格尔木热风炉炉壳制作安装专项方案.docx
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格尔木热风炉炉壳制作安装专项方案
格尔木钢铁项目一期炼铁系统热风炉工程青海格尔木1350M3热风炉系统工程炉壳
制作安装专项施工方案
建设（监理）单位意见：
批准：
张海阔
审核：
马学伟
编制：
张允泉沈建伟
山东莱钢建设有限公司建筑安装分公司锅炉安装工程部
2013年1月24日
一、编制依据
二、工程概况
三、施工安排
四、施工进度计划
五、施工准备与资源配置计划
六、施工方法及工艺要求
七、主要施工管理计划
（一）质量管理计划
（二）文明施工管理计划
（三）施工安全管理计划
一、编制依据
1、青海格尔木1350m3热风炉系统工程之热风炉系统工程投标文件及已经收到的施工图纸和设计文件，热风炉现场勘查和周边环境条件情况及掌握的数据。
2、我公司近年施工类似工程的施工经验、技术档案和技术总结。
3、参照执行的国家标准和规范
GB50372—2006炼铁机械设备工程安装验收规范
GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范
GB/T8923.2-2008涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级
GB50235-2010工业金属管道工程施工及验收规范
GB50236-2011现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范
JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程
二、工程概况
本工程有顶燃式热风炉3座。
炉顶标高37.858m，炉壳最大直径10.28米，最小直径5.22米。
炉壳共分18带，由δ=22mm,δ=28和δ=30mm厚的钢板卷制和焊接而成，每座热风炉的重量约为250吨。
热风炉炉壳设计温度为100摄氏度，设计压力为0.44MPa。
钢板材质为Q345B（GB/T1591-94）。
热风炉本体工程量大，结构复杂，施工难度大且集中，高空和立体交叉作业多。
炉壳的焊接质量要求高，各专业施工配合较多。
炉壳的安装吨位大，起吊的高度高且频繁，对起重机械的能力要求高，热风炉阀门吨位大且安装的要求精确度高。
三、施工安排
（一）工程质量目标：
合格
（二）组织机构
（三）施工组织与部署的原则
1、遵循热风炉炉壳施工规范及施工工艺，合理安排施工程序。
2、采用科学的网络技术，合理组织人力、物力。
3、加强与同时施工的土建等施工工序的协调，统筹管理，保证整个工程合格、按期完成。
4、采用先进的施工技术和科学的管理方法，优质高效完成施工任务。
5、采取有力措施，提高施工机械化水平，合理储备物资，确保工程需要。
6、合理布置施工现场，做到物流有序，文明施工。
（四）施工组织
1、本工程炉壳部分由山东莱钢建设有限公司建筑安装分公司锅炉安装工程部组织施工，下设钢结构组和筑炉组。
2、本工程设专职质检员、安全员，各施工组设本专业质检员和安全员。
3、建立以项目经理为首的质量保证体系，各单位主要负责人、技术负责人、质量检查负责人要各负其责，保证质量体系的正常运转，实现工程总体合格的目标。
4、建立以项目经理为首的安全保证体系，各单位主要负责人、安全负责人要全面负责，实现安全生产的目标。
3材料和物资的准备
按照图纸，编制各种物资需用量计划，经甲方供应的材料按合同要求及时向甲方提交供应计划，属乙方自供材料应早计划并落实，不因材料影响施工进度。
按施工网络计划和甲方提供的设备清单编制顾客提供产品供应计划提交甲方，设备到货后要及时做好交接和开箱验收工作。
