气分装置改造丙烯塔的吊装和组对

2012-08-15王传钦胡慧敏王宝生李玉杰

河南化工 2012年5期

王传钦，胡慧敏，王宝生，李玉杰

(中国石化中原油田分公司石油化工总厂，河南濮阳 457165)

中国石化中原油田分公司石油化工总厂气分装置改造为就地改造项目，将处理能力从现有的8万t/a提高至12万t/a，年增产丙烯1万余吨，本次改造施工的难点是两座丙烯塔的吊装及空中组焊。两座丙烯塔单塔高60余米，重近170 t，且现场空间狭窄，如此高、重的设备安装在中原油田本部基地还是第一次。项目部组织监理和施工单位，通过制定周密的吊装施工方案，严格的现场监管，实现了安全，优质按计划完成了吊装施工。

1 主要工作量

粗丙烯塔C－003、精丙烯塔C－004，塔直径2.4 m，最高63.764 m，设备本体最重108.55 t，加上平台、塔内件及附塔管线，单塔总重近170 t，且现场场地狭小，不具备整体吊装条件，因此本次施工采取分段吊装、空中组焊的方案进行施工，采用LR1400/2400 t履带吊车进行主吊，120 t吊车溜尾，每节吊装时先吊装C－003再吊装C－004，依次完成整座塔的吊装及组焊。

塔的基本参数见表1。

表1 塔的基本参数

2 吊装地点

吊装地点位于石油化工总厂气聚车间气分装置区西侧，北侧为聚合厂房，南侧有工艺管廊，东侧是原气分装置，吊装现场比较狭小。

3 吊装参数计算及选择

3.1 吊装荷载计算

吊装荷载=起重物质量+吊钩吊具质量+动荷载+风荷载，计算情况见表2。

表2 吊装荷载

3.2 最小吊装半径计算

LR1400/2400 t履带式起重机在杆长77 m时的最小回转半径为11 m，塔本体半径1.224 m，塔平台宽度最外侧至塔中心2.4 m。

最小吊装半径=吊车最小回转半径+吊装物水平半径+吊装操作水平安全间距=11+2.4+0.5=13.9 m

根据现场情况，经计算确定两座塔的起吊半径为:C－003为16 m;C－004为14 m。

3.3 最小起吊高度计算

塔联合基础离地面高200 mm，地脚螺栓伸出基础高700 mm，底部最低一段塔体标高20.525 m，平衡梁至吊耳索具长1.0 m，平衡梁至吊钩高度2.25 m，吊钩至鹅头按mm计算，吊装操作垂直安全距离按200 mm计算。

最小起吊高度=基础螺栓顶部垂直高度+起重物底部到吊耳垂直高度+索具垂直长度+吊钩至鹅头高度+吊装操作垂直安全距离

=0.2+0.7+20.525 －0.6+3.5+2.25+1.5+0.2=28.025 m

表3 最小起吊高度

3.4 钢丝绳直径的选择

3.4.1 主吊钢丝绳直径的选择

根据塔分段情况，最重的一段为C003粗丙烯塔的第一段，分段长度为24.030 m，质量为69.17 t，主钢丝绳采用两根双股。由钢丝绳选用公式:

P=Q/(n × cosα)

依据GB/T8918－1996，选用Ф52－6×37+FC－1570破断拉力为:1250 kN﹥1217.56 kN，所以吊装用的主钢丝绳采用Ф52－6×37+FC－1570钢丝绳共计2根。

3.4.2 钢丝绳长短的选择

由于设备为圆形构件，直径2.4 m，避免钢丝绳受损及钢丝绳破坏组对坡口，采用成品100 t平衡梁进行吊装，按照吊装角度60°计算，钢丝绳的长度及卸扣如下:平衡梁上部单根钢丝绳长:2.6/2/cosα=2.6 m，单根双股钢丝绳长5.2 m。

平衡梁下部单根钢丝绳长:依据吊耳位置，取3.5 m。

卸扣选择:按照GB10603－89，采用大型索具卸扣，依据设备重量选择600 kN卸扣。

3.5 吊车选型

根据塔的分段情况、最大质量和最大起吊高度、工作半径等参数，主吊采用采用LR1400/2400 t履带吊车。

表4 吊装参数

3.6 吊耳的选择

根据设备吊装件的质量和规格，吊耳选用参照SH3515－2003《大型设备吊装工程施工工艺标准》及《工程建设安装工程起重施工规范》HG20201－2000执行。按最重C－003塔第一段为例进行计算选择。主吊吊耳按设计重力600 kN选择，辅吊吊耳按400 kN选择。

3.6.1 吊耳的型式

主辅吊耳均采用管轴式吊耳。

3.6.2 吊耳位置

距筒体现场组对环焊缝及封头环焊缝以下0.6 m、在90°和270°对吊装无影响的位置对称焊接主吊吊耳。辅吊吊耳焊于裙座地脚螺栓筋板以上位置。

4 施工难点分析

两座塔本身质量大，高度较高，根据现场勘测现场和技术论证，现场不具备整体吊装和两段吊装条件，需采用三段空中组对焊接吊装方案，相对而言，空中组对质量控制难度较大，安全风险较大。

