大型塔器立装成段整体就位工法.docx
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大型塔器立装成段整体就位工法
大型塔器“立装成段、整体就位”工法
作者简介：
冀林柱同志1968年毕业于北京石油学院有机系，现任第三工程公司总工程师，高级工程师。
多年来，该同志一直从事石油化工装置施工的技术和技术管理工作，并曾组织审核过多项工法及主笔编制了《大型塔器分段倒装整体吊装工法》，该工法被建设部评为96年度国家级（一级）工法；《加氢裂化高压管道施工工法》、《顶烧转化炉安装工法》被评为98年度总公司级（二级）工法。
该同志先后在有关杂志上多次发表过施工论著，其中“10000m3球罐施工技术和质量控制”获石油工程建设杂志优秀论文一等奖。
陈会利同志1985年毕业于抚顺石油学院化机系，现任宁化项目经理，高级工程师。
该同志先后参加了天津石化煤代油电厂、辽化项目、锦州炼厂等工程的施工，有着丰富的施工经验，并参加了本工法编写，本工法被评为总公司级（二级）工法。
张甫桃同志1978年毕业于上海复旦大学力学系，现任三公司吊装责任工程师，高级工程师。
该同志先后负责辽化工程、石家庄工程等很多大型项目的吊装工作，有着丰富的吊装经验，并参加了本工法的编写。
本工法被评为总公司级（二级）工法。
一、前言
随着炼油化工装置的大型化，受运输条件的限制，需要现场拼装、焊接、吊装就位的大型、重型塔器越来越多。
在国内现有装具（桅杆最大350t/64m，吊车最大500t）的条件，针对塔器现场拼装工作量大，交叉作业频繁等特点，本工法采用“立装成段，高架滑移，倒装成形，整体就位”的方法，解决了高基础、大型、重型塔器的现场拼、焊、热处理、吊装等问题，且工期短、成本低、质量好。
二、适用范围
本工法适用于炼油化工装置直径大于，吊重700～1200吨的现场组焊各种塔器。
特别适用于基础标高2～4m的塔器现场施工。
同时适用于其它行业类似设备的现场施工。
三、特点
1、本工法采用“立装成段”的方法，即把塔体分成若干“大段”（见图一），将塔分成Ⅷ大段，分别组焊成形，完成内件、附件安装、热处理等作业，创造了作业面，减少了高处作业，采用流水作业方法，保证了质量，缩短了工期。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅵ
Ⅶ
图一芳烃装置二甲苯（C-401）塔分段示意图
2、本工法采用了“高架滑移，倒装成形”的方法。
在基础一侧设一“高架”（见图二），解决了基础高无法滑移的困难。
1基础2金属环3地脚螺栓4牵引吊耳5固定导向轮6牵引导向轮7牵引绳至卷扬机8塔段9滑移钢排10滑槽11滑道12钢架梁13钢架立柱钢架支撑
图二滑移平面及扒杆站位图
3、本工法巧妙地利用三根互成120°布置的桅杆（见图三），在高架滑移平台的配合下，完成了倒装成形和整体就位。
1扒杆（三根）2塔体3吊车4滑移钢架5滑移钢排6牵引钢排滑移7塔段
8主吊滑车轮（三套）9拖拉绳10地锚11塔段组对12分节组对13单节组对14基础
图三组对吊装主要程序示意图
四、工艺原理
1、模拟原理：
众所周知，塔盘水平度的质量要求是塔类设备施工质量控制的关键之一。
塔盘水平度在很大程序上是由支持件的水平度决定的。
塔盘水平度的最终测量是在塔体就位找正后进行的。
本工法采用“模拟原理”在大段预制时将大段进行找正完成塔盘支持件的划线和安装，确保了工程质量。
2、空间力系平衡原理：
本工法根据空间力系平衡原理，用三根互成120°布置的桅杆，对塔器进行吊装，是对传统的按平面力系平衡原理采用双桅杆吊装的一突破。
五、施工程序
图四主要施工工序
现将主要工序简述如下：
1、施工准备
（1）制定施工方案，编制工艺文件并交底。
（2）按照工艺文件要求的平面布置，进行施工现场准备。
平整场地，铺设道路、平台。
