钛制塔式容器的吊装方案设计及校核计算

赵鹏

（浙江省天正设计工程有限公司，杭州 310012）



钛制塔式容器的吊装方案设计及校核计算

赵鹏

（浙江省天正设计工程有限公司，杭州 310012）

摘 要钛制塔式容器的吊装施工与钢制塔器截然不同。结合设计体会和工程经验，给出了某工程中钛制塔式容器的吊装方案，并对相应危险截面进行了强度校核计算。已经吊装完毕，说明吊装方案设计合理。为钛制塔式容器的吊装施工提供了参考。

关键词钛制塔式容器；吊装；吊耳；校核计算

随着科技工业的进步，石油化工设备正朝着大型化、高效化、特种化、国际化的方向发展，同时也带来了一系列的安装问题，其中吊装水平直接影响着工程进度[1-3]。由于物料的多样性，对于某些介质，常规材质设备已经满足不了工艺的需求，因此特材设备的应用越来越多。钛材作为较好的耐蚀材料，在含有醋酸、硫酸、硝酸等腐蚀性介质的化工装置中应用范围不断扩大[4]。钛材与钢材不能直接相焊，钛制塔式容器的吊装设计就显得尤为重要，相比常规材质塔器更需要结合各方面因素进行综合考虑。刘利强等[5-7]对常规材质塔式设备的吊装进行了大量的研究工作，但是目前尚缺少钛制塔式设备吊装方案的相关文献。为了便于同行参考借鉴，笔者结合设计体会和工程经验，给出了钛制塔式容器的吊装方案，并对相应危险截面进行了强度校核。

1 钛制塔式容器结构

某工程中钛制塔式容器T 12201的主体材质为钛TA 2。本塔共有三段塔节筒体组成（自下而上，直径分别为2 000 mm、1 800 mm和1 200 mm），两两塔节之间均由过渡段（锥径）连接。采用圆锥形裙式支座支撑。塔总高40 390 mm，结构如图1所示。

图1 钛制塔式容器Fig.1 Titanium tower vessel

2 吊装方案设计

由于钛材与碳钢不能直接相熔焊，如若钛制塔式容器采用全钛材料的轴式吊耳，其强度明显不能满足吊装要求，因此轴式吊耳材料应为碳钢，必须对轴式吊耳与塔节筒体的连接结构进行合理设计。主吊和副吊结构如图2所示。主吊和副吊中除定位块和环板材质为钛TA 2外，其余部件材质均为碳钢。主吊设置在直径1 200 mm和厚度10 mm的塔段，副吊设置在直径1 800 mm的塔段。定位块和环板均与塔体相焊。吊耳选用HG/T 21574—2008中的AXB-300-20型式。

图2 主吊和副吊结构Fig.2 Main hoist and secondary hoist structure

为了防止夹具筒体与塔体摩擦导致划痕，安装时应在夹具筒体和塔体之间设置厚度3 mm的橡胶垫，如图3所示。

图3 吊具与塔体连接结构Fig.3 Connecting structure between hoist tool and tower shell

为了增加塔体刚度，在主吊和副吊的对应塔段内部设置支撑，如图4所示。内部支撑槽钢与塔体之间亦通过橡胶垫隔离防止产生划痕。

吊装注意事项：吊装前仔细检查塔器，塔器表面不应有明显变形；碳钢部分裙座与塔体分开吊装，爬梯和平台附件在吊装完毕后安装；吊装采用拖盘吊装法；主吊和副吊应同时起吊，副吊采用吊带捆牢，吊装现场应采取措施防止夹具筋板割伤吊带，吊装过程中严禁主吊与副吊作用倒置。

图4 内部支撑结构Fig.4 Inner supporting structure

3 强度校核计算

本文仅对图2中的A-A、B-B和C-C三个危险截面进行强度校核计算。

3.1 校核A-A截面

上封头质量100 kg，其质心到A-A截面距离为5 500 mm。直径1 200 mm和厚度10 mm塔段质量800 kg，其质心到A-A截面距离为2 700 mm。因此，A-A截面受到弯矩大小为：

取不平衡系数为2，调整后A-A截面受到弯矩大小为5.42×107N·mm。

A-A抗弯截面系数为：

A-A弯曲应力为：

A-A截面校核合格。

3.2 校核B-B截面

上封头质量100 kg，其质心到B-B截面距离为7 800 mm。直径1 200 mm和厚度10 mm塔段质量800 kg，其质心到B-B截面距离为5 000 mm。直径1 200 mm和厚度10 mm塔段下端至B-B截面部分塔体质量为400 kg，该塔段质心到B-B截面距离为1 150 mm。因此，B-B截面受到弯矩大小为：

取不平衡系数为2，调整后B-B截面受到弯矩大小为1.048×108N·mm。

B-B抗弯截面系数为：

B-B弯曲应力为：

B-B截面校核合格。

3.3 校核C-C截面

B-B至C-C截面的塔体质量为650 kg，其质心到B-B截面的距离为1 850 mm。因此，C-C截面受到弯矩大小为：

C-C抗弯截面系数为：

C-C弯曲应力为：

C-C截面校核合格。

4 结论

钛制塔式容器的吊装不同于钢制塔器，应该正确地对吊装方案进行设计和校核计算，它关系到塔器吊装施工过程中施工人员和设备的安全。笔者结合设计体会和工程经验，给出了一种钛制塔式容器的吊装设计方案，并对相关危险截面的强度进行了校核计算。该塔式容器已经成功吊装完毕，说明吊装方案设计合理。为钛制塔式容器的吊装施工提供参考。

参考文献

[1]关则新.国内外大型石油化工设备吊装技术及装备的比较和分析[J].石油化工建设，2012，36（4）：51-55.

[2]王欣，高顺德.大型吊装技术与吊装用起重设备发展趋势[J].石油化工建设，2005，27（1）：58-62.

[3] 黄成云，朱冠旻，殷传仪.特高压黄河大跨越铁塔塔头吊装[J].电力建设，2008，29（5）：20-23.

[4]李胜利，陈昊.钛材及钛式容器的结构设计和制造[J].石油化工设计，2008，25（2）：1-5.

[5]刘利强，吕涛，肖云峰，等.大型萃取精馏塔吊装强度研究[J].化工机械，2014，41（2）：220-221.

[6]张弛群，叶日新.大型塔器吊装设计应注意的典型工程问题[J].化工设备与管道，2011，48（5）：7-9.

[7]刘利强，吕涛，肖云峰，等.塔器吊装方案分析设计[J].工业安全与环保，2014，40（9）：80-82.

中图分类号：TQ 053.5

文献标识码：A

文章编号：2095-817X（2016）02-0049-000

收稿日期：2015-08-26

作者简介：赵鹏（1984—），男，工程师，主要从事化工机械与设备设计工作。

Design of Hoist Scheme and Checking for Titanium Tower

Zhao Peng
（Zhejiang Titan Design & Engineering Co., Ltd, Hangzhou 310012）

Abstract:The hoist construction for titanium tower vessel is different from that for steel tower vessel. Combined with the design and engineering experiences, the hoist scheme of one titanium tower vessel in a project was presented in this article. The strength checking for the corresponding critical cross sections was done. The titanium tower vessel was then hoisted successfully, which proved that the hoist scheme is suitable, which can be referenced for later hoist construction for titanium tower vessel.

Keywords:titanium tower vessel; hoist; lifting lug; calculation and check