烟囱钢内筒制作安装措施.docx
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烟囱钢内筒制作安装措施
一、工程概况
大唐西固电厂热电联产以大代小改扩建（2×300MW级）工程机组烟囱钢内筒高210m，内直径为6.5m，有效直径6.4m.为套筒式钢内筒。
±0.00m标高相当于黄海高程1535.8m。
钢内筒筒体材料采用Q235B钢板，厚度取四种：
即厚度18㎜、16㎜、14㎜和12㎜。
钢板接长采用焊接接长（每段按2m安装、每段由三块板组成），焊缝连接采用CO2气体保护焊打底和手工电弧焊盖面焊接方案。
钢内筒防腐采用国产内衬玻璃砖（玻化转），外壁及导硫板底部部分采用氯磺化聚乙烯底漆面漆，总厚度为150um。
二、施工依据
2.1《套筒式烟囱钢内筒施工图》F1513S-T040402
2.2《碳素结构纲》GB700-88
2.3《不锈钢耐酸及耐热钢厚钢板技术条件》GB3281-82
2.4《不锈钢焊条》GB983-85
2.5《钢结构施工及验收规范》GB50205-2001
2.6《喷砂处理》GB8923-88
2.7《火电施工质量检验及评定标准》（焊接工程篇）
2.8《烟囱工程施工及验收规范》GBJ78－85
2.9《工业管道工程施工及验收规范》（金属管道篇）
2.10《电力建设安全工作规程》—建筑工程篇DL5009.1-2002
2.11设计变更及其它设计文件及相应规程、规范
2.12《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式》GB985-88
2.13《二氧化碳气体保护焊用焊丝》GB8110－1995
三、主要工程量及机具：
3.1主要工程量
序号
材料名称
规格型号
重量
备注
1
钢板
δ=18mm
181.8t
2
钢板
δ=16mm
167.1t
3
钢板
δ=14mm
145.6t
4
钢板
δ=12mm
25.5t
5
防雨罩
4.85t
6
钢烟道
62.8t
7
烟道口附件
17.1t
9
内衬防腐
4680m2
筒身0~67.05mδ=18mm67.05~132.05mδ=16mm132.05~196.77mδ=14mm
196.77~210mδ=12mm
3.2主要工器具
序号
设备名称
型号
数量
用途
备注
1
空气压缩机
12m3
3台
顶升钢内筒
其中一台备用
2
空气等离子切割机
80A
1台
切割不锈钢板
3
三筒卷板机
1台
卷制钢内筒用
4
逆变焊机
8台
焊接钢内筒用
5
气割工具
#2
4套
打坡口用
带半自动切割机
6
CO2气体保护电焊机
XGB-500
4台
焊接钢内筒用
7
焊接陶瓷衬垫
AQ-1
米
2860
8
单轨吊
3t
1部
水平运输
9
双滚筒卷扬机
5t
1台
垂直运输人、材料专用
10
卷扬机
10t
1台
起重用
11
卷扬机
5t
1台
起重用
12
钢丝绳
Ф19.5
1200m
钢内筒导向用
每台
13
钢丝绳
Ф19.5
1000m
5t卷扬机用
14
汽车吊
50t
1辆
制作场用、安装气顶装置用
可以安装10吨龙门吊
15
吊笼
0.8×1m
1只
上人卷扬机用
带断绳保护器
16
卷扬机
10t
1台
钢内筒导向用
四、措施性及消耗性材料
序号
名称
型号
数量
备注
1
气保焊丝
H08Mn2SiΦ1.2
3t
大西洋焊材
2
焊条
J422
7t
大西洋焊材
3
钢板
δ=35mm
8.5t
4
槽钢
[28B
4.2t
5
工字钢
I20A
8.7t
6
合金钢吊环
50t
6只
7
木板
50mm厚,长4m
