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下載手機(jī)APP 目前國內(nèi)煤化工行業(yè)迅速發(fā)展，裝置規(guī)模越來越大，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安裝難度不斷加大，特別是大型超重、超高設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)安裝不斷增加，加之國內(nèi)大型吊裝設(shè)備吊裝能力的局限，往往使設(shè)備整體吊裝方法受到限制。那么是否可以采用現(xiàn)場(chǎng)大型超重超高設(shè)備分段吊裝，空中組焊方式呢？這是目前大型裝置建設(shè)中超重超高設(shè)備吊裝所共同關(guān)注的話題。
2007 年，我公司承擔(dān)了兗礦煤業(yè)榆林能化有限公司首套60萬t/a甲醇項(xiàng)目的施工，其關(guān)鍵設(shè)備C1601甲醇吸收塔就屬于大型超高超重厚壁設(shè)備，為此我們對(duì)大型裝置建設(shè)中超重超高設(shè)備的分段吊裝、立式組裝技術(shù)進(jìn)行了探討。
兗礦煤業(yè)榆林能化有限公司60萬t/a甲醇項(xiàng)目是目前國內(nèi)啟動(dòng)的煤制甲醇單系列最大的生產(chǎn)裝置，關(guān)鍵設(shè)備 C1601 甲醇吸收塔（如圖 l 所示），高 79.527m , 空塔重734t，外徑為36 96mm，壁厚為：98mm，材質(zhì)：上部筒體 SA203GrD ，下部筒體 SA537 CL1 ，是整個(gè)裝置中最重的設(shè)備。 C -1601吸收塔訂貨合同規(guī)定：設(shè)備分為四段由制造廠在工廠預(yù)制，經(jīng)預(yù)組裝后運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，由設(shè)備制造廠在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地面水平組對(duì)焊接、無損探傷、熱處理及水壓試驗(yàn)等，設(shè)備制造廠在現(xiàn)場(chǎng)整體交貨，由施工單位整體吊裝。根據(jù)吊裝計(jì)算，整體吊裝就位，必須采用1600t以上的大型吊車，而安裝時(shí)國內(nèi)市場(chǎng)尚無此類吊車；采用門式液壓提升裝置或桅桿起吊，占用場(chǎng)地太大，受到施工場(chǎng)地及工期要求限制而無法實(shí)施。
方案分析
采用現(xiàn)場(chǎng)分段吊裝、立式組裝方案，主要包括筒體組對(duì)、焊接、無損檢測(cè)、熱處理、吊裝幾個(gè)環(huán)節(jié)，其中焊接過程和空中筒體組對(duì)是關(guān)鍵，現(xiàn)作如下分析：
3.1 SA203GrD 、SA537 CL1 鋼材焊接性能分析
SA203GrD材料相當(dāng)于國產(chǎn) 3.5Ni 鋼，屬于低合金鐵素體型低溫鋼。其最大碳當(dāng)量經(jīng)計(jì)算為 0.583 % ，其焊接性能比鉻鉬耐熱鋼好，但焊接時(shí)仍應(yīng)須注意防止發(fā)生冷裂紋，且由于 SA203GrD鋼含有3.5 ％的 Ni ，焊接時(shí)還要注意防止熱裂紋。
SA537 CL1材料全稱為 《 壓力容器用經(jīng)熱處理的碳錳硅鋼板 》 ，屬于低合金鐵素體型低溫鋼。其最大碳當(dāng)量小于0.57 % ，其焊接性能比鉻鉬耐熱鋼好，但焊接時(shí)仍應(yīng)須注意防止發(fā)生冷裂紋。
由于C-1601吸收塔設(shè)備壁厚較厚（98mm) ，焊接接頭剛性較大，焊前應(yīng)考慮預(yù)熱，焊后立即進(jìn)行后熱消氫處理，無損探傷合格后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。由于用于低溫工作狀態(tài)，焊接時(shí)應(yīng)考慮保證焊接接頭的低溫韌性，焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制焊接線能量，線能量不得超過20000J/cm
空中組對(duì)
空中組對(duì)對(duì)塔的質(zhì)量影響主要可以分為兩方面：一是塔體的幾何尺寸誤差，二是自然環(huán)境的影響。
(l) 徑向誤差，它將導(dǎo)致對(duì)口錯(cuò)邊，影響焊接質(zhì)量；同時(shí)，對(duì)塔整體的同軸度及塔體內(nèi)件造成影響。
