九江120m火炬安装方案.docx
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九江120m火炬安装方案
N0.
九江石化总厂120m火炬系统
设备及工艺管道安装工程
施工方案
会签：
批准：
审定：
审核：
编制：
施工单位：
（公章）
中国化学工程第三建设公司
二00五年八月二日
九江石化总厂120m火炬安装工程施工方案
审批表
建设单位意见：
代表：
年月日
总包单位意见：
代表：
年月日
监理单位意见：
代表：
年月日
1工程概况3
2编制依据3
3施工工艺程序4
4施工方法、技术措施5
5质量计划21
6施工进度计划24
7质量保证措施24
8安全技术措施26
9施工平面布置及用水用电计划27
10劳动力组织计划27
11职业安全卫生与环境管理27
12现场文明施工28
13施工机具及施工手段用料计划29
14附图及附表31
1工程概况
九江石化总厂新建1座120m高的火炬由中船重工七院七一一研究所设计，其主体设备包括主火炬头、主分子封、酸性气火炬头、酸性气分子封、主火炬筒体、酸性气火炬筒体、火炬塔架、分液罐等，结构为柔性塔架式火炬，截面为变截面正方形，火炬塔架高115m，安装标高±0.300m，根开18m，全平台共设2座，位置分别在标高115m、110m处，外平台设1座，位置在标高90m处，火炬筒体高度为110m，分子封高为5m，火炬头高为4.5m，重量208.624吨，火炬区域工艺管道约2400m。
其具体技术参数见下表：
序号
设备
位号
设备
名称
数
量
操作条件
规格型号
金属
重Kg
材质
介质
温度
℃
压力MPa
1
X9001
火炬头
1
放空气
50
常压
立式设备
DN800×4500
3180
0Cr18Ni9
2
X9002
分子封
1
放空气
50
常压
立式设备
DN800×5000
3595
16MnR
3
X9003
酸性气火炬头
1
酸性气
40
常压
立式设备
DN150×4500
403
0Cr18Ni9
4
X9004
酸性气分子封
1
酸性气
40
常压
立式设备
DN150×5000
460
0Cr18Ni9
5
S9001
火炬
筒体
1
放空气
50
常压
立式设备
DN800×110500
28460
16MnR
6
S9002
酸性气
火炬筒体
1
酸性气
40
常压
立式设备
DN150×110500
3835
0Cr18Ni9
7
T9001
火炬
塔架
1
/
/
/
H=115000
140000
20#
8
Z9001
酸性气阻火器
1
酸性气
50
常压
/
80
0Cr18Ni9
9
V9001
分液罐
1
含油
污水
50
0.05
卧式设备
DN3600×14000
28580
16MnR
10
D9001
内传焰点火器
1
火焰气
0.4
750×580×220
31
0Cr18Ni9
合计
208624
2编制依据
2.1工程合同
2.2火炬设施施工图纸JJHF2001-设-1～8、JJHF2001-结-1等
2.3《钢制焊接常压容器》JB/T4735-1997
2.4《钢制化工容器制造技术要求》HG20584-1998
2.5《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709-2000
2.6《钢制压力容器焊接工艺评定》JB/T4708-2000
2.7《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-95
2.8《石油化工安全技术规程》SH3505-1999
2.9《工业管道工程施工及验收规范》GB50235-98