5m3
8
定滑轮组
40t
2组
9
定滑轮
20t
10只
10
20t导向葫芦
9米长
3只
11
10t导向葫芦
9米长
4只
12
10t链条葫芦
9米长
2只
13
5t链条葫芦
9米长
4只
14
2t链条葫芦
9米长
2只
15
开口滑子
20t
5个
16
开口滑子
5t
12个
17
安全网
孔80×80
240m2
18
卡环
安全荷载5t
10只
19
卡环
安全荷载10t
12只
20
工字钢
I30
52m
21
钢板
δ=3mm
82m2
22
千斤顶
30t
3只
五、劳力组织
5.1．管理机构如下
施工负责人：
张新国技术负责人：
楚增宝
施工员：
张汝安全员：
刘全振
质检员：
张维鹏岳书义电工：
魏延安
5.2．劳动力组织如下：
电工1人起重工6人电焊工18人气焊工2人
安装工10人铆工6人
油漆工4人壮工10人
5.3．施工工期
2008.01.20～2008.03.31钢内筒施工
2008.03.18～2008.03.21钢烟道导流板施工
2008.04.16～2008.04.30七层平台剩余部分砼、防腐等施工
六、主要施工方案
钢内筒内径为6.5m，先进行下板打坡口（可购定尺钢板带坡口）、卷制、喷砂、油漆、然后将半成品钢板用3t单轨吊运至钢内筒顶升平台,再由定位链条葫芦拉进预定位置，逐步组装焊接成筒。
进行上下筒体的对接、顶升，最后进行钢内筒内壁防腐。
6．1气顶法简介
6．1．1原理气顶倒装原理图
大型等直径钢制高耸筒体结构气顶倒装法是先用常规吊装工具在筒体基础上把顶端段组装到一定高度12m后，再装上专用的施工附件，从而使被组装的钢筒顶端段本身转化为顶升工具，被装上的专用施工附件是钢筒顶端段的上封盖和筒体基础上的内密封底座，使在组装中的钢筒段和内密封底座构成一组可以伸缩的套筒，从上封盖以下至内密封底座的密封环之间的筒段成为一个密闭容器，在内密封底座的底部有从气源装置进来的管道，气源装置应能提供气压顶升必需的压缩空气，即满足必要的压强和供气量，由施工单位设置的临时空气压缩机站提供。
当一定参数的压缩空气通入后，根据密闭容器内气体对周壁压强相等的原理，作用在筒内四周壁的压力是相互平衡的，而作用在上封盖的气体压强形成的合力是对此筒段构成向上的顶升力，当此顶升力超过了包括上封盖在内的筒段自量，并能克服筒内壁与密封环的磨擦力时，筒段便向上滑移，当滑移使筒段底口超过后续筒节的高度后，控制或关闭进气量，使筒段稳定在此高度，在它的下面把已准备好的后续筒片合围成整圈筒节，焊固此筒节的纵缝，再适量放气使上筒段徐徐下降与它对接，焊固横缝，这样上筒段被接长了一节，然后再进气顶升，围上后续节，接长，不断重复，直至筒体达到设计高度，最后拆除上封头和密封内底座等施工附件，钢筒体便组装完成，可以交给后续工序施工。
6．1．2气顶压力
气顶法使钢内筒处于悬浮状态的力，必须是由封头所受向上气压的合力F1（F1=A×P1）与之组焊的钢内筒重量Q1相等，即F1=Q1
气顶压力：
P1=Q1/A（kg/cm2）；A——钢内筒截面积（cm2）
最高气顶压力：
Pmax=Qmaz/A
Qmaz——设计高度的内筒总重量
烟囱钢内筒最高气顶压力：
Pmax=2kg/cm2=0.2MPa
安全分析
按照钢制压力容器国家标准（GB150-98）的公式计算
σ=P（D1+δ）/2δ≤[δ]Φ
σ——设计温度下的计算应力出Pa
P——设计压力（MPa）
D1——钢内筒直径（6500mm）
δ——钢内筒壁有效厚度（最小厚度=12mm）
[δ]——设计温度下材料的许用应力（MPa）[δ]=111MPa
Φ——焊缝系数，取Φ=0.9