制作钢筋水泥环形简易基础，供大段成形时使用等等。
（3）滑移高架的设计与制作。
（4）基础验收，地脚螺栓检查，基础处理等。
（5）施工机具准备：
焊接、热处理、吊装机索具准备并运入现场。
（6）向当地劳动局报检，研究监检大纲。
2、到货零部件验收
对到货零部件进行检验验收、入库、建帐。
3、大段成形
（1）封头过渡段组对
应先组焊封头和过渡段，以便按焊后的实际周长确定与之相接的筒节周长。
封头和过渡段在胎具上组对，沿放样的圆周均布与瓣片相等的钢支座，每块板放在两个钢支座之间，内部用钢管进行支撑和调整，按顺序就位后，用专用卡具调整间隙与错口，安装极盖板，然后进行外口焊接，并安装开孔接管，翻个进行里口焊接。
用γ射线进行无损检测。
（2）单节组对
单节筒体在钢筋水泥环形简易基础上进行，用地规在简易基础的预埋件上设置的钢支座上划出筒体内周线，并打上样冲眼进行标识作为基准圆。
支座上表焊上凹形板（δ=20mm）控制筒节板位置。
用楔子板调整组对间隙，作u型管测量、千斤顶调整使上口保持水平。
立缝内侧设三块圆弧板以防焊接变形。
焊后按排板图和实测周长在内外壁分出四条心线。
（3）大段组对成形
用正装法或倒装法将单节组对成大段。
组对大段各筒节均以0°线为基准上下对齐。
用卡具调整间隙与错边量。
先焊外口，里口清根后焊接。
4、内件划线与安装
（1）划线
首先将大段筒体找正。
根据模拟原理，找正是测量调整筒体的垂直度，使其控制在3mm之内，然后进行内件划线。
大段筒体的垂直度找好正，在大段上下口距离为100mm处筒体内外各划出两个水平基准圆作为大口组对，内件划线的基准。
然后将每90°范围内分成六等份划出母线。
以上口基准圆为基准沿各母线划出各层塔盘位置。
（2）安装
内件安装前必须对零部件进行调直编号。
安装顺序为从下向上逐层安装。
先安支撑圈后安受液盘、降液板。
经检查合格后交焊接。
5、焊接与检验
单节筒体立缝采用vuPA3-ST自动焊机自动焊接。
横缝为手工焊，坡口为K形坡口。
焊缝检验用γ射线，环缝可一次拍照。
6、热处理
对需要进行热处理的大段（δ≥36mm）采用电加热法整段退火。
将大段外部进行保温，顶部和底部进行封闭，内设电加热器和测温用的热电偶。
用温度控制仪进行升、恒、降温控制。
7、吊装—倒装滑移与整体就位
（1）三桅杆布置与竖立
三桅杆成120°布置见图二。
用设置于塔基础上的150t/55m桅杆将三根350t/64m扒杆竖立，然后用150t吊车将150t/55m桅杆拆除。
（2）倒装滑移
为满足倒装滑移和吊装的要求，需分别设置若干组吊耳，在施工实例中共分四组吊耳，标高（包括滑移钢架高4m）分别为：
第一组：
第二组：
第三组：
第四组：
（主吊点位置）
方位与桅杆方位相对应，即80°、200°、320°。
将制作好的大段第一段（顶段）用吊车吊到滑移钢架的滑排上，用两台卷扬机牵引滑排至基础中心位置。
用三桅杆吊起，将滑排轴回原位将第二段滑移至中心位置进行一、二段组焊，如此反复直到全部组焊完。
大段组对时应以大段上下口内外的基准圆作为对口的基准。
（3）整体就位
将塔整体吊起然后拆除滑道及钢架整体就位。
六、质量要求
符合图纸和相应规范与验收标准的要求，满足《压力容顺安全监察规程》的规定。
为满足上述要求必须严格控制相邻筒节的周长差；必须严格控制大段找正的垂直度不大于3mm；必须严格控制主吊耳和桅杆方位。
七、施工要点与注意事项
1、施工要点
（1）塔体分成多少大段要由配合组装所用吊车的吊装能力来确定，一般每一大段的重量应为100吨左右，高度8～11m为宜。
（2）高架滑移平台要有足够的刚度。
（3）吊耳的设计要充分考虑塔体的局部稳定。
（4）三桅杆的站位，吊耳的方位要准确。
2、注意事项
（1）必须控制相邻筒节的周长差不超过错边允许量与π乘积的二分之一。
（2）大段成形后必须先找正。
