大型超高超重厚壁设备分段吊装立式组装技术无氧铜线
时间：2022/09/18 07:34:38 编辑：
大型超高超重厚壁设备分段吊装、立式组装技术
大型超高超重厚壁设备分段吊装、立式组装技术 2011： 目前国内煤化工行业迅速发展，装置规模越来越大，现场设备安装难度不断加大，特别是大型超重、超高设备的现场安装不断增加，加之国内大型吊装设备吊装能力的局限，往往使设备整体吊装方法受到限制。那么是否可以采用现场大型超重超高设备分段吊装，空中组焊方式呢？这是目前大型装置建设中超重超高设备吊装所共同关注的话题。 2007 年，我公司承担了兖矿煤业榆林能化有限公司首套60万t/a甲醇项目的施工，其关键设备C1601甲醇吸收塔就属于大型超高超重厚壁设备，为此我们对大型装置建设中超重超高设备的分段吊装、立式组装技术进行了探讨。
兖矿煤业榆林能化有限公司60万t/a甲醇项目是目前国内启动的煤制甲醇单系列最大的生产装置，关键设备 C1601 甲醇吸收塔（如图 l 所示），高 79.527m , 空塔重734t，外径为36 96mm，壁厚为：98mm，材质：上部筒体 SA203GrD ，下部筒体 SA537 CL1 ，是整个装置中最重的设备。 C -1601吸收塔订货合同规定：设备分为四段由制造厂在工厂预制，经预组装后运到施工现场，由设备制造厂在现场进行地面水平组对焊接、无损探伤、热处理及水压试验等，设备制造厂在现场整体交货，由施工单位整体吊装。根据吊装计算，整体吊装就位，必须采用1600t以上的大型吊车，而安装时国内市场尚无此类吊车；采用门式液压提升装置或桅杆起吊，占用场地太大，受到施工场地及工期要求限制而无法实施。 方案分析 采用现场分段吊装、立式组装方案，主要包括筒体组对、焊接、无损检测、热处理、吊装几个环节，其中焊接过程和空中筒体组对是关键，现作如下分析：3.1 SA203GrD 、SA537 CL1 钢材焊接性能分析SA203GrD材料相当于国产 3.5Ni 钢，属于低合金铁素体型低温钢。其最大碳当量经计算为 0.583 % ，其焊接性能比铬钼耐热钢好，但焊接时仍应须注意防止发生冷裂纹，且由于 SA203GrD钢含有3.5 ％的 Ni ，焊接时还要注意防止热裂纹。 SA537 CL1材料全称为 《 压力容器用经热处理的碳锰硅钢板 》 ，属于低合金铁素体型低温钢。其最大碳当量小于0.57 % ，其焊接性能比铬钼耐热钢好，但焊接时仍应须注意防止发生冷裂纹。 由于C-1601吸收塔设备壁厚较厚（98mm) ，焊接接头刚性较大，焊前应考虑预热，焊后立即进行后热消氢处理，无损探伤合格后进行消除应力热处理。由于用于低温工作状态，焊接时应考虑保证焊接接头的低温韧性，焊接时应严格控制焊接线能量，线能量不得超过20000J/cm 空中组对 空中组对对塔的质量影响主要可以分为两方面：一是塔体的几何尺寸误差，二是自然环境的影响。 (l) 径向误差，它将导致对口错边，影响焊接质量；同时，对塔整体的同轴度及塔体内件造成影响。 (2) 周向误差．它将导致管口方位的错位；从而影响到工艺配管； (3) 轴向误差，将影响塔体的垂直度，改变塔体受力状况。 自然环境的影响，主要是高空风载荷对组对和焊接质量的影响； 采用径向、周向定位装置，保证对口错边量；利用斜形铁和吊车配合调正，保证每段的直线度和塔整体直线度；通过防风措施，减少高空风速对焊接质量的影响；从而保证塔整体的组焊质量。 C-1601吸收塔分段方案 2007年4月l日至3日，在南京举办了C-1601吸收段立式组装方案论证会，对现场分段吊装、空中组对、焊接、无损探伤、热处理工艺进行可行性论证。与会专家一致认为，C-1601吸收塔采用现场分段吊装、立式组装方案可行，并建议分四段进行现场空中组焊，为现场组装提供了技术支撑。制造厂按四段预制，下部筒体和封头为第一段，材质为 SA537 CLI ，总长为加20.5m ，中下部筒体为第二段，材质为SA537 CLI，总长为 18.45m ，中上部筒体为第三段，材质为 SA203 GRD，总长为 18.98m ，上部筒体和封头为第四段，材质为 SA203 GRD，总长为 21.579m 。 组装程序： C-1601吸收塔分四段进行现场空中组焊、最大重量189t ，经计算主吊车选择 1000履带吊， 250t 履带吊溜尾，组装程序（见表 l ) : l）将第一段吊装到基础上就位，并找正、找平固定。 2）进行脚手架搭设，组装第二段的组对平台。 3）将第二段吊装就位，并找正、找平、点固、焊接、探伤和热处理； 4）重复上述步骤，把第三、四段塔体吊装就位。
