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大拉杆双波补偿器修复技术的研究与应用

  1 引言 
  大拉杆双波补偿器一般安装在大直径管道上并且多直接安装于钢结构支架内部,自身体积大、质量大、价格昂贵,一旦损坏,不但施工难度,而且还导致投入维修成本高。一般来说,这种大型补偿器在冶金系统的煤气管道、烟气管道等上应用较多,而由于补偿器制作质量、环境状况等原因,相对管道而言,补偿器是最易因冲刷磨损、疲劳老化而出现泄露的部件,从而造成生安全隐患和经济损失,针对本文中大拉杆双波补偿器的修补,通常是进行整体更换或者利用堵漏棒进行临时封堵,但这两种方案一个停产损失和备件费用巨大,一个维持时间短,不能从根本上解决问题。为了将损失降到最低,在不改变原设计力学性质的情况下,修补原补偿器漏点以达到不拆除、不停产修复原补偿器的目的,我们总结出一套在泄漏补偿器外侧包一层新补偿结构的方案,能完美解决这一问题。 
  2 方案介绍 
  2.1 原因分析 
  波纹补偿器在经过长时间使用后,不断伸缩变化,波纹疲劳损坏;管道内介质对波纹不断冲刷磨损,其所含的氯离子、硫、磷等化学物质,对波纹管不锈钢侵蚀,从而产生裂纹及穿孔,不但给生产带来安全隐患也影响了正常生产活动。 
  2.2 难点分析 
  2.2.1 经济损失巨大 
  遇到此类情况,传统的处理方式是停产更换新补偿器,但如此大型的波纹补偿器造价不菲且管道上补偿器还不止一处;其次要更换得全线停产,会造成不可估量的损失,明显经济上不允许。 
  2.2.2 施工难度大 
  由于此大型波纹补偿器自重大且活动部件,因此此类大型补偿器往往安装高空,多直接安装于钢结构支架内部,且同一支架上往往同时敷设多种其他介质管道,因此整体更换必须对其周围管道、管架等进行改造,难度相当大,时间特别长。 
  2.2.3 焊接难度大 
  由于波纹补偿器地处高空,风量大,操作空间狭小,接口焊接难度相当大尤其是不锈钢波纹的焊接难度更大。 
  2.3 方案选择与制定 
  针对本次的对象大拉杆双波补偿器的特点,经不断研究和分析制定方案如下:在原泄漏补偿器外侧增加一层新制作的补偿器以在不改变原有功能的基础上修复补偿器,如图1所示。 
  2.3.1 施工准备 
  (1)施工人员准备。施工前,对所有人员进行安全防护、高空作业、焊接技术等技术方面的培训。同时组织大家对本次施工任务的技术交底和施工方案进行集中学习,进行实名制的签字。 
  (2)机具准备。根据施工方案编制施工机具需求表,并在进场前进行检查确认,由负责人签发机具进场许可证后方可进入施工现场。工器具进场摆放合理,满足施工及安全性要求。施工过程中设备操作要定人定机,使用前进行复查,确保机具的正确使用,确认特种设备的有效期。 
  (3)预制件加工。本项目所需构件需提前预制:1)根据原补偿器波纹最大直径和长度确定外包钢板尺寸并卷制成型两组,并分成2~3块;2)根据原补偿器补偿量及原管道外径预制波纹管两个,并平分成2~3块以便安装;3)根据外包钢板直径预制环形端板四块,其中内环板(两块)做成锯齿状;4)根据新补偿器波纹尺寸及外包钢板尺寸确定波纹连接管尺寸,预制接管四节,并分成2~3块。 
  (4)脚手架搭设。施工地点高度3~6m处,为方便施工提前搭设脚手架,焊接葫芦栓挂点。 
  2.3.2 大拉杆改造 
