小瓦中心线错开90度，焊缝处于管道中部位置，有效避免焊缝在下部；

(3)u型弯尺寸校验：按以下公式求弯头两端中心线之间的实际距离ab：

ab＝(0a²+ob²-2oaxobxcosa)^1/2，若ab>理论长度，则a角变大；若ab<理论长度，则a角变小，修补完整后再进行施焊；

其中，ab为弯头两端中心线之间的实际距离；

a为水封角度；

oa和ob为直管段的实际长度。

进一步地，步骤s2中所说下料平台的平面度控制在1-3mm，下料平台的钢板厚度不小于20mm。

进一步地，步骤s4中所述坡口为x型坡口，v型坡口或k型坡口，要求留钝边，坡口尺寸及钝边应符合设计要求。

进一步地，步骤s5中所述弦长的允许偏差为±2.0mm，所述对角线的允许偏差为±3.0mm。

进一步地，步骤s5中所述的焊接支撑为：

dn≤1200且板厚δ≤6mm，选l70x5米十字撑固定；

1300≤dn≤2400且板厚8≤δ＜10mm，选用l90x6米字撑固定；

2500≤dn≤4600板厚10≤δ≤16mm，选用l110x8米字撑固定。

进一步地，步骤s8中所述的控制线为：水封标高高差控制线，水封宽度控制线和弯头中心线控制线。

进一步地，步骤s8中所述的水封装配采用先点焊后断再满焊，先中间后两端，先弯头后直段，先下部后上部的施工工艺在装配平台上组对，拼装顺序为：下部弯头、左右上部弯头和直管段调整。

进一步地，步骤s8中所述的装配校验焊接还包括先点焊固定然后间断焊接，点焊长度为50-80mm，焊缝高度3-6mm，焊缝间距400mm，点焊完毕，采用气体保护焊，并按焊接规范要求由中间向两侧退焊，先焊里侧2遍，再到外侧采用碳弧气刨清根并焊完外侧缝，注意层间焊缝起、收弧位置应错开。

进一步地，所述气体保护焊的焊丝er50-6、ф1.2mm，保护气体为co2。

本发明的有益效果为：

(1)可缩短施工周期，为后续作业提供更多作业时间；

(2)节约作业台班，减少高空作业时间，提高安全作业保障；

(3)提高水封使用寿命，节约业主项目投资额，减少施工维保次数。

附图说明

图1是本发明的煤气管网水封三角法控制装配图；

图中，1、下部弯头，2、左上部弯头，3、右上部弯头，4、直管段，5、水封标高高差控制线，6、水封宽度控制线，7、弯头中心线控制线，a、水封角度，a、水封标高高差控制线和一侧水封宽度控制线的交点；b、水封标高高差控制线和另一侧水封宽度控制线的交点，o，两边的水封宽度控制线的交点。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述，以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的下述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例中。

除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。

图1为本发明的煤气管网水封三角法控制装配图，所述的水封包括下部弯头1、左上部弯头2、右上部弯头3和直管段4，其中，装配时按照先下部弯头1，后左上部弯头2或右上部弯头3，最后直管段调整的顺序进行，左上部弯头2或右上部弯头3通过中心处的水封标高高差控制线5保持在同一高度上，直管段4的中心设水封宽度控制线6，下部弯头1的中心设弯头中心控制线7，两边的水封宽度控制线6交于o点，其组成夹角为水封角度a，水封标高高差控制线5和两边的水封宽度控制线6分别交于a和b两点。

一种煤气管网水封装配施工方法，包括以下步骤：

s1、审图统计计算：设计图纸统计不同型号规格水封、弯头、大小头分类统计，订购材料；

s2、放样钢板弹线：根据管道装配的重量选择下料平台型钢钢板；下料平台平面度控制在1-3mm，下料平台钢板厚度不小于20mm；

s3、切割下料：选用数控机床切割下料，并根据卷制管道的尺寸双向定尺钢板，避免十字焊缝；

s4、坡口清污磨平：将坡口磨平并清除氧化渣，所述坡口为x型坡口，v型坡口或k型坡口，要求留钝边，坡口尺寸及钝边应符合设计要求；

s5、卷制点焊焊接：

(1)卷板机采用免留压头卷制成型，卷管配置钢托架、卷板机上滚筒加工；卷管的校圆样板为管子周长1/4，样板与管内壁不贴合间隙1-2mm；

(2)卷板制作完毕，检查弦长、对角线，并做好记录周长方向上的中心线0℃、90℃、180℃、270℃标识，做好控制线，并做好钢印标记，圆度及周长偏差是影响水封拼装的关键因素，管道周长及圆度偏差见下表：