(2) 周向誤差．它將導(dǎo)致管口方位的錯(cuò)位；從而影響到工藝配管；
(3) 軸向誤差，將影響塔體的垂直度，改變塔體受力狀況。
自然環(huán)境的影響，主要是高空風(fēng)載荷對(duì)組對(duì)和焊接質(zhì)量的影響；
采用徑向、周向定位裝置，保證對(duì)口錯(cuò)邊量；利用斜形鐵和吊車配合調(diào)正，保證每段的直線度和塔整體直線度；通過防風(fēng)措施，減少高空風(fēng)速對(duì)焊接質(zhì)量的影響；從而保證塔整體的組焊質(zhì)量。
C-1601吸收塔分段方案
2007年4月l日至3日，在南京舉辦了C-1601吸收段立式組裝方案論證會(huì)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)分段吊裝、空中組對(duì)、焊接、無損探傷、熱處理工藝進(jìn)行可行性論證。與會(huì)專家一致認(rèn)為，C-1601吸收塔采用現(xiàn)場(chǎng)分段吊裝、立式組裝方案可行，并建議分四段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)空中組焊，為現(xiàn)場(chǎng)組裝提供了技術(shù)支撐。制造廠按四段預(yù)制，下部筒體和封頭為第一段，材質(zhì)為 SA537 CLI ，總長(zhǎng)為加20.5m ，中下部筒體為第二段，材質(zhì)為SA537 CLI，總長(zhǎng)為 18.45m ，中上部筒體為第三段，材質(zhì)為 SA203 GRD，總長(zhǎng)為 18.98m ，上部筒體和封頭為第四段，材質(zhì)為 SA203 GRD，總長(zhǎng)為 21.579m 。
組裝程序：
C-1601吸收塔分四段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)空中組焊、最大重量189t ，經(jīng)計(jì)算主吊車選擇 1000履帶吊， 250t 履帶吊溜尾，組裝程序（見表 l ) :
l）將第一段吊裝到基礎(chǔ)上就位，并找正、找平固定。
2）進(jìn)行腳手架搭設(shè)，組裝第二段的組對(duì)平臺(tái)。
3）將第二段吊裝就位，并找正、找平、點(diǎn)固、焊接、探傷和熱處理；
4）重復(fù)上述步驟，把第三、四段塔體吊裝就位。
方案分析
采用現(xiàn)場(chǎng)分段吊裝、立式組裝方案，主要包括筒體組對(duì)、焊接、無損檢測(cè)、熱處理、吊裝幾個(gè)環(huán)節(jié)，其中焊接過程和空中筒體組對(duì)是關(guān)鍵，現(xiàn)作如下分析：
3.1 SA203GrD 、SA537 CL1 鋼材焊接性能分析
SA203GrD材料相當(dāng)于國產(chǎn) 3.5Ni 鋼，屬于低合金鐵素體型低溫鋼。其最大碳當(dāng)量經(jīng)計(jì)算為 0.583 % ，其焊接性能比鉻鉬耐熱鋼好，但焊接時(shí)仍應(yīng)須注意防止發(fā)生冷裂紋，且由于 SA203GrD鋼含有3.5 ％的 Ni ，焊接時(shí)還要注意防止熱裂紋。
SA537 CL1材料全稱為 《 壓力容器用經(jīng)熱處理的碳錳硅鋼板 》 ，屬于低合金鐵素體型低溫鋼。其最大碳當(dāng)量小于0.57 % ，其焊接性能比鉻鉬耐熱鋼好，但焊接時(shí)仍應(yīng)須注意防止發(fā)生冷裂紋。
由于C-1601吸收塔設(shè)備壁厚較厚（98mm) ，焊接接頭剛性較大，焊前應(yīng)考慮預(yù)熱，焊后立即進(jìn)行后熱消氫處理，無損探傷合格后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。由于用于低溫工作狀態(tài)，焊接時(shí)應(yīng)考慮保證焊接接頭的低溫韌性，焊接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制焊接線能量，線能量不得超過20000J/cm
空中組對(duì)
空中組對(duì)對(duì)塔的質(zhì)量影響主要可以分為兩方面：一是塔體的幾何尺寸誤差，二是自然環(huán)境的影響。
(l) 徑向誤差，它將導(dǎo)致對(duì)口錯(cuò)邊，影響焊接質(zhì)量；同時(shí)，對(duì)塔整體的同軸度及塔體內(nèi)件造成影響。
(2) 周向誤差．它將導(dǎo)致管口方位的錯(cuò)位；從而影響到工藝配管；
(3) 軸向誤差，將影響塔體的垂直度，改變塔體受力狀況。
自然環(huán)境的影響，主要是高空風(fēng)載荷對(duì)組對(duì)和焊接質(zhì)量的影響；