σ=0.2×（6500+12）/2×12=7.815MPa
[δ]/σ=14.2
当压力达到最大值时，最薄筒段的所受的压应力低于材料许用应力1倍以上，所以安全系数是足够的。
6．1．4施工准备
6．1．4．1施工技术准备
6．1．4．1．1图纸审查，由烟囱专工会同其他专业工程师进行，先行确认图纸的准确性，根据所到货钢板的尺寸绘制筒体钢板的排版图，确定各节的高度和顶升重量及气顶所需压强，列出表格，根据所需最高压强按压力容器设计标准（GB150-98）进行计算，确定上封头的厚度、形式和固定的位置。
6．1．4．1．2焊接工艺评定，由焊接责任工程师负责组织进行，确定焊材的型号、规格和焊接方法、工艺。
6．1．4．1．3参加焊接的焊工须持有相应的焊工合格项目证明。
6．1．4．1．4编制施工方案和有关技术文件，这些文件需经上级有关部门的技术负责审核、批准。
6．1．4．1．5安装设计与制作（包括上封头、气顶装置、导向装置、内外焊接平台、临时压缩空气站及管路）。
6．1．4．1．6半成品材料验收、基础验收
6．1．4．1．6．1由制作场卷制成型的筒节瓣片必须检查其圆弧半径，上下边平行度，并按照其厚度、高度与周表预先进行排版编号。
6．1．4．1．6．2检查所供焊材，证实其性能是否与钢板的焊接要求相符。
6．1．4．1．6．3用激光经纬仪测试砼烟囱的垂直度，另外还要测量砼烟囱的椭圆度和各层平台的水平度。
6．1．4．1．7施工条件及现场准备
6．1．4．1．7．1导向装置。
筒体结构应在周围的钢平台进行施工，并应在各层平台钢筒穿入孔的四周预先装上顶升导向装置，以保证筒体气顶时能保证垂直上升。
6．1．4．1．7．2内密封底座设置
按施工工装设计在筒体基础上设置内密封底座，内密封底座应当用0.6m高的筒形钢构件垫起，以便在此段设置进出人孔和进出气管孔（详见气顶时筒节焊接图）。
6．1．4．1．7．3密封环
密封环材料与结构必须符合耐磨性和密封可靠性的要求。
耐磨性是保证整座钢筒气顶完成前不必进行更换密封环，密封可靠性是在整个气顶工序完成前在最高压强条件下无明显漏气，仍使在筒内壁可以进行正常的焊接。
6．1．4．1．7．4气源装置
在施工现场无压缩空气管线的情况下，施工单位设置临时压缩空气站，一般情况下采用两台罗茨鼓风机（0.08MPa，12m3/min）和三台空气压缩机（1.2MPa，12m3/min）已足够应用，对它们开动、停机及对送气的控制操作位置应当放在便于观察到筒体的顶升情况的位置。
6．1．4．1．7．5组焊平台
施焊于筒内壁焊缝的内焊接平台是三层，设置在内密封底座中的密封环以下的环形空间，外组焊平台为四层，它可以是吊挂式结构，可以升降，升起到可记弧瓣形筒片吊入与组对，随后又可把外组焊平台降到适当位置，便于焊接筒外壁的纵缝与横缝。
6．1．4．1．7．6支承梁
支承梁作为安装平台用的承重梁，其强度和刚性必须在施工前进行校核。
支承梁的横梁结构可直接焊固在砼烟囱筒首的预埋件上，从而省略了原气顶工艺的高空组对支承梁的工作。
支承梁的另一作用就是作为钢内筒顶升过程中的牵引机构，这样即可保证钢烟囱的中心度和垂直度，又能克服气顶的摩擦阻力，降低气顶的气压，加快施工进度，降低施工难度，增加安全性。
6．1．4．1．7．7现场环境
施工现场必须搭设50t汽车吊一辆，作为装卸用，另外还必须铺设运输轨道和配备运输小车，以及安装螺旋轨道等辅助设施。
6．1．4．1．7．8利用支承梁把此上段吊起悬挂；
6．1．4．1．7．9利用207m平台角上（靠近混凝土筒内壁），设置1套起重量为40t的滑轮组，分别组装密封内底座，并安装地面组焊平台及气体管路.