所有的钢板在使用前必须按规范进行检验，不合格的严禁使用。
1）钢板的厚度、型钢的规格尺寸及允许偏差应符合国家现行的标准要求。
钢板应具有质量合格证明书。
当无质量合格证明书或对质量合格证明书有疑问时，应进行复验，合格后方准使用。
2）钢材表面外观质量应符合国家现行有关标准的规定，钢材的表面有锈蚀、麻点或划痕，其深度不得大于该钢材厚度负允许偏差值的1/2。
钢材端边或端口处不应有裂纹、夹层等缺陷。
（五）炉壳的制作
由于热风炉炉壳板板材厚，总重量较大且加工质量要求高，炉壳板的加工安排如下：
1、炉壳直管段和附件在加工厂房内加工及预装，
2、炉壳的球顶及过渡段等热曲部分在制造厂加工制作。
（六）炉壳的安装
为保证施工的质量和进度，加工好的炉壳在现场的组装平台上组装焊接，焊接时采用直流电焊机和二氧化碳保护焊机等，配置150吨履带吊分带吊装，拼装和卸车等根据现场的实际情况配备短期使用的吊车。
四、施工进度计
五、施工准备与资源配置计划
1、施工准备阶段：
技术准备及措施
图纸全部到位后熟悉图纸，掌握工程内容并分析找出工程的特点。
请设计院人员进行设计交底，经过图纸会审后，进行炉壳排版并提出材料计划。
主要施工机具的准备
机械名称
型号
数量
汽车式起重机
50吨
2台
履带式起重机
150吨
1台
气焊工具
21套
二氧化碳焊机
型号
10套
电焊机
直流和交流
30台
线坠
2.5Kg
3个
盘尺
50米
8个
经纬仪
2台
水准仪
2台
卷板机
80型+40型
2台
大型数控切割机
CNC-CG4000C
1台
碳弧气刨
8套
磨光机
30台
喷砂机
1套
手拉葫芦5t
4台
手拉葫芦3t
8台
手拉葫芦2t
4台
钢丝绳Φ40
4根
劳动力计划准备
序号h1）ph1）ph1）o号
工种
人数
序号
工种
人数
1
焊工
30
7
测量工
1
2
铆工
10
8
探伤人员
２
3
管道工
8
9
材料员
1
4
机械工
6
10
施工员
6
5
电工
２
11
技术人员
2
6
起重工
4
12
其他人员
5
六、施工方法及工艺要求
（一）、热风炉炉壳制作阶段：
炉底的制作
1）热风炉炉底制作工艺流程
材料检查→放样→下料→加工坡口→冲压→组装和预装→加固→焊接→检查→出厂。
2）放样
计算机CAD对炉底进行排版放样，并在制作现场重新放样进行校核。
附放样图如下：
炉底板共3块
炉底C型弯共计20块
3）下料
、材料检验合格后对钢板用数控切割机进行下料。
用半自动切割机切割坡口。
、由技术人员进行编程，安排专人操作数控切割机。
、根据气割工件厚度选择割炬的型号。
、要对下料人员进行相关的技术交底，认真做好下料记录，防止错下、漏下或下重料的现象发生。
、下料的钢板全部进行编号，依次编注1、2、3至总块数。
、打坡口的钢板边缘切割,切口要垂直、整洁，不得有裂痕和氧化铁等，不符合要求的板材安排专人进行清理。
切割后钢板的允许偏差如下表所示
检查的项目
允许偏差（mm）
零件宽度、长度
士3
切割面平面度
0.05t且不大于2.0
割纹深度
0.3
局部缺口深度
1.0
、数控切割机下料时要专人操作，号料时每块钢板长度和宽度方向都增加2mm的余量，同时考虑纵向和横向的收缩余量。
4）组装
、炉底因体积和重量太大不能运输，需要在安装现场的组装平台组装。
组装平台用装载机和挖掘机等设备平整压实场地后铺设H300*200*12m的型钢21根。
组装平台的面积为12米×40米。
在组装平台的东南侧平整一块22米×60米的场地，不铺设钢板。
用来放置成品构件和热风炉设备。
（如图所示）
`
热风炉区域平面布置图