采用徑向、周向定位裝置，保證對(duì)口錯(cuò)邊量；利用斜形鐵和吊車配合調(diào)正，保證每段的直線度和塔整體直線度；通過防風(fēng)措施，減少高空風(fēng)速對(duì)焊接質(zhì)量的影響；從而保證塔整體的組焊質(zhì)量。
C-1601吸收塔分段方案
2007年4月l日至3日，在南京舉辦了C-1601吸收段立式組裝方案論證會(huì)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)分段吊裝、空中組對(duì)、焊接、無損探傷、熱處理工藝進(jìn)行可行性論證。與會(huì)專家一致認(rèn)為，C-1601吸收塔采用現(xiàn)場(chǎng)分段吊裝、立式組裝方案可行，并建議分四段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)空中組焊，為現(xiàn)場(chǎng)組裝提供了技術(shù)支撐。制造廠按四段預(yù)制，下部筒體和封頭為第一段，材質(zhì)為 SA537 CLI ，總長(zhǎng)為加20.5m ，中下部筒體為第二段，材質(zhì)為SA537 CLI，總長(zhǎng)為 18.45m ，中上部筒體為第三段，材質(zhì)為 SA203 GRD，總長(zhǎng)為 18.98m ，上部筒體和封頭為第四段，材質(zhì)為 SA203 GRD，總長(zhǎng)為 21.579m 。
組裝程序：
C-1601吸收塔分四段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)空中組焊、最大重量189t ，經(jīng)計(jì)算主吊車選擇 1000履帶吊， 250t 履帶吊溜尾，組裝程序（見表 l ) :
l）將第一段吊裝到基礎(chǔ)上就位，并找正、找平固定。
2）進(jìn)行腳手架搭設(shè)，組裝第二段的組對(duì)平臺(tái)。
3）將第二段吊裝就位，并找正、找平、點(diǎn)固、焊接、探傷和熱處理；
4）重復(fù)上述步驟，把第三、四段塔體吊裝就位。
分段吊裝、立式組裝過程控制
嚴(yán)格控制墊鐵質(zhì)量： ① 墊鐵材質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及設(shè)計(jì)要求 ② 墊鐵加工質(zhì)量符合規(guī)定要求 ③ 墊鐵放置數(shù)量符合規(guī)定要求。
下部第一段筒體吊裝到基礎(chǔ)后，進(jìn)行一次找正、找平，利用三臺(tái)互成 120℃的經(jīng)緯儀，檢驗(yàn)下部第一段筒體安裝的軸線垂直度及端面水平度、垂直度，嚴(yán)格控制下部第一段筒體軸線垂直度偏差不超過 5mm。
下部第二段筒體吊裝、接頭組對(duì)時(shí)，利用三臺(tái)互成120℃的經(jīng)緯儀，檢驗(yàn)下部第二段筒體安裝的軸線垂直度、同心度及端面水平度、垂直度，嚴(yán)格控制下部第一段筒體軸線垂直度偏差不超過5mm，同心度不超過土5mm ；并檢驗(yàn)焊接接頭組對(duì)質(zhì)量，接頭錯(cuò)邊量不得大于壁厚的 10 % ，且小于5mm。
上部第一段、第二段筒體吊裝、接頭組對(duì)時(shí)，按同樣方式嚴(yán)格控制安裝的軸線垂直度、同心度軸線垂直度、同心度和焊接接頭組對(duì)質(zhì)量，確保總體安裝質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。分段吊裝、立式組裝焊接過程中，嚴(yán)格控制焊接工藝，確保焊接操作過程中嚴(yán)格遵守焊接工藝紀(jì)律，嚴(yán)格按 《 焊接工藝卡 》 操作， 12 名焊工分兩班對(duì)稱、不間斷焊接，確保焊接質(zhì)量，焊后立即進(jìn)行消氫后熱處理，無損探傷合格后，即時(shí)進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理，焊后熱處理嚴(yán)格按 《 熱處理方案 》 和 《 熱處理工藝卡 》 進(jìn)行，并作好熱處理記錄和熱處理曲線圖。
C-1601甲醇吸收塔分段吊裝、立式組裝焊接完成后，利用三臺(tái)互成 120℃的經(jīng)緯儀檢驗(yàn)垂直度和軸線同心度，進(jìn)行二次找正，精找正后進(jìn)行二次灌漿。嚴(yán)格控制二次灌漿質(zhì)量。
在C-1601甲醇吸收塔分段吊裝、立式組裝焊接過程中，嚴(yán)格進(jìn)行基礎(chǔ)沉降觀測(cè)，安裝完成后、內(nèi)件安裝過程中、水壓試驗(yàn)時(shí)及水壓試驗(yàn)后均按規(guī)定進(jìn)行基礎(chǔ)沉降觀測(cè)。各次沉降觀測(cè)結(jié)果均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。