2.10《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98
2.11《石油化工吊装工作手册》上、下册
3施工工艺程序
施工工艺程序见图3-1
4施工方法、技术措施
4.1施工方法：
本工程采用我公司成熟工艺—“塔筒互用倒正装技术”；此技术是结合我公司的专利技术—“贮罐液压提升倒装工艺”及其在设备制造领域的应用情况，经过重新设计和液压提升装置的改造，采用火炬筒体倒装的同时利用火炬筒体作主桅杆，在其上加设回转臂桅杆，进行火炬塔架安装的吊装工艺。
该工艺的实施解决了在无大型吊装机械、大型桅杆等机械设备的情况下或场地狭窄、丘陵地区火炬塔无法安装的困难。
4.2工艺原理：
主火炬筒体组装采用液压提升装置提升组装；在火炬筒体组装过程中，利用主火炬筒体作桅杆进行塔架的安装（正装）；主火炬筒体的提升和塔架安装的稳定性由塔架本身予以保证，提升倒装和塔架正装交替进行，直至全部安装完毕。
“塔筒互用倒正装技术”工艺原理图如图4-1
4.2施工技术措施
4.2.1先利用50t履带吊配合安装底层火炬塔架、火炬筒体、主分子封、主火炬头，同时配合安装塔架爬梯平台。
然后在主火炬筒体顶部设置2个回转悬臂桅杆、1个活动平台；利用液压提升装置倒装主火炬筒体，利用其顶部回转悬臂桅杆吊装塔架各构件，采用活动平台为操作层面；交替进行直至全部塔架及主火炬筒体安装完毕；然后利用回转悬臂桅杆安装塔架顶部平台、酸性气火炬头、分子封、上段筒体及支架，降下活动平台，再安装酸性气筒体下段、导向架等以及公用工程管道。
最后拆除活动平台、悬臂桅杆、提升系统等手段措施。
4.2.2基础验收
主火炬筒体及塔架安装前需对土建基础进行中间交接验收，应符合下列规定：
4.2.2.1基础混凝土强度达到设计要求；
4.2.2.2基础周围回填夯实完毕；
4.2.2.3基础轴线标志和标高基准点准确齐全；
4.2.2.4基础支承面和地脚螺栓允差应符合下表要求：
项目
允许偏差（mm）
支承面
标高
±3.0
水平度
L/1000
地脚螺栓
螺栓中心偏移
5.0
螺栓露出长度
0～＋20.0
螺纹的长度
0～＋20.0
预留孔中心偏移
10
螺栓中心圆直径
2
相邻两孔及任意两孔弦长
2
4.2.3工装设施
4.2.3.1火炬筒体提升支架结构示意图见图4-2
4.2.3.2火炬筒体顶部回转悬臂桅杆示意图见图4-3
4.2.3.3火炬筒体顶部活动平台示意图见图4-4
4.2.3.4火炬筒体倒装提升抱箍示意图见图4-5
4.2.3.5火炬筒体提升导向装置见图4-6
4.2.4塔架安装
4.2.4.1塔架的主杆、刚性斜杆、横杆应按制造厂家编号进行安装组对，当法兰进行配对安装时应将两法兰侧面刻痕线对齐，利用过眼冲安装法兰螺栓。
4.2.4.2刚性塔架安装完毕后，可通过调节地脚螺栓底板来调节其垂直度；找正垂直度可通过在塔架各层横杆上预先划出的中心线利用经纬仪或吊线坠的方法找正。
4.2.4.3找正后，对塔架基础进行二次灌浆，并经养护合格后，再依次安装上部柔性塔架。
4.2.4.4每段柔性塔架安装完毕后，找正其垂直度，柔性塔架的垂直度通过调节四个侧面上的斜拉花兰螺栓来达到。
4.2.4.5每段塔架安装时，在进行垂直度调节和找正前，所有法兰螺栓螺母不要拧得过紧，待垂直度找正后再进行终拧。
4.2.4.6塔架连接用的螺栓螺母、平拉杆及轴销、垫片的型号规格应严格按制造厂提供的配备表配用。
4.2.5火炬筒体安装
4.2.5.1主火炬筒体采用液压提升倒装法施工，先用吊车将火炬筒体上部及火炬头、提升系统安装就位，开启提升系统进行筒体提升，在提升的同时在相互垂直的两个方向用经纬仪监测筒体的垂直度；当垂直度超过允许值时，停止提升，调整筒体垂直度，符合要求后继续提升，直至达到提升高度，停止提升，组装筒段并焊接、检验，安装工作完成后，再进行下一个循环的施工，直至全部组装完毕。