现场东侧紧邻丙烯塔及管廓，南侧紧邻管廊，均处于生产运行状态，而新建两座塔需在空中组焊，飞落的电火花存在安全隐患。

吊装采用400 t履带吊主吊和120 t汽车吊溜尾，指挥难度大。

5 施工准备

5.1 吊装方案编制审核

组织施工单位、监理单位、相关业务部门对吊装方案进行认真审核，确保方案详实、可行。

5.2 人员准备

施工人员在施工前接受技术和安全交底，充分了解施工内容，明确设备结构特点及内件安装的特殊要求、安全注意事项。

明确吊装作业总指挥(吊装指挥由有实践经验、技术水平较高、组织能力较强的人担任)、指令信号(哨声、旗语、手势等)并提前进行交底，统一指挥，参战人员令行禁止、配合默契、步调一致，严格执行起重施工技术文件的规定。

参加起重施工的作业人员，均取得特种设备作业人员资格证和特种作业人员资格证。

5.3 设备生产厂内验收

塔体符合设计要求，备件齐全，并附有出厂合格证明书、竣工图等技术文件。

核对安装基准标示清晰。

塔体分段与排板图一致，各段中心线标示，标记均正确;分段处的圆度设备筒体的凹凸处平滑过渡，分段处采用十字顶杆进行加固。

筒体端口的坡口尺寸符合焊接工艺文件规定，并清除熔渣、氧化皮等，表面平整，没有有裂纹、分层、夹渣等缺陷。

5.4 基础验收

安装前对塔联合基础的定位轴线、基础轴线和标高、地脚螺栓位置等进行检查，并进行基础检测和办理交接手续。

将基础表面清理干净，并将垫铁位置基础顶面铲平，确保垫铁与基础接触面积。

5.5 现场地基处理

为保证吊装作业安全，履带吊车及设备摆放区域进行了地基处理，先将土地夯实，上垫30 cm石子，最上部铺满管排。

5.6 临时支座的制作安装

为了更好地保护设备和方便平台安装，制作了6个临时支座将设备支撑住。支座采用H型钢制作，设备支座尺寸为3500 mm×1500 mm×1400 mm。

临时支座的安装准备用三个临时支座支撑筒体，每个支座下面垫一块3000 mm×3000 mm×30 mm钢板，以免支座沉降。

5.7 塔悬臂梁、平台、部分配管安装

为减少高空作业，降低施工难度，增加施工安全系数和提高劳动效率，在有效工期内完成任务，在不影响吊装的前提下将平台及部分附塔管线在塔吊装前安装完毕。每节塔拉运到现场，摆放到临时支座上，采用枕木及锲铁等固定牢固后，进行塔的平台及附塔管线的安装。需进行无损检测的管线焊缝，在预制完毕后应进行检测，合格后再进行附塔安装。

6 吊装

6.1 吊装顺序

根据现场情况确定吊装顺序为:C003下段→C004下段→C003中段→C003上段→C004中段→C004上段。

6.2 吊前准备

起重吊车就位，依平面图位置就位，就位后测量吊车位置，在要求回转半径之内;垫铁安装;落实辅助机具及设备材料;检查钢丝绳;对塔垂直度进行观测的经纬仪和塔标高测量的水准仪就位;塔体上、下两端的中心线标尺已贴到位，并黏贴牢固;在塔筒体的上口处内外分别均匀布置6块组对限位板;限位板斜边角度75°;吊装作业范围内的非施工人员已清离现场，各项安全措施和责任人员已落实到位。

6.3 试吊

吊起塔体离地面200～300 mm进行全面检查包括吊绳、吊具及吊车等，吊车司机检查吊车工作状况，保证各部位安全无误，试吊时间10 min。并且将情况用手势或信号报告给起重指挥。

6.4 吊装

缓慢起吊，按起重工手势或信号操作吊车，起吊过程中设专人监视吊绳的垂直情况，及时用信号传给起重指挥。

抬尾吊车随着主吊点升高把尾端渐向塔基础方向送进，在送进过程中底部起吊高度200～300 mm，待塔体基本垂直，该吊车无荷载后退出。

6.5 就位

就位前在基础相应位置放置枕木高于地脚螺栓，以防就位时损坏;并在塔裙座底板上焊接三根长1 m的扳杠，以便用来控制塔的下落方位。

将塔体缓慢抬高至基础上高出基础地脚螺栓200～300 mm，抽出枕木。

将塔体缓慢下降，同时基本对正基础中心及预埋地脚螺栓，在距塔底约60 mm停止。

按图纸再次校对核实塔体附件方向无误后，校正塔底裙座上的螺栓孔对中于基础上地脚螺栓，直到每个螺栓孔垂直于螺栓，保证垂直下降都不碰及地脚螺栓。

主吊缓放塔体就位。塔垂直度找正。

7 塔体组对

7.1 两段组对前搭设临时作业平台

临时作业平台采用环形封闭式平台，劳动保护安装高度为3 m高，防护栏杆应焊接牢固，整圈采用彩钢瓦进行硬防护，平台与塔壁之间的空隙采用5 mm厚钢板密封，防止组焊过程电火花飞溅等飞落，发生火灾。

7.2 组对

吊装就位后用两台经纬仪测量控制吊装段塔体垂直度。调整垂直度的过程中应进入塔内测量塔盘支撑圈的水平度，塔盘水平度为3 mm。吊装段底部分设四根晃绳以便就位稳定调整操作安全，就位找正后先进行点焊固定。电焊固定后用工字钢做对称稳定加固防止由于焊接过程通体强度降低造成筒体焊接受压变形，焊缝检测合格后方可拆除加固设施。组对符合要求后进行定位焊，焊接采用对称、分段、间隔断续等防变形焊接措施，焊缝完成三分之二厚度以后方可去掉大钩撤离吊车。