这里说的找正是指大段筒体的垂直度，垂直度找好后再进行内件划线。
（3）各大段组对时其方位应以0°线为准。
（4）各大段吊装前必须认真检查确认质量合格。
（5）倒装吊耳、正式吊耳的方位必须与桅杆站位一致；各桅杆至塔中心的距离必须相等。
八、主要机具
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
扒杆
350t/64m
根
3
2
卷扬机
32t
台
6
3
滑车组
H350×9W
套
3
4
走绳
Q43-6×37+1
米
3×1500
5
主拖拉绳
Φ43-6×37+1
根
3
6
副拖拉绳
Φ43-6×37+1
根
6
7
次拖拉绳
Φ37-6×37+1
个
12
8
主要导向滑车
50t
台
10
9
卷扬机
10t
台
2
牵引滑移
10
吊车
250t或150t
台
1或2
11
自动焊机
VUPA3-ST
台
2
12
电焊机
AX-500
套
28
13
加热器
DWK-A，B
台
6
14
高温烘箱
500℃
台
1
15
恒温烘箱
300℃
台
1
16
X光探伤仪
300ZG-S2
台
2
17
γ射线探伤仪
台
1
九、劳动力安排
人
均级别
序号
工种
人员
备注
1
铆工
223
（企）
其中技师1人
2
焊工
32
21（企）
其中自动焊26名，技师1人
3
起重工
20
23（企）
4
电工
2
14（企）
其中技师1人，包括现场热处理
5
探伤工
6
23（企）
国家级2人
十、安全措施
1、凡参加组对、焊接、吊装等施工人员，必须熟悉本工作内容，严格按照“立装成段、高架滑移、倒装成形、整体就位”的方案进行施工。
2、施工前，机械设备按方案要求准备，严格检查、加油、试运转，确保良好状态，才能投入使用。
3、吊装机索具，必须按方案和规程选用，如有锈蚀严重和断丝的索具，严禁使用。
4、施工现场，设作业标志，做到文明卫生以利操作。
5、施工用电线、电焊把线要与钢丝绳分开，必要处，要有架设或埋地保护。
6、筒体牵引滑移、倒装时，必须由专人统一指挥，保持筒体垂直，以利对口。
7、整体吊装，必须严格全面检查。
8、施工过程中，严格执行以下主要规程规范：
（1）压力容器安全技术监察规程。
（2）炼油化工施工安全规范（SHJ505-87）。
（3）钢制压力容器（GB150-89）。
（4）石油化工钢制塔类容器现场施工工艺标准（SH3524-92）。
（5）钢制压力容器焊接工艺评定（JB4708-92）和焊工考试规则（80）劳总锅字29号。
（6）化工工程建设起重施工规范（HGJ201-83）。
十一、效益分析
本工法可在地面加深对筒段的预制组对、焊接、内件安装、热处理等工作，为此减少了高处作业，确保了施工安全，改善了作业环境，提高了作业效率，保证了工期。
在国内现有装备的条件下可解决千吨大塔现场组焊和吊装问题达到国内先进水平。
以辽化芳烃二甲苯塔为例，仅用118天将千吨大塔组对焊接吊装完毕，为辽化公司二期芳烃工程实现95年中交打下了基础，同时为我公司赢得了荣誉，并获得了好的经济效益，累计节约施工费用86万元。
其中：
1、吊装：
采用三根扒杆节省万元。
2、焊接：
采用自动焊与手工焊接相比节省万元。
3、无损检测：
采用γ射线与X光射线检测引比节省万元。
4、人工费：
实耗工日与劳动定额工日相比节省万元。
十二、工程实例
辽阳石油化工公司二期工程芳烃装置二甲苯（C-401）塔（见图一），直径为Φ5800/Φ6400mm,高,砼基础高（滑移钢架为4m）吊装高度，吊装总重1026t。
利用三根350t/64m扒杆采用本工法，从1994年8月28日至12月26日共用118天完成了该塔的组焊吊装任务，完成劳动定额达180%。
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