4.2.5.2火炬筒体安装垂直度和直线度不得大于H/1000。
4.2.5.3主火炬筒体的组对
a火炬筒体组对环焊缝的错边量不大于2mm。
b火炬筒体应避免强力组对，以防止焊接裂纹和减小内应力。
c假如主火炬筒体为钢板卷管，其相邻筒节组对时，纵缝之间距离应不小于200mm。
4.2.6酸性气筒体、附件及公用工程管道安装
a在主火炬筒体及塔架安装完毕后，应随活动平台下降依次安装好酸性气火炬头、分子封、筒体、附件及塔架上的公用工程管道，确保活动平台落地，工完料清。
b酸性气火炬筒体材质为0Cr18Ni9，焊接应采用A132焊条。
4.3焊接
4.3.1焊工资格
凡参加本工程焊接的焊工，必须持有劳动部门颁发的锅炉压力容器焊工考试合格证书，施焊的钢材种类、焊接方法和焊接位置均应与焊工本人考试合格项目相符。
4.3.2焊接环境
4.3.2.1施焊现场应设干湿温度表，用以测定相对湿度、环境温度。
4.3.2.2在下列任何一种焊接环境,如不采取有效的防护措施,不得进行焊接:
⑴、雨天或雪天;
⑵、手工焊时,风速超过8m/s。
⑶、焊接环境气温:
普通碳素钢焊接时低于-20℃。
⑷、大气相对湿度超过90%。
4.3.3由于火炬筒体对接焊缝坡口为单面“V”型坡口，焊接方法应采用氩电联焊，即用氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面；打底时焊丝采用H08MnA，焊丝直径1.2mm；填充盖面采用E5015（J507）焊条进行。
4.3.4焊接材料管理
4.3.4.1本次施焊所用焊丝及焊条必须有出厂合格证明书。
质保书内的化学成份及机械性能，必须符合国标有关规定。
低氢型焊条还应包括熔敷金属的扩散氢含量。
4.3.4.2焊条烘烤,发放与使用管理
a、焊条的贮存库应保持干燥，相对湿度不大于60%，焊条存放应距离地面及墙面300mm。
b、焊条入库时，材料责任师应对焊接材料的外观进行检查，其包装不应有破损、受潮等现象，并核对包装上的标记，其型号、牌号、规格、生产批号是否与质量证明文件相一致并符合标准要求。
c、现场的焊条烘烤和发放工作由专人管理，并建立烘烤发放台帐。
d、焊材烘烤应按“焊接材料烘烤发放通知单”的要求进行。
e、焊条烘烤应分层堆放，且每层焊条堆放不应超过隔层高度的2/3。
f、焊条使用前应按规定进行烘烤，烘干后应保存在100～150℃恒温箱内，药皮应无脱落和明显裂纹。
g、焊工使用时，应存放在具有保温效果的保温筒内，存放时间不宜超过4小时，否则应按原烘烤制度重新干燥，重新烘烤次数不宜超过二次。
h、回收的焊条应核对标记并检查药皮是否损坏，并在焊条尾部用黄色油漆作出明显标记。
i、发放时，应先发放回收和重新烘烤的焊条，焊工领到回收和重新烘烤的焊条应先用。
j、焊条每次领用量宜控制在80根以下，第二次领用焊条时，应以焊条头换取焊条。
4.3.5定位焊及工卡具的焊接,应由合格焊工担任、焊接工艺应与正式焊接相同。
引弧和熄弧都应在坡口内或焊道上。
每段定位焊缝的长度不宜小于50mm。
4.3.6焊接要求
a焊接前应检查并确认坡口符合设计及规范要求，清除坡口表面和两侧20mm范围内的铁锈、水份、油污和灰尘，清理后应尽快开始焊接。
b焊接表面应干燥，表面氧化层必须用钢丝刷清除，在焊接过程中焊接部位不允许振动，必须采取一定的反变形措施。
c刮风下雨天气必须采取防护措施进行焊接。
d焊接必须采用小规范。
e焊工施焊前，应复查结构的组装质量及焊缝区的处理情况，如不符合要求应修整合格方可施焊。
f对接接头、T形接头、角接接头、十字接头等对接焊缝及对接和角接组合焊缝，应在焊缝的两端设置引弧和引出板，其材质和坡口形式应与焊件相同。
引弧和引出的焊缝长度应大于20mm。