所述弦长的允许偏差为±2.0mm，所述对角线的允许偏差为±3.0mm；

(3)直管焊接，先焊接引弧板和息弧板，其宽度不小于150mm，长度不小于200mm，双丝埋弧焊在引弧时并非两根焊丝同时引弧，而是前丝先起弧，在电弧稳定并前进一段距离(30～50mm)后，后丝在前丝未凝固的熔池表面引弧；前丝先停弧，后丝在填满弧坑后息弧；

(4)直管支撑焊接：卷制完成后焊接支撑，其中，

dn≤1200且板厚δ≤6mm，选l70x5米十字撑固定；

1300≤dn≤2400且板厚8≤δ＜10mm，选用l90x6米字撑固定；

2500≤dn≤4600板厚10≤δ≤16mm，选用l110x8米字撑固定；

s6、管瓦样板切割：样板切割下料时，使卷管的纵向焊缝置于上部，同时不在管道焊缝及其边缘上开孔，有加固环的卷管，加固环的对接焊缝与管子纵向焊缝错开，其间距不小于100mm，加固环距管子的环焊缝不小于50mm；

s7、装配校验焊接：

(1)管瓦的装配在装配平台上进行，装配平台水平度控制在标准范围之内，受冲击力整体沉降在允许范围内，板宽放大2-3mm，装配时可用固定卡板来控制拼装间隙，一是考虑收缩量，二是考虑修补量；

(2)水封整体拼装：在装配线上按水封实际尺寸放好样打好控制线，做好标记，所述的控制线为：水封标高高差控制线5，水封宽度控制线6和弯头中心线控制线7，控制线三大功能为水封标高高差控制，水封宽度(长度)和弯头中心线(或边线控制)，将下部弯头1、左上部弯头2和右上部弯头3三个弯头按实际尺寸控制好后，根据实际尺寸补齐中间直管段4，严格控制尺寸长度，检查角度，钢板为双定尺钢板，纵向焊缝只有一条，焊缝位置与大瓦小瓦中心线错开90度，焊缝处于管道中部位置，有效避免焊缝在下部；

(3)采用先点焊后断再满焊，先中间后两端，先弯头后直段，先下部后上部的施工工艺在装配平台上组对，拼装顺序为下部弯头1、左上部弯头2或右上部弯头3和直管段4调整；

(4)u型弯尺寸校验：具体使用三角形法计算，已知两边长和夹角求制弯头两端中间线之间距离，两边的水封宽度控制线交于o点，其组成夹角为水封角度a，水封标高高差控制线5和两边的水封宽度控制线6分别交于a和b两点，oa和ob可设定为直管段实际长度；

按以下公式求左上部弯头2和右上部弯头3两端中心线之间的实际距离ab，

ab＝(0a²+ob²-2oa×ob×cosa)^1/2，

若ab>理论长度，则a角变大；ab<理论长度，则a角变小，修补完整后再进行施焊；

(5)先点焊固定然后间断焊接，点焊长度为50-80mm，焊缝高度3-6mm，焊缝间距-400mm，点焊完毕，采用co2气体保护焊(焊丝er50-6、ф1.2mm)，并按焊接规范要求由中间向两侧退焊，先焊里侧2遍，再到外侧采用碳弧气刨清根并焊完外侧缝，注意层间焊缝起、收弧位置应错开。

s8、固定焊接水封牛腿及顶升装置并进行防腐涂装。

本发明的煤气管网水封三角法装配施工方法，提高了制作精度，有效的缩短了施工周期，相应节约了人工费、安装机具使用台班费和施工管理费，例如组对一个φ3600x10的水封使用本发明1天可以装配一个，5个工日；而传统方法需要2.5天，12.5个工日；以人工费220元/工日，节约人工成本1650元/个，综合管网约60个，节约成本99000元；煤气加压站约150个，节约成本247500元。

本发明已于2008年，成功应用于湘钢5m宽厚板至2#高炉煤气管网工程中，施工顺利，大大缩短了制作工期和提高制作质量。此后于2014年在宝钢集团湛江钢铁全场燃气工程三标段1-5#煤气加压站工程、2015年宝钢集团湛江钢铁全场燃气工程四标段小制氢站和2018年宝钢集团湛江钢铁与中科炼化能源互供循环经济项目均采用本发明的煤气管网水封三角法装配施工方法，均有效缩短了施工周期，取得了很好的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。