6.1.4.1.7.10分别把筒首放下来，并套入密封内底座；
6.1.4.1.7.11在通过每一层平台时，装上施工用导向轮每个内筒4只；
6.1.4.1.7.12在钢筒通过207m平台时，装上准备拆卸封头用的索具及滑轮组；
6.1.4.1.7.13拆除支承梁
6.1.4.1.7.14继续气顶至设计高度；
6.1.4.1.7.15打开烟道口，将封头及密封内底座取出；
6.1.4.1.7.16地面预制加工分二大部分：
6.1.4.1.7.16.1工程装件预制，包括：
支承梁、工作吊篮、平台、封头、密封内底座等；
6.1.4.1.7.16.2工程实物预制，包括：
平台扶梯、钢内筒
6.1.4.1.7.17工装件预制
6.1.4.1.7.17.1支承梁
支承梁是设在混凝土筒顶部210m处，横跨混凝土筒首，设计要求承重60t。
所用材料需有质保书，选择有合格项目焊工施焊，它主要承担平台扶梯安装，及气顶助吊装任务。
6.1.4.1.7.17.2工作吊篮
6.1.4.1.7.17.2.1吊篮是一种网式反撑活动钢平台，它主要承担平台扶梯的安装任务，它分为两层，下层安放机具，上层放置待装工件。
上、下移动通过滑轮组、支承梁、钢丝绳、地面卷扬机。
故它能从0～210米垂直升降移动。
由于混凝土筒上小下大，故吊篮应在Φ10000～Φ19900间作径向变幅。
吊篮最大自重限制在3t以内，吊篮的径向变幅应灵活、方便。
6.1.4.1.7.17.2.2吊篮应制成可拆卸的，方便运输。
制作和组装应按GB50205-95进行验收，并在1.5P（P为设计载荷）作载荷试验，合格后，方能投入使用。
6.1.4.1.7.18密封内底座
6.1.4.1.7.18.1密封内底座设在钢内筒内底面，高约10米，其状似“活塞”，它由底板、“活塞”杆、“活塞”头、密封圈组成，并在“活塞”杆上设置三层内作业平台（“活塞”杆直径小于钢内筒约1.2米）。
6.1.4.1.7.18.2头部制作椭圆度控制在5mm内，周长误差控制在3mm内，密封圈安装平台应垂直，其偏差不应大于3mm，密封圈外边波纹度不大于2mm。
6.1.4.1.7.18.3内底座安装时平直度控制在1/2000以内。
6.1.4.1.7.18.4密封内底座制成可方便装拆件，可重复利用，且便于运输。
6.1.4.1.8工程实物预制
工程实物预制要点：
各种材料必须有材质证明文件并与材料上的标记相一致，放样必须按施工图审定的尺寸（1:
1）进行，并配作相应的样极，各种样板均必须经组长检验认可后，方可使用。
焊接操作人员须经考试合格后方可焊接，其焊接工艺印竹将均须经检验合格后方可使用。
6.1.4.1.9钢内筒预制
6.1.4.1.9.1材料检验
210m烟囱钢筒采用Q235B钢板。
烟囱钢内筒不锈钢部分应采用符合GB3281-82的《不锈钢耐酸及耐热钢厚钢板技术条件》中的0Cr18Ni9Ti的有关物理和化学成份要求。
止晃装置的加筋环，应符合GB700-79《普通碳素结构钢技术条件》中的A3F甲类钢技术条件和5项附加保证条件的钢类，钢板应符合甲类钢的基本保证条件。
上述材料必须有与钢板表面标记的炉号、批号相符的钢材原始质保书。
6.1.4.1.9.2排版放样
根据210米钢内筒施工图要求，加劲环和支撑加劲环与钢筒的水平焊缝间距应为≥300mm。
烟道口开口处与水平环缝≥100mm的要求，根据来料的宽度及长度进行合理排版。
6.1.4.1.9.3下料坡口
钢内筒内直径为6.5m，厚度分别为σ=12~18。
到货尺寸为2000*6825.6、2000*6823.5、2000*6821.4、2000*6819.3，为保证工期，预制时将三块板拼接成，然后用半自动火焰切割机落料、坡口，下料坡口应符合下表要求。
测量项目
允许偏差（mm）
测量项目
允许偏差（mm）
板宽
±2
直线度