焊接完毕应采用气割切除引弧和引出板，并修磨平整，不得用锤击落。
g焊接时，焊工应遵守焊接工艺规程，不得自由施焊及在焊道外的母材上引弧。
h焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的熔渣及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量。
4.4吊装设计及受力计算
4.4.1火炬筒体顶部回转悬臂桅杆设计、计算
4.4.1.1受力计算
其设计示意图见图4-3，受力图简化如下：
计算重量：
P=（Q+q）K
式中：
Q—设备重量2500Kg（最大起吊重量）
q—索具重量500Kg
K—动载系数1.1
故P=3300Kg
起吊滑车组出绳端拉力：
S1=PK0n
式中：
K0—导向滑车阻力系数，查《石油化工吊装工作手册》取1.04
n—导向滑车数，取为1
故S1=1.04×3300=3432Kg
卷扬机所需牵引力：
S=PK0n
n—导向滑车数，取为3；故S=3712Kg
跑绳选用：
取安全系数K=5，破断力为
PP=SK=3712×5=18560Kgf
查《石油化工吊装工作手册》取钢丝绳φ19.5-6×37+1，其抗拉强度为140Kgf/mm2，破断拉力为19750Kgf。
P（LCosα+eSinα）+eS1+GL/2Cosα
卷扬机选用：
5吨慢速卷扬机2台。
LSinθ+eCosθ
变幅受力：
Pf=
式中：
L—吊杆长度,取7m
e—变幅系点及起吊系点至吊点中心距离,均取0.15m
G—吊杆自重,取200Kg
θ—吊杆中心线与变幅受力中心线夹角,θ=α+r
Ⅰ:
当α=60°时,
变幅受力:
PfⅠ=1992Kgf
Ⅱ:
同理,当α=30°时,
θ=α+r=30°+24.9°=54.9°
故,PfⅡ=3677Kgf
变幅钢丝绳选择:
取安全系数K=5,破断拉力为
PP=PfⅡ×5=18385Kgf
查《石油化工吊装工作手册》取钢丝绳φ19.5-6×37+1，其抗拉强度为140Kgf/mm2，破断拉力为19750Kgf。
Ⅰ：
当α=60°时,吊杆所受正压力为
PZⅠ=PSin60°+S1+PfⅠCos65.8°+GCos60°=7206Kgf
Ⅱ:
同理,当α=30°时,PZⅡ=7369Kgf
吊杆底部转轴直径设计:
根据强度计算公式:
τ=PZ/S,应使τ≤［τ］方为安全
式中:
S—转轴截面积
［τ］—钢材许用剪应力,A3钢选为1000Kgf/cm2
所以,S≥PZ/［τ］=7369/1000=7.369cm2
由此得出转轴最小直径d=（4S/π）0.5=3.063cm
选用吊杆底部回转轴直径为50mm＞30.63mm,安全。
同理,选择支承座上吊杆铰链立轴直径为70mm。
4.4.1.2吊杆稳定性及强度校核（受压、受弯）
吊杆中部弯矩：
Ⅰ:
当α=60°时,
MⅠ=P（L/2Cosα+eSinα）+eS1+GLCosα/8-PfⅠ（LSinθ/2+eCosθ）
=324.33（Kg.m）
吊杆中部压力：
σⅠ=PZⅠ/φF+MⅠ/w，查《石油化工吊装工作手册》可得：
F=28.8；w=106；长细比λ=L/r=700/5.41=129.4（无缝钢管φ159×6）；φ=0.401。
所以：
σⅠ=7206/0.401×28.8+324.33×100/106=929.9Kgf/cm2＜［σ］=1700Kgf/cm2
Ⅱ:
同理,当α=30°时,MⅡ=69（Kg.m）
则σⅠ=7369/0.401×28.8+69×100/106=703.17Kgf/cm2＜［σ］=1700Kgf/cm2
结论：
选用无缝钢管φ159×6作桅杆主臂，其强度足够。
4.4.2摇杆支承底座及抱箍紧固螺栓设计计算