應(yīng)用效果
2 007年 7 月 28 日開始吊裝第一段，歷時(shí)一個(gè)月，C-1601甲醇吸收塔現(xiàn)場(chǎng)分段吊裝、立式組裝圓滿結(jié)束， 2007 年 9 月 26 日進(jìn)行了水壓試驗(yàn)，經(jīng)榆林技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局監(jiān)檢一次合格（見圖2 、圖3）。
質(zhì)量情況
根據(jù)塔設(shè)備制造、安裝技術(shù)要求和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)所有焊縫坡口進(jìn)行 100 ％磁粉探傷JB/ T4730MT-I合格。
A、B類焊縫（筒體、封頭）內(nèi)外表面進(jìn)行 100 ％磁粉探傷JB/ T4730MT-I合格，焊縫外觀質(zhì)量符合要求。
A、B類焊縫（筒體、封頭）100％射線探傷JB/ T4730MT-I合格。焊縫還進(jìn)行 20 % （包括所有的焊縫交叉部位）超聲波復(fù)驗(yàn)，JB/ T4730MT-I合格。射線探傷使用 Irl92 。焊接一次合格率為 100 ％。
塔體安裝垂直度公差為8mm，同心度偏差最大為 20mm
工期和效益
施工工期
若采用現(xiàn)場(chǎng)臥式組裝、整體吊裝的方案：從第一段塔體運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)開始，首先應(yīng)對(duì)組裝場(chǎng)地進(jìn)行硬化，臥置順序第一、二、三、四段塔體，組對(duì)焊接完畢后，進(jìn)行檢驗(yàn)、熱處理、水壓試驗(yàn)、整體吊裝，所耗費(fèi)工時(shí)在30~35個(gè)工作日；采用分段吊裝、立式組焊的方案：通過采用合理的腳手架搭設(shè)方案，只是在第一段吊裝就位后用2-3 天搭腳手架及操作平臺(tái)，第二段吊裝就位組焊完畢，可采用高空防風(fēng)與上行腳手架平臺(tái)相結(jié)合的焊口封閉作業(yè)區(qū)封閉作業(yè)，焊口施焊、檢驗(yàn)、熱處理與上行腳手架搭設(shè)同步施工，節(jié)省了作業(yè)時(shí)間，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明：該方案工期也較節(jié)省，比臥式組裝、整體吊裝可節(jié)省2~5d.
經(jīng)濟(jì)效益
采用現(xiàn)場(chǎng)臥式組裝、整體吊裝的方案，使用吊車：主吊機(jī)>=1600 t ，輔吊機(jī)500t ，塔體現(xiàn)場(chǎng)組焊場(chǎng)地需硬化處理，吊車站位需硬化處理，由于吊車噸位的增加，大型機(jī)具的進(jìn)退場(chǎng)費(fèi)和使用臺(tái)班費(fèi)加大，而采用分段吊裝、立式組裝施工方法與前方案相比增加了腳手架搭拆費(fèi)用，而節(jié)省了部分場(chǎng)地硬化費(fèi)，特別是節(jié)省了吊車的使用費(fèi)。詳見下表
嚴(yán)格控制墊鐵質(zhì)量： ① 墊鐵材質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及設(shè)計(jì)要求 ② 墊鐵加工質(zhì)量符合規(guī)定要求 ③ 墊鐵放置數(shù)量符合規(guī)定要求。
下部第一段筒體吊裝到基礎(chǔ)后，進(jìn)行一次找正、找平，利用三臺(tái)互成 120℃的經(jīng)緯儀，檢驗(yàn)下部第一段筒體安裝的軸線垂直度及端面水平度、垂直度，嚴(yán)格控制下部第一段筒體軸線垂直度偏差不超過 5mm。
下部第二段筒體吊裝、接頭組對(duì)時(shí)，利用三臺(tái)互成120℃的經(jīng)緯儀，檢驗(yàn)下部第二段筒體安裝的軸線垂直度、同心度及端面水平度、垂直度，嚴(yán)格控制下部第一段筒體軸線垂直度偏差不超過5mm，同心度不超過土5mm ；并檢驗(yàn)焊接接頭組對(duì)質(zhì)量，接頭錯(cuò)邊量不得大于壁厚的 10 % ，且小于5mm。