≤2
板长
±0.5
坡口
+1
对角线
≤3
下料后必须有班组检查员复核并做下料记录表。
在钢板的角端用钢印和油漆作出位号标号。
6.1.4.1.9.4压头卷圆
利用三棍卷板机进行铲头和卷圆，卷制成弦长1.5米的内卡样板检查曲率，其间隙应为≤3mm。
卷制后应按位号依次安放，便于以后安装吊运。
6.1.4.1.9.5平台扶梯安装7.1.4.1.9.5.1轴线的确定
轴线的确定应根据烟囱±0.00标高的轴线用经纬仪向上投至207米烟囱顶部，在烟囱首部划出烟囱的东、西、南、北轴。
6.1.4.1.9.5.2支承梁的安装以东、西轴为中心，以翻模平台为安装平台进行组装。
组装完毕后，将模板平台拆除至±0.00标高。
6.1.4.1.9.5.3吊篮的安装
将在安装吊篮、栏杆及安全网，做好设备围杆，安装结束后以1.5倍荷载进行负荷试载。
6.1.4.1.9.5.4平台扶梯的安装
6.1.4.1.10钢内筒安装
6.1.4.1.10.1筒体顶端的组装
顶端段的组装是在现场先组焊成若干节钢筒，逐个进入筒体基础附近，利用前述支承梁及40t滑轮组，从上而下逐节组对焊接至15m，先后组对并在预定的位置上装上封头，用同样的吊具把密封内底座正确地安装在钢内筒基础上，随后把已组焊好的顶端段分别吊至密封内底座上面的位置，徐徐放下，避免碰伤密封环，直至顶端段下口接触密封内底座底板，再拆除吊具。
爬上进、出气管，安好气源装置。
6.1.4.1.10.2组装螺旋轨道，根据钢内筒的位置，将预制好的螺旋轨道安装完毕，便于筒体钢板的运输。
6.1.4.1.10.3钢内筒安装
6.1.4.1.10.3.1把后续节的弧形筒片运入，通常以三片为一节，将它们合围在初始顶端段的外圈，把相邻筒片间的三条纵缝中的二条焊固，留下最后一条纵缝因围在已组装筒节的外圈尚有相当间距，在此间距的两侧适当位置上分别焊上两对钢板制的素具眼板，用两只5t的手拉葫芦把相邻的二板收紧。
6.1.4.1.10.3.2开动罗茨鼓风机，使贮气罐内充气并达到该罐所许可达到的气压。
6.1.4.1.10.3.3检查筒体的周围，清除可能影响其顶升的障碍物。
6.1.4.1.10.3.4打开通向筒体的进气阀，在严密的监视与控制下，使顶端段徐徐上升。
6.1.4.1.10.3.5当顶端段顶升到高度已超过合围在外圈的后续筒片上约50～200mm时，关上进气阀，稳定住顶端段的位置。
6.1.4.1.10.3.6把两只手拉葫芦同步收紧，使后续筒节的最后一长纵缝靠拢，并组对焊固，拆除手拉葫芦，割去素具眼板，打磨光滑。
6.1.4.1.10.3.7徐徐打开排气阀，使顶端段缓缓下降，使它与后续节相靠拢，最后组焊二者的对接环缝。
6.1.4.1.10.3.8根据设计要求对焊缝进行检验
6.1.4.1.10.3.9重复1～8的过程，使第2个后续节接上，顶端段由上而下又接上一节，由于它的逐步接长，顶端段应称为已组装的筒段。
6.1.4.1.10.3.10不断重复1～8的过程，已组装筒段不断接长。
由于已组装筒段的接长而使筒体自重增加，气顶所需气体压强也逐步提高，当罗茨鼓风机无法满足此压强时，再用空压机增压，通常最多只开动两台空压机。
6.1.4.1.10.3.11当后续筒节逐节组焊上注到设计的筒体高度时，气顶结束。
6.1.4.1.10.3.12防腐
在钢筒整体组装完成后，再进行防腐，用环形吊篮进行升降操作。
七、施工工艺流程
7.1施工前的准备
7.1.1计划性材料和措施性材料提供到位。
7.1.2施工机械器具，组织进行检查和维修；施工量具校核符合使用要求。
吊笼制作完毕经安监部、机械部检查验收后方可使用。
7.1.3熟悉图纸和变更，把现场实际情况和图纸结合起来，找出异同。
7.1.4组织人员进行技术交底，使所有参加施工的人员都了解施工方法。
7.2钢板焊接前成品验收