摇杆支承底座示意图见图4-3
根据《石油化工吊装工作手册》，其受力计算简化如下：
τ=0.707Pc/hlσ=4.24PcL/hl2
由图示：
L=240mm；l=240mm；h—焊缝计算高度1.12cm，
Pc—作用在支承座上的垂直压力，Pcmax=PZⅠSin60°=7206×0.866=6240Kgf
所以，τmax=0.707×6240/1.12×24=164.1Kgf/cm2＜［τ］
σmax=4.24×6240×24/1.12×242=984.3Kgf/cm2＜［σ］
结论：
摇杆支承底座强度足够。
4.4.3摇杆底座支承抱箍紧固螺栓强度计算
4.4.3.1紧固螺栓所受拉应力σ=M/w=2PcL/w
由设计图纸计算出其综合截面系数w=8209cm3，两支承座截面系数w不计。
所以，σ=2×6240×24/8209=36.4Kgf/cm2＜［σ］螺栓
4.4.3.2单根桅杆作业时，在螺栓上产生的剪应力：
τ=P1/F，由图示有P1=240P/416
F—螺栓截面积，选2只M25螺栓紧固一侧抱箍
则τ=6240×240/416×9.82=366.6Kgf/cm2＜［τ］螺栓
结论：
抱箍每侧用2只M25螺栓紧固，强度足够。
4.4.4顶升支架设计及受力计算
顶升支架示意图见图4-2
4.4.4.1由设计图纸得筒体、火炬头、分子封总重约40吨，综合考虑提升过程中的各项阻力因素，确定顶升架设计负荷为80吨。
4.4.4.2单根顶升支架立柱单股受力图简化如下（侧、后面立柱）
顶升架支柱中部受力：
选用40a工字钢为支柱材料，σ=P/φF+L/8×GCosα/wy
查《石油化工吊装工作手册》得：
λ=l/ry=4.69×100/2.77=169；
φ=0.245；wy=93.2cm3；F=86.1cm2；G=317Kg；
所以：
σ=968Kgf/cm2＜［σ］
4.4.4.3前面支柱受力计算，其受力图简化如下：
其支柱中部受力：
σ=P/φF+L/8×GCosα/wx
查《石油化工吊装工作手册》得：
λ=l/rx=1240/15.9=78；
φ=0.743；wx=1090cm3；F=86.1cm2；G=838.24Kg；
所以：
σ=325.9Kgf/cm2＜［σ］
结论：
顶升支架强度足够。
4.4.5顶升导向装置设计
4.4.5.1由于液压顶升时，主火炬筒体有失稳的趋势，因此在顶升过程中应加设顶升导向装置，但其只作为导向用，当顶部回转悬臂桅杆作业时，应拉四根张线作为稳定火炬筒体受力件。
4.4.5.2根据火炬筒体分段情况和便于安装的原则，在标高27000mm、40500mm、53000mm、80000mm、97000mm层面塔架上各设置一层稳升导向装置，其示意图见图4-6。
4.4.6火炬筒体提升抱箍设计计算
4.4.6.1提升抱箍示意图见图4-5，由图示可知提升杆中心线至火炬筒壁的距离为500mm，其受力图简化如下：
查《石油化工吊装工作手册》得：
τ=0.707P/hlσ=4.24PL/hl2
L=500mm；l=400mm；h—焊缝计算高度1.12cm
所以，τ=0.707×10000/1.12×40=158Kgf/cm2＜［τ］
σ=4.24×10000×50/1.12×402=1183Kgf/cm2＜［σ］
结论：
提升抱箍强度足够。
4.4.6.2提升抱箍紧固螺栓强度计算
由提升力在紧固螺栓上产生的拉应力：
σ=M/w=2PL/w=2×20000×50/8209=243.6Kgf/cm2＜［σ］螺栓
结论：
提升抱箍每侧用4只M25螺栓紧固，强度足够。
4.5液压提升倒装施工前的准备工作
4.5.1逐台检查试验液压千斤顶和阀门、接头等，并以1.5倍额定载荷试验，保压时间不少于30分钟。