、在组装平台上根据图纸进行放样，根据炉壳外圆弧线间隔放置0.5m长的200mm*200mm的H型钢（如组装平台图所示），用水准仪调整型钢的水平高度，高低差不大于4mm，在拼装过程中要检查平台是否产生不均匀沉降，出现时要调平。
、炉底板等吊至平台上根据放样进行组装，板与板之间的缝隙要垫上4mm厚垫板并固定。
每个炉底组装完毕后要对几何尺寸和平整度等进行复验并做自检记录。
5）焊接
、炉底的组装尺寸要严格控制，包括坡口角度和组对间隙等，如图所示。
、在组装平台上完成炉底板的组装，进行临时固定。
、炉底板内侧焊缝焊接完一半后，炉底翻个焊接外侧焊缝，将外侧全部焊接完成。
焊外侧焊缝前需要清根。
、焊接完成后，矫正尺寸后，和C型弯组装在一起焊接，C型弯焊接同炉底板焊接。
、然后对整个炉底矫正尺寸及水平度，然后根据图纸要求放线定位炉底型钢、炉柱子，将炉柱子外皮圆周线画于炉底上。
、焊接时采用多人对称焊接，焊接过程由内向外，正面坡口焊完约一半后，翻个后先清根，再焊接背面焊缝，背面焊缝焊完后再焊接完成正面焊缝。
、冲压件的焊接采用多人对称焊接隔两道焊接。
、焊接过程中，每焊完一层（段）焊缝立即锤击焊缝，并控制好层间温度，炉底焊接的参数如下页所示：
炉底板及冲压件的焊接参数及规范（CO2气体保护焊）
组装
焊接参数
项目
间隙（mm）
坡口角度（0）
错边量（mm）
电流（A）
电压（v）
速度（mm/min）
正面
反面
打底
填充盖面
打底
填充盖面
打底
填充盖面
炉底板
4-5
36
60
<1
120-140
180-220
20-24
26-30
80-100
80-100
冲压件
4-5
36
60
<1
110-130
140-160
20-22
22-24
80-100
80-100
炉壳的制作
1）炉壳制作工艺流程
材料检查→放样→下料→用自动切割机切割环坡口→卷板→开立缝坡口→校圆找正→预装和组装→加固→焊接脚手架挂耳。
2）放样
运用计算机CAD对炉壳进行排版和放样，并在制作现场重新放样进行校核。
3）下料
、所有钢板用数控切割机进行下料。
用半自动切割机切割坡口。
、切割面质量要求平整光滑，不得有凸起和凹槽，否则要进行打磨和焊补，焊补的要打磨光滑。
、下好的料要分类存放，以便装车运输加工，用80型卷板机卷制。
、所有下料钢板都进行编号，如1#炉第二带板有三块板，编号形式分别为1#-2-1，1#-2-2，1#-2-3。
4）卷板
、卷板时需要用厚度不小于60毫米钢板制作胎具压头。
、卷制每块钢板时都要用样板进行检查，炉壳与样板的间隙≤2mm，样板长度不小于1500mm，样板采用δ=2mm钢板制作.
、卷好的炉壳做临时支架放置和运输，防止钢板弧度变形影响炉壳组装的效率。
如图所示
5）组装
、在组装平台上根据图纸进行放样，根据外圆弧线间隔放置0.5米长H200mm*200mm的H型钢（如组装平台图所示），用水准仪调整型钢的水平，高低差不大于4mm，在拼装过程中要检查平台是否产生不均匀沉降，出现时要及时调平。
、平台上放出每带炉壳外皮的圆弧线，将炉壳的各构件吊至平台上根据圆弧线进行组装，板与板之间的缝隙要垫上4mm厚垫板并固定。
变径处炉壳板需用DN80焊管支撑并点焊在炉壳板和组装平台上，方可摘钩。
每带炉壳组装完成后要对几何尺寸和平整度进行复验。
为提高每带弧度的准确性，对每带的等分弦长也要测量校正，用大于1500mm的样板检查，间隙不得大于2mm。
调整后要求如下：
接口错边≤t/10，且不大于3mm。
（t为板厚）
炉壳圆度:
Dm1）x-Dmin≤2D/1000（D为炉壳直径）
上口中心对预装平台上检查中心的位移≤H/1000（H为炉壳高度）。
炉壳上口平面度≤4mm。
、炉壳组装每带重量表如下：
热风炉炉壳材料
编号
材料名称
所处位置
重量（t）
1
钢板δ30
炉底