上部第一段、第二段筒體吊裝、接頭組對(duì)時(shí)，按同樣方式嚴(yán)格控制安裝的軸線垂直度、同心度軸線垂直度、同心度和焊接接頭組對(duì)質(zhì)量，確保總體安裝質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。分段吊裝、立式組裝焊接過程中，嚴(yán)格控制焊接工藝，確保焊接操作過程中嚴(yán)格遵守焊接工藝紀(jì)律，嚴(yán)格按 《 焊接工藝卡 》 操作， 12 名焊工分兩班對(duì)稱、不間斷焊接，確保焊接質(zhì)量，焊后立即進(jìn)行消氫后熱處理，無損探傷合格后，即時(shí)進(jìn)行焊后消除應(yīng)力熱處理，焊后熱處理嚴(yán)格按 《 熱處理方案 》 和 《 熱處理工藝卡 》 進(jìn)行，并作好熱處理記錄和熱處理曲線圖。
C-1601甲醇吸收塔分段吊裝、立式組裝焊接完成后，利用三臺(tái)互成 120℃的經(jīng)緯儀檢驗(yàn)垂直度和軸線同心度，進(jìn)行二次找正，精找正后進(jìn)行二次灌漿。嚴(yán)格控制二次灌漿質(zhì)量。
在C-1601甲醇吸收塔分段吊裝、立式組裝焊接過程中，嚴(yán)格進(jìn)行基礎(chǔ)沉降觀測(cè)，安裝完成后、內(nèi)件安裝過程中、水壓試驗(yàn)時(shí)及水壓試驗(yàn)后均按規(guī)定進(jìn)行基礎(chǔ)沉降觀測(cè)。各次沉降觀測(cè)結(jié)果均在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。
應(yīng)用效果
2 007年 7 月 28 日開始吊裝第一段，歷時(shí)一個(gè)月，C-1601甲醇吸收塔現(xiàn)場(chǎng)分段吊裝、立式組裝圓滿結(jié)束， 2007 年 9 月 26 日進(jìn)行了水壓試驗(yàn)，經(jīng)榆林技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局監(jiān)檢一次合格（見圖2 、圖3）。
質(zhì)量情況
根據(jù)塔設(shè)備制造、安裝技術(shù)要求和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)所有焊縫坡口進(jìn)行 100 ％磁粉探傷JB/ T4730MT-I合格。
A、B類焊縫（筒體、封頭）內(nèi)外表面進(jìn)行 100 ％磁粉探傷JB/ T4730MT-I合格，焊縫外觀質(zhì)量符合要求。
A、B類焊縫（筒體、封頭）100％射線探傷JB/ T4730MT-I合格。焊縫還進(jìn)行 20 % （包括所有的焊縫交叉部位）超聲波復(fù)驗(yàn)，JB/ T4730MT-I合格。射線探傷使用 Irl92 。焊接一次合格率為 100 ％。
塔體安裝垂直度公差為8mm，同心度偏差最大為 20mm
工期和效益
施工工期
若采用現(xiàn)場(chǎng)臥式組裝、整體吊裝的方案：從第一段塔體運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)開始，首先應(yīng)對(duì)組裝場(chǎng)地進(jìn)行硬化，臥置順序第一、二、三、四段塔體，組對(duì)焊接完畢后，進(jìn)行檢驗(yàn)、熱處理、水壓試驗(yàn)、整體吊裝，所耗費(fèi)工時(shí)在30~35個(gè)工作日；采用分段吊裝、立式組焊的方案：通過采用合理的腳手架搭設(shè)方案，只是在第一段吊裝就位后用2-3 天搭腳手架及操作平臺(tái)，第二段吊裝就位組焊完畢，可采用高空防風(fēng)與上行腳手架平臺(tái)相結(jié)合的焊口封閉作業(yè)區(qū)封閉作業(yè)，焊口施焊、檢驗(yàn)、熱處理與上行腳手架搭設(shè)同步施工，節(jié)省了作業(yè)時(shí)間，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明：該方案工期也較節(jié)省，比臥式組裝、整體吊裝可節(jié)省2~5d.
經(jīng)濟(jì)效益
采用現(xiàn)場(chǎng)臥式組裝、整體吊裝的方案，使用吊車：主吊機(jī)>=1600 t ，輔吊機(jī)500t ，塔體現(xiàn)場(chǎng)組焊場(chǎng)地需硬化處理，吊車站位需硬化處理，由于吊車噸位的增加，大型機(jī)具的進(jìn)退場(chǎng)費(fèi)和使用臺(tái)班費(fèi)加大，而采用分段吊裝、立式組裝施工方法與前方案相比增加了腳手架搭拆費(fèi)用，而節(jié)省了部分場(chǎng)地硬化費(fèi)，特別是節(jié)省了吊車的使用費(fèi)。詳見下表
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