4.5.2逐根检查油路的支油管（分配管、分油管）总分配管，总油管和接头、阀门，清污并吹除后采取措施，防止灰尘、砂进入管内。
4.5.3全面检查液压控制台、试验操作各电钮，电液阀、信号显示器件，使之处于完好状态，油箱、油液干净。
4.5.4逐根检查提升用立柱的不直度和截面误差，提升钩头应在立柱内滑动自如。
4.6工艺管道预制安装技术措施
4.6.1施工工序
4.6.2施工技术要求
4.6.2.1材料验收
⑴全部管子应进行外观检查，其表面应无裂纹、结疤、麻点、夹杂物、折皱、重皮、划痕、严重锈蚀等缺陷。
⑵各种材质与规格的管子应按规范规定进行检查，检查直径、壁厚、弯曲度，均应符合材料标准的规定。
⑶全部阀门应做外观检查，并检查下列项目：
a阀门型号、规格、铭牌、编号、压力等级、材质标注应符合图纸设计要求。
b外部和可见的内表面，螺纹、密封面应无损伤、锈蚀现象，铸造阀体应无砂眼、缩孔、气孔、裂纹等有害性缺陷，锻体阀件应无裂纹、拆皱、重皮、锈蚀、凹陷等。
c阀门到现场后，应按每批的同制造厂、同规格、同型号按比例进行抽查强度试验和严密性试验。
4.6.2.2管子加工
⑴所有管子按单线图下料，必须进行钢号移植。
预制完毕要作好标记。
⑵切割
a碳钢管道可采用氧乙炔焰或用机械（砂轮切割机）切割下料。
b切割后的坡口要平整，坡口表面要清理干净。
c对焊壁厚相同的管子、管件时，其内壁要做到平齐，内壁错边量应符合规范规定。
d对焊壁厚不同的管子、管件时，其内壁错边量超过规范规定，应将内壁进行修整。
⑶预制
a管道预制过程中要充分考虑现场条件，方便运输和安装来确定预制深度和活口位置，管道预制深度一般为40～60%，活口处应留50～100mm的下料余量，以便安装时调整，仪表一次元件开孔预制时应按图同时进行加工。
b管道组成件应按单线图规定的数量、规格、材质选配，并应按单线图标明管系号和按预制顺序标明各组成件的顺序号。
c管道组成件的焊接、无损探伤、加工、组装和检查，应符合规范有关规定。
d预制管段应具有足够的刚性，必要时可进行加固，以保证存放运输过程中不产生变形。
e预制完毕的管段，应将内部清理干净，及时封闭管口，保持管内清洁。
4.6.2.3管道焊接
⑴焊接方法的选择：
碳钢管采用氩电联焊或手工电弧焊的方法进行；
⑵焊接材料的选用：
a碳钢（20#）：
氩弧焊丝采用H08Mn2SiA，焊条采用J422，气焊焊丝采用H08MnA。
b焊条在使用前，必须按产品说明书上的要求进行烘烤。
使用时焊条必须放在保温筒内，随用随取。
⑶焊接时应按焊接工艺规程（WPS）规定的焊接参数进行焊接。
焊接工艺规程依据于相应的焊接工艺评定报告（PQR）或按业主或设计单位所规定规范进行的焊接工艺试验。
⑷下雨天气，相对湿度大于90%或手工焊风速大于8m/s、氩弧焊风速大于2m/s或焊件温度低于0℃时，除非采取防护措施（如搭设棚子、预热15℃以上等），否则严禁施焊。
⑸焊接时应在焊道处引弧，避免在母材上引弧。
点固焊应由合格焊工完成，焊接所用的材料及焊接工艺与正式焊接工艺相同。
⑹焊缝上或热影响区内的飞溅物，溶渣应彻底地清除。
⑺需要透视的焊缝焊完后，对碳钢管要打上焊工代号，透视焊口应在单线图上标注焊口的位置、编号、焊工代号、透视报告号等。
⑻需要返修的焊缝应准确找出缺陷位置，返修焊缝焊接时按原焊接工艺进行，并对补焊处用原规定的方法进行检验。
4.6.2.4焊接检验
⑴管道探伤根据施工图纸规定执行，如图纸没有规定的则按GB50235-97中的规定，进行射线探伤检验：
⑵对于不进行内部质量检验的焊缝，质检人员应对所有焊缝的外观进行检查，焊缝的外观质量应符合图纸规范要求和GB50236-97的要求。
发现焊缝缺陷超
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