  由于原拉杆位置距补偿器波纹最小间隙仅有10mm左右,无法直接外包钢板,因此需要首先更改大拉杆位置,增加施工空间。 
  (1)确定新拉杆位置:首先根据原设计补偿量确定补偿器波纹宽度,短管宽度后确定拉杆端板横向位置;现有两拉杆中间位置定为新拉杆纵向位置;新拉杆高度设置为原拉杆高度的2倍。 
  (2)在此位置首先围管道焊接宽200mm加强环板,对原管道进行加固。在加强板上焊接新拉杆端板及加筋板。 
  (3)安装紧固新拉杆后,拆除原有拉杆,并割除原拉杆端板。 
  2.3.3 原波纹补偿器外包钢板 
  (1)根据预先计算的尺寸在管道上定位放线,对原补偿器两侧进行环板安装,连接环板内圆为锯齿形与管道点焊固定。锯齿形环板一方面在安装外包钢板时起到支撑定位作用,另一方面在结构施工完成后能有效减少此环板与管道的摩擦,不影响原结构性能。 
  (2)外包钢管分成2或3片分片安装,在管道上部设置3组临时手拉葫芦协助安装,先点焊固定,最后统一焊接。焊接方式为手工焊,满焊。为保证焊接质量及外形尺寸,应同时焊接外包钢板连接缝。 
  (3)根据波纹管尺寸,安装端环板,长、短接管,焊接完成后对补偿器进行安装,补偿器与钢板连接处及补偿器波纹自身连接采用TIG焊焊接。先点焊固定再统一焊接。 
  (4)补偿器波纹焊接完成后进行加固筋安装焊接。 
  2.4 施工管理 
  在技术交底、方案交底的基础上,施工员负责召开现场施工交底会并全程监督、指导现场施工。施工过程中,每道工序开始前,有施工员、技术员检查前道工序的完成情况。 
  2.5 质量管理 
  质检员全程监督,严格按照既定方案施工,并结合国标、公司标准对每道工序进行检查,确保安装焊接质量。为保证焊接质量,所有焊接人员持证上岗,尤其补偿器焊接前,要搭设防风棚。 
  钢板短管等构件焊接技术要求:采用手工焊满焊焊接方式,焊接时采用对称点焊进行固定,后进行满焊,焊条根据焊接对象材质而选择可参考国家标准执行,没有国家标准的应做焊接工艺评定确定。焊接要求满足建筑钢结构焊接规程 (JGJ81-2002)和钢结构工程施工质量验收标准。 
  不锈钢件(波纹管)焊接技术要求:采用TIG焊,专用波纹补偿器焊枪进行焊接,要求使用电弧能量集中,温度高;焊接的热影响区域小,变形量小。焊缝缺陷小,可焊接材料多,焊接质量高的专用焊接工具。焊接时要求防风、防尘,焊接前搭设防风棚,保持清洁,在空气中,不允许有大颗粒灰尘。施焊人员必须经过培训并取得相应焊接资格,持证上岗。 
  2.6 安全管理 
  严格执行安全监察程序,施工前组织编制危险源辨识,风险控制程序,严格执行安全交底手续,并对施工人员进行安全考试;施工过程中严格按照既定方案执行,安全员现场督察。施工过程佩戴煤气检测仪,专人检测。外包钢板卷管提前焊接4个短管并安装阀门,焊接前,对开孔处,通氮气,稀释,后焊接,焊接一段时间,再通氮气稀释,再进行焊接,直至完全焊接完成避免煤气囤积造成安全隐患。 
  3 效果检查 
  通过本方案实施,本次补偿器修补圆满完成。 
  4 结束语 
  通过以上方法施工后,能够成功达到预计效果,圆满完成施工任务。施工完成后,在原有补偿器外侧新增加了一层补偿器,管道整体结构形式及性能保持不变,消除了原补偿器的大规模泄露的危险;避免设备整体更换带来的停产停机情况,减少生产损失;同时增加了补偿器的安全性和使用年限。