摘要：大连福佳•大化石油化工有限公司芳烃技改项目顺利开工投产后，在二甲苯异构化装置中，从异构化反应器R-2701底部出口至异构化进料/产物换热器（焊板式换热器）E-2702上部的DN700管线发生震动现象。后经过现场勘察，分析原因，项目组提出了整改方案。业主根据整改方案及现场实际条件整改后，解决了此管线的震动问题。本文通过对此管线设计、施工、运行及整改等过程的详细描述，剖析了引起此管线震动的原因，为以后类似设计作为参考。
关键词：管线震动 弹簧支吊架 应力分析
1 前言
大连福佳•大化石油化工有限公司芳烃技改项目主要包括建设317万吨/年吸附分离装置、246万吨/年异构化装置、408万吨/年二甲苯分馏装置工艺生产装置，以及原183万吨/年重整装置扩能改造，以及配套依托或扩建目前芳烃装置储运、公用工程等其它辅助生产设施。
大连福佳•大化石油化工有限公司芳烃技改项目自2011年6月开始详细设计工作，历经了15个月的设计和现场施工，现已顺利开工投产。在装置运行过程中，现场发现二甲苯异构化装置从异构化反应器R-2701底部出口至异构化进料/产物换热器（焊板式换热器）E-2702上部的DN700管线发生震动现象。经过现场勘察，分析原因，项目组提出了整改方案。业主根据整改方案及现场实际条件整改后，解决了此管线的震动问题。
2 管线设计情况
2.1 管线工艺参数
异构化反应器R-2701底部出口至异构化进料/产物换热器（焊板式换热器）E-2702上部的DN700管线为700-P-2702-002-5AE1-H（22），管线设计温度为495℃，操作温度为470℃，设计压力为1.78MPa，操作压力为1.48MPa，管线介质为C8组分，状态为气相。管线材质选用ASTM A691 2 1/4Cr-1Mo，壁厚18mm，保温采用硅酸铝，厚度为160。
2.2 管线配管情况
异构化反应器R-2701和异构化进料/产物换热器（焊板式换热器）E-2702均布置在构架7SS1内，如下图所示：
管线700-P-2702-002-5AE1-H（22）自异构化反应器R-2701底部出口接出，沿构架7SS1外侧上至异构化进料/产物换热器（焊板式换热器）E-2702上部入口处，管线具体走向见下图；管线上共设置2个刚性承重支架（立管支架ZC65G和组合支架PS22-33）和3个弹簧支架（PS22-31/32/34）。此管线布置充分考虑了管线柔性和应力的要求。
按照管线应力分析结果，承重支架ZC65G-700-800在管线安装和运行状态下都应为承重状态；承重支架PS22-33在安装状态时起到承重作用，在运行状态时，PS22-33所在水平管段应有向上的位移，支架PS22-33应为脱空状态；弹簧吊架PS22-31选用型号BSHD03018-13-474，在运行状态下向上位移25.2mm；弹簧吊架PS22-32选用型号BSHD09017-81-852，在运行状态下向下位移4.2mm；弹簧吊架PS22-34选用型号BSHD12016-120-972，在运行状态下向上位移54.3mm。
3 现场勘察情况
3.1 管线震动情况
管线运行状态为开工初期，温度达到420℃。管线震动情况主要发生在7SS1构架21.5米层平台上E-2702入口管段处，为不定方向及频率的晃动，同时带动E-2702及构架略有晃动。
7SS1构架21.5米层震动管线照片
3.2 管线支架情况
（1）管线2个刚性承重支架（立管支架ZC65G和组合支架PS22-33）均有不同程度的脱空；其中PS22-33在运行时为脱空状态，承重支架ZC65G在正常工况下应起到承重作用。
（2）弹簧支架PS22-31及PS22-34未到设计的理想刻度区域，PS22-32荷重指示板下沿未在位移指示板刻度范围内。
3.3 与设计不符部分情况
（1）现场在弹簧支架PS22-31及PS22-32所在水平管段上存在两个倒“U”型刚性支架（设计不存在），且其中靠近支架PS22-32的刚性支架已起到承重作用（未脱空）。
（2）PS22-31及PS22-32管卡型号偏小，PS22-34管线左右弹簧吊的支耳长度不等，受力不均。
（3）7SS1构架21.5米层平台支撑弹簧的悬挑梁下的斜支撑为2段角钢焊接连接，与设计不符。
4 震动原因分析及整改方案
4.1 震动原因分析
根据管线震动现场勘察情况分析及与设计对比，引起此管线震动主要有以下两方面原因：
（1）管线支架设置与设计不符（主要原因）
在弹簧支架PS22-31及PS22-32所在水平管段上存在的两个倒“U”型刚性支架为施工时支撑管道用，在施工完成后没有割除；在管线运行状态下，其中靠近PS22-32的一个支架起到了承重作用，从而使得附近弹簧吊架PS22-31、32没有起到设计时的承重作用，并且使得管线整体管系膨胀形变偏离了应力分析设计的要求，造成了管系上部弹簧吊架PS22-34处的位移值过大，与设备膨胀位移不匹配。
（2）施工质量问题（次要原因）
在弹簧支架PS22-34管线左右弹簧吊的支耳长度不等，造成立管处左右弹簧受力不均。
4.2 整改方案
（1）取消管线上非设计的刚性支架，再根据管线变形情况调整弹簧支架PS22-31及PS22-32至设计值。
（2）按照设计文件复核弹簧支架PS22-34安装高度，调整弹簧位置及管线支耳长度，保证管线左右弹簧对称布置。
（3）按照设计文件复核7SS1构架21.5米层平台支撑弹簧的悬挑梁尺寸及水平度，悬挑部分斜支撑按照设计文件整改，并参考老装置增加悬挑2处。
（4）调整刚性承重支架ZC65G至承重状态。
5 结束语
大连福佳•大化石油化工有限公司业主按照项目组提出的整改方案，考虑现场实际情况，在未停工状态下对震动管线进行了整改。整改后，完满地解决了此管线的震动问题。
通过此次对震动管线的现场勘察、原因分析及方案整改的全过程，我们可以看出，高温管线配管布置的应力分析及管道支架设置是十分重要的。高温管线的布置应满足管线柔性、应力及支撑的要求。
论文作者:贾晓伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/11
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