31.89
2
钢板δ22
2、3、4带
34.47
3
钢板δ28
5带
12.92
4
钢板δ28
6带
10.05
5
钢板δ28
7带
13.98
6
钢板δ28
8带
18.35
7
钢板δ28
9带
12.76
8
钢板δ22
10带
13.36
9
钢板δ22
11带
14.38
10
钢板δ22
12带
10.02
11
钢板δ28
13带
8.69
12
钢板δ28
14带
3.9
13
钢板δ28
15带
4.24
14
钢板δ22
16带
6.84
15
钢板δ22
17带
6.81
16
钢板δ20
内环板
14.06
17
钢板δ30
炉帽
10
炉壳过渡段和球面段的制作
1）模具的制作
模具制作的质量直接关系到曲面段压制成型的质量。
曲面段是由通过炉体轴线的无数个切面切割炉壳所得的素线组成的，模具也必须以此为基础进行制作。
上下模的曲率半径，根据该曲面段的曲率半径而定。
制作模具时，应考虑一定的反弹量，其值根据实际情况（比如材质、板宽、板长及板厚等）而定，从而才能确保所制作的壳板与其实际形状相符。
2）制作的过程
、分别计算出上下模具的双向曲率半径，径向曲率半径的定值，而纬向曲率半径为变值，一般取上、中、下三个纬向曲率半径作为控制区，以检查模具的曲率是否到位。
制作上下模具的成型样板，上模样板的编号为r,Ri,Rz,R3,1），下模样板的编号为r'、R'、R2/、R3/、1）'。
r为径向曲率半径，R为纬向曲率半径，1）为角度样板。
、划线、切割是根据计算好的模具用料尺寸进行划线、切割。
、组焊：
将所下好的模具用料组装在一起，进行焊接。
、修模处理：
用径向和纬向曲率样板进行检查，其曲率半径不得超过2mm。
如有超差时，应采用砂轮机进行修磨。
3）冷压成型
、号毛料：
壳板毛料应根据材料规格进行下料、排版，其尺寸应比理论计算的壳板尺寸每边再多加50mm。
、压成型：
压型前清除钢板表面的氧化皮及其杂物，压型过程中，应随时清除壳板及胎模上的氧化皮。
采用多点冷压成型，成型操作时，上模从壳板一端逐步移向另一端，上模每次下压应缓慢，第一次下压不要压到底，避免产生过大的突变或折痕，壳板每压一次移动一次，每次移动留有一定的压延重叠面。
第一次压时，需要用弦长为2000mm压型板检验曲率公差，压型样板与模具的样板数量一样分径向和纬向样板，其控制部位样板与壳板之间隙应不大于3mm。
、号精料
A、精料样板的制作按壳板内表面尺寸进行划线，其尺寸公差要求：
纬向弦长为：
士1.5mm，弧长为士1mm
径向弦长为：
士1.5mm，弧长为士1mm
对角线弦长为：
士2mm
B、划精料线：
此次划精料线的壳板除划出气割的后的边缘线外，应划出检查线（距气割线50mm）和坡口线，并在气割及检查线上打冲孔。
、坡口切割
A、切割前用曲率样板检查壳板的曲率，不合格的不进行切割。
B、正式切割前，应将割嘴移出割线之外，试割200mm长的坡口，检查尺寸是否正确，合格后开始正式切割坡口。
C、坡口表面应光滑，将溶渣、氧化皮清理干净，坡口表面不得有裂纹和分层，若有缺陷应重新检验钢材是否合格，不合格不得使用。
D、坡口切割应满足其公差要求：
角度公差：
β士2.5
钝边宽：
α士1.0mm
钝边位移：
τ士1.0mm
、壳板整形
所有炉壳板气割坡口后，要重新检查弦长曲率等尺寸，对不符合要求的壳板作校形处理，使每块壳板的几何尺寸都应符合要求。
尺寸公差如下：
纬向弦长为：
士2.Omm；弧长为：
士2.Omm;
径向弦长为：
士2.Omm；弧长为：
士2.Omm；
对角线之间间距为：
≤5.Omm
、预组装
A、划线：
根据每带壳板的上下圆弧半径在平台上划圆。
B、平台的找平：
根据每带壳板分块的数量的2倍，将壳板圆周线等分。