7.2.1原材料的进场后，核查物证是否相符，分类、平整堆放在钢材库房，标志入库。
标志内容为：
工程名称、材质、厚度、受检状态、入库时间、规格数量等
7.2.2公司质检工程师接到钢材材质证明书等资料后，组织人员对进场材料按批次取样，进行复检验收，合格后方可使用。
7.2.3不合格材料由器材部标识后单独堆放。
7.2.4下料后做好标识移植，实行追溯性材料管理。
7.2.5为了减少对接接头，保证结构质量，主材尽量采购定尺钢材，钢材的发放以任务单为准，不得擅自串用。
7.2.6根据设计提供的焊材要求采购焊材，验收并入库。
首次使用的焊材必须经过焊接工艺试验合格后才允许批量使用。
7.2.7焊材的领用应填具焊材领用单。
钢内筒筒体板的对接接头、坡口尺寸要求参照下图实施。
板4边均要求预留60度坡口，每边误差≤2㎜。
7.2.8板的运输过程中应采取有效措施注意板的保护，避免破损和污染。
73施工顺序
按此流程循环往复进行钢管段组装施工。
7.4技术准备
根据钢内筒的结构形式及图纸要求，我们采用气顶法进行钢内筒施工，按照施工方案，本次焊接量大，环焊缝最多，纵焊缝次之，针对上述情况，所以我们采用CO2气体保护焊为主要焊接方法。
八、施工注意事项
8.1、钢板焊接及组装：
8.1.1焊接接口处理：
为防止金属层焊接时对接头强度提高、塑性降低、耐腐蚀性下降的情况，要求在施工前将板进行下述边缘处理。
8.1.2构件下料：
钢板下料时采用氧气-乙炔火焰切割，切割是保证外侧背向火焰，板与地面必须有足够高度，切口的氧化层焊前必须清除。
8.1.3接头形式：
按下图参考施工（确切坡口形式按工艺评定结果确定）
8.1.4焊前清理：
为防止装配好的工件坡口遭受污染。
保持坡口清洁，采用防水胶带粘贴的方法进行封闭。
施焊前，坡口区没有污物，如加工的坡口被污染，必须进行清洗或用机械方法（刮刀、不锈钢丝刷）加以清理干净，其范围离焊边不小于15mm。
8.1.5焊接方法及设备：
本工程基层采用气体（二氧化碳气）保护焊。
面层采用手工电弧焊。
板焊接材料及焊接工艺参数按焊接工艺评定确定。
8.1.6焊接程序：
8.1.6.1先打底焊接，在质量经检验合格后进行面层焊接。
8.1.6.2焊前检查坡口尺寸及装配质量。
8.1.7焊接环境：
施工时场地环境应清洁明亮，环境相对湿度应小于90％，用干湿温度计检测。
8.1.8焊接工艺评定：
8.1.8.1焊接方法的选择
钢板之间的焊接采用气体保护焊焊接，选择直径为1.2mm的焊缝为主焊丝。
焊接工艺具体规范参数见下表：
焊接工艺参数
接头
形式
焊丝直径
（mm）
电流
（A）
电压
（V）
气流量
（l/mn）
对接
1.2
130-160
18-20
8-12
搭接
1.2
130-160
18-20
10-14
注：
1.纯度必须达到99.5%以上。
2.焊接速度11-14m/min。
8.1.9焊接中注意事项
8.1.9.1重复加热的影响
焊接时，我们要尽量保证一次成功，重熔会影响接头质量。
弯曲试验表明，经重熔的接头，弯曲角有时达不到180°。
重熔五次的接头，弯曲试验时可见到明显的小裂口。
因此，应该严格控制焊接热规范，减少焊缝及近缝区在高温的停留时间，尽量少对焊缝进行重复加热。
考虑到产品尺寸较大，焊接过程中产生缺陷的可能性难以绝对避免，故规定允许对焊缝局部返修两次。
此时，虽然塑性有所降低，但仍然达到弯曲角≥90°的设计要求。
8.1.9.2变形控制
在同样的焊接应力条件下，产生的焊接变形比钢要大一倍。
由于是一次焊透整个板厚，正反两面受热比较均匀，其角变形较小。
8.1.9.3焊接缺陷
在正常情况下焊接时，一般不易产生焊接缺陷。
焊接过程中有时会因网路电压降低，在焊缝
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