分段吊装、立式组装过程控制严格控制垫铁质量： ① 垫铁材质符合标准、规范及设计要求 ② 垫铁加工质量符合规定要求 ③ 垫铁放置数量符合规定要求。下部第一段筒体吊装到基础后，进行一次找正、找平，利用三台互成 120℃的经纬仪，检验下部第一段筒体安装的轴线垂直度及端面水平度、垂直度，严格控制下部第一段筒体轴线垂直度偏差不超过 5mm。 下部第二段筒体吊装、接头组对时，利用三台互成120℃的经纬仪，检验下部第二段筒体安装的轴线垂直度、同心度及端面水平度、垂直度，严格控制下部第一段筒体轴线垂直度偏差不超过5mm，同心度不超过土5mm ；并检验焊接接头组对质量，接头错边量不得大于壁厚的 10 % ，且小于5mm。 上部第一段、第二段筒体吊装、接头组对时，按同样方式严格控制安装的轴线垂直度、同心度轴线垂直度、同心度和焊接接头组对质量，确保总体安装质量符合标准规范及设计要求。分段吊装、立式组装焊接过程中，严格控制焊接工艺，确保焊接操作过程中严格遵守焊接工艺纪律，严格按 《 焊接工艺卡 》 操作， 12 名焊工分两班对称、不间断焊接，确保焊接质量，焊后立即进行消氢后热处理，无损探伤合格后，即时进行焊后消除应力热处理，焊后热处理严格按 《 热处理方案 》 和 《 热处理工艺卡 》 进行，并作好热处理记录和热处理曲线图。 C-1601甲醇吸收塔分段吊装、立式组装焊接完成后，利用三台互成 120℃的经纬仪检验垂直度和轴线同心度，进行二次找正，精找正后进行二次灌浆。严格控制二次灌浆质量。 在C-1601甲醇吸收塔分段吊装、立式组装焊接过程中，严格进行基础沉降观测，安装完成后、内件安装过程中、水压试验时及水压试验后均按规定进行基础沉降观测。各次沉降观测结果均在设计允许范围内。 应用效果 2 007年 7 月 28 日开始吊装第一段，历时一个月，C-1601甲醇吸收塔现场分段吊装、立式组装圆满结束， 2007 年 9 月 26 日进行了水压试验，经榆林技术质量监督局监检一次合格（见图2 、图3）。 质量情况 根据塔设备制造、安装技术要求和检验标准，对所有焊缝坡口进行 100 ％磁粉探伤JB/ T4730MT-I合格。 A、B类焊缝（筒体、封头）内外表面进行 100 ％磁粉探伤JB/ T4730MT-I合格，焊缝外观质量符合要求。 A、B类焊缝（筒体、封头）100％射线探伤JB/ T4730MT-I合格。焊缝还进行 20 % （包括所有的焊缝交叉部位）超声波复验，JB/ T4730MT-I合格。射线探伤使用 Irl92 。焊接一次合格率为 100 ％。 塔体安装垂直度公差为8mm，同心度偏差最大为 20mm 工期和效益 施工工期 若采用现场卧式组装、整体吊装的方案：从第一段塔体运抵现场开始，首先应对组装场地进行硬化，卧置顺序第一、二、三、四段塔体，组对焊接完毕后，进行检验、热处理、水压试验、整体吊装，所耗费工时在30~35个工作日；采用分段吊装、立式组焊的方案：通过采用合理的脚手架搭设方案，只是在第一段吊装就位后用2-3 天搭脚手架及操作平台，第二段吊装就位组焊完毕，可采用高空防风与上行脚手架平台相结合的焊口封闭作业区封闭作业，焊口施焊、检验、热处理与上行脚手架搭设同步施工，节省了作业时间，经现场实践证明：该方案工期也较节省，比卧式组装、整体吊装可节省2~5d. 经济效益 采用现场卧式组装、整体吊装的方案，使用吊车：主吊机>=1600 t ，辅吊机500t ，塔体现场组焊场地需硬化处理，吊车站位需硬化处理，由于吊车吨位的增加，大型机具的进退场费和使用台班费加大，而采用分段吊装、立式组装施工方法与前方案相比增加了脚手架搭拆费用，而节省了部分场地硬化费，特别是节省了吊车的使用费。详见下表