用水准仪对所有等分点处的H型钢进行找平，所有标高的差值不得大于4mm。
C、拼装：
吊装第一块壳板，利用松紧螺丝进行调节，使其上下圆弧与胎圆周线重合，然后用支撑杆固定起来，进而依次调装剩余壳板。
D、拼装完毕后，对其拼装尺寸进行检查，并做好记录，具体拼装尺寸允许误差如下：
用曲率样板检验，其控制部位间隙≤2.Omm
对口错边量≤3.Omm，焊缝间隙0-4mm
椭圆度≤25mm
将拼装好的壳板依次进行编号，并打上钢印，做好预装检查记录。
4）炉本体平台的制作
、根据热风炉平台的图纸进行放样。
圆弧型平台的骨架要用卷板机进行滚圆，如图所示，保证制作质量。
、根据放样尺寸进行下料和焊接。
、对每个炉壳的每层平台进行标注。
标注形式3#--24.6米—2，表示为3#炉24.6米平台第2块板。
5）炉壳开口处加强板的制作
、除热风管道的加强板加工成4块外，其余每个管道的加强板分上下两块加工。
、每块加强板要编号，例如标注形式1#--煤—2，表示为1#炉的煤气管道第2块板。
6）临时支架和爬梯的制作
爬梯的形式如图所示
（二）热风炉炉壳安装阶段
1、炉底的安装
测量定位
1）施工测量时，首先向建设单位接受测量基准点，作为本工程所有坐标的依据。
2）用施工现场的线桩，采用直角坐标法施测，标定出本工程的纵横向轴线。
3）线定位完毕，标定出纵横向轴的交点，进行闭合检查，点位误差应≤2mm。
检查合格，即可埋点，作为施工控制网基准点，并做好点位保护工作。
4）建设单位接收高程控制点作为本工程标高基准点。
5）施工现场埋设半永久性高程控制点。
并将高程自基准点引测至现场控制点。
6）安装前将热风炉本体的中心线引到基础外固定构筑物上，作为施工阶段的半永久性控制点。
土建基础复测
1）根据高程控制点和本工程的纵横轴线，对土建的完成的热风炉基础进行复测。
2）测结果报请监理审核。
确认无误后进行炉底安装。
炉底吊装
1）每个炉底下设5组垫板，垫板采用200*400厚度不等的钢板，按照0度.90度.180度.270度角度线放置，垫板的标高用水准仪进行找平。
2）用150t履带吊吊装到位，调整炉底的0度.90度.180度.270度角度线与轴线相对应。
3）水准仪对炉底的上表面标高进行复测，如不符合要求采用螺旋顶进行微调。
4）炉底周圈的40个支座全部点焊牢固。
M90的预埋螺栓穿到支座上扒紧螺母后焊接支座，焊接时组织多人用二氧化碳焊机进行对称焊接。
5）根据放样的尺寸开压力灌浆口，焊接灌浆管道进行压力灌浆。
压力灌浆经监理确认合格后割除管道且焊堵孔洞。
6）炉底的安装技术要求如下:
底板中心与理论中心的偏移：
≤2mm
标高：
≤士10mm
底板平面水平差：
≤8mm
上口水平差：
≤4mm
上口椭圆度:
≤2D/1000，且≤25mm
2、炉壳的安装顺序
根据炉体高度和吊装组合，采用150吨履带吊吊装，吊装重量40t，炉底至第3带采用杆长为54米。
根据组装的每钩的重量调整吊车的位置。
第14—22带采用150吨履带吊吊装，杆长为60米。
根据组装的每钩的重量调整吊车的位置。
吊装的组合方式如下：
组合方式
重量
直径
吊杆长度
吊车型号
炉底
31.89吨
9840
54米
150吨履带吊
2、3、4带
34.47吨
9840
54米
150吨履带吊
5+6带
22.97吨
9840
54米
150吨履带吊
7带
13.98
9840
54米
150吨履带吊
8带
18.35吨
10390*9840
54米
150吨履带吊
9+10带
26.12吨
10390
54米
150吨履带吊
11+12带
24.4吨
11280*10390
54米
150吨履带吊
13+14带
12.59吨
11280
54米
150吨履带吊
内环板
14.06
11280
54米
150吨履带吊
15+16带
11.08吨
11280*5924
60米
150吨履带吊
单根吊装钢丝绳最大受力10.1吨，取5倍的安全系数，经计算Φ34即满足要求，实际采用Φ40的钢丝绳，达到7倍的安全系数，吊耳材料用δ３０，Q345B材质，安装时根部打坡口焊透。
见下图
复核计算吊耳的最薄弱处：
P=F/s=10100/24=420.8MPa<470MPa（Q345B钢板抗拉强度最小值），吊耳满足强度要求。
每次吊装炉壳前，临时支架和热风炉本体平台全部安装上，利于施工安全和工作效率。
临时支架每3米安装一个，吊鼻用-75*6的扁钢制作，焊接在炉壳上。
支架上满铺木架板，架板用8#铁丝绑扎牢固，支架周边安装栏杆，临边栏杆串Φ8钢丝绳作为安全防护，测心桥两侧安装栏杆，底板满铺钢板，两侧用圆钢点焊在炉壳上，人员测量时，将安全带栓挂在栏杆上。
如下图
炉壳每隔1米焊接0.2米，焊接完成后，操作人员利用爬梯进入炉壳内部的平台上摘钩，操作时，施工人员安全带栓挂在保护钢丝绳上，待四根钢丝绳全部摘完后，吊车起钩，吊装作业完成。
每层安装焊缝处每隔三米搭设三角架，在上面铺设三块架板，铺设时沿上人爬梯处顺时针铺设，最后一排板铺一块，沿炉壳铺设至爬梯处完毕，架板在炉壳吊装前铺设完毕，绑扎采用8#铁丝，不得出现探头板现象。
操作人员上至平台后铺完剩余两块（见下图）在炉壳安装完成后铺完。
在架板外侧拉设两道防护钢丝绳。
拆除时，从上人爬梯处开始逆时针拆除，有两人负责在拆除平台上解除铁丝，分别站在A、B两处，另外两人在上层平台上放下两根麻绳，然后按照1、2、3编号拆除架板缓缓放到地面，拆完后将一根麻绳绑于支架B处，此时上层平台人员不得用力。
然后依次拆完Ｂ处架板，然后上层人员将B处支撑拆除放至地面。
沿逆时针方向依次拆至上人爬梯处时留有一人，另外一人下至地面，拆完架板后，最后一人在爬梯上将A处支架拆除，最后沿爬梯下至地面。
拆除时地面设置警戒区。
拆除时将安全带栓挂在炉壳的保护钢丝绳上，拆除最后一排架板时，安全带栓挂于爬梯上。
人员安全防护、安装及拆除见下页示意图。
人员进入炉壳内部时，通过爬梯进入。
人员进入前将安全带栓挂在爬梯的最上的踏步上，待进入后由外部人员拆下，然后移到炉壳内部的保护钢丝绳上。
炉壳对接时，内、外人员均将安全带挂于防护钢丝绳上。
待炉壳每隔1000mm焊接200mm完成后方可摘钩。
安装完第3带炉壳后吊装炉柱子和篦子。
全部调整完成后再向上安装炉壳。
人员进出由冷风口开孔处形成通道，切割工具气线由左侧烟道口进入，焊机把子线、电缆线、照明线由右侧烟道口进入。
过渡带以上的临时支架，等炉壳封顶后拆除，从烟道口放出
制作测心桥测量每带的中心偏移和椭圆度。
在测心桥上用水准仪来测炉壳上口标高及水平差。
中心偏移的控制采用大线坠每带测量。
采用经纬仪对炉壳方位线辅助控制。
并对测量结果做自检记录。
炉壳焊接
、热风炉炉壳安装焊接程序：
焊前准备→坡口清理→焊接（先焊内环缝再焊外环缝）→检查→填写作业记录
、焊前准备：
焊接材料检验与保管：
A、检查焊接材料的合格证、检验报告等材质证明齐全。
焊接材料的品种、规格、性能等应符合设计及现行的国家产品标准。
B、焊条E5016、焊丝H08MnA、等不得有药皮脱落、焊芯生锈等到现象。
焊材保管要妥当，应存放在仓库内保持干燥，焊条使用前必须按照说明书烘干，使用时放在保温筒内并做好烘培记录。
、焊前检查：
A、检查上下壳体环缝接头截面几何尺寸及长度。
B、检查焊口几何尺寸清理情况。
C、检查焊接部位防风措施是否到位。
D、检查垫板和
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