王傳欽，胡慧敏，王寶生，李玉杰

(中國石化中原油田分公司石油化工總廠，河南濮陽 457165)

中國石化中原油田分公司石油化工總廠氣分裝置改造為就地改造項目，將處理能力從現(xiàn)有的8萬t/a提高至12萬t/a，年增產(chǎn)丙烯1萬余噸，本次改造施工的難點是兩座丙烯塔的吊裝及空中組焊。兩座丙烯塔單塔高60余米，重近170 t，且現(xiàn)場空間狹窄，如此高、重的設(shè)備安裝在中原油田本部基地還是第一次。項目部組織監(jiān)理和施工單位，通過制定周密的吊裝施工方案，嚴格的現(xiàn)場監(jiān)管，實現(xiàn)了安全，優(yōu)質(zhì)按計劃完成了吊裝施工。

1 主要工作量

粗丙烯塔C－003、精丙烯塔C－004，塔直徑2.4 m，最高63.764 m，設(shè)備本體最重108.55 t，加上平臺、塔內(nèi)件及附塔管線，單塔總重近170 t，且現(xiàn)場場地狹小，不具備整體吊裝條件，因此本次施工采取分段吊裝、空中組焊的方案進行施工，采用LR1400/2400 t履帶吊車進行主吊，120 t吊車溜尾，每節(jié)吊裝時先吊裝C－003再吊裝C－004，依次完成整座塔的吊裝及組焊。

塔的基本參數(shù)見表1。

表1 塔的基本參數(shù)

2 吊裝地點

吊裝地點位于石油化工總廠氣聚車間氣分裝置區(qū)西側(cè)，北側(cè)為聚合廠房，南側(cè)有工藝管廊，東側(cè)是原氣分裝置，吊裝現(xiàn)場比較狹小。

3 吊裝參數(shù)計算及選擇

3.1 吊裝荷載計算

吊裝荷載=起重物質(zhì)量+吊鉤吊具質(zhì)量+動荷載+風荷載，計算情況見表2。

表2 吊裝荷載

3.2 最小吊裝半徑計算

LR1400/2400 t履帶式起重機在桿長77 m時的最小回轉(zhuǎn)半徑為11 m，塔本體半徑1.224 m，塔平臺寬度最外側(cè)至塔中心2.4 m。

最小吊裝半徑=吊車最小回轉(zhuǎn)半徑+吊裝物水平半徑+吊裝操作水平安全間距=11+2.4+0.5=13.9 m

根據(jù)現(xiàn)場情況，經(jīng)計算確定兩座塔的起吊半徑為:C－003為16 m;C－004為14 m。

3.3 最小起吊高度計算

塔聯(lián)合基礎(chǔ)離地面高200 mm，地腳螺栓伸出基礎(chǔ)高700 mm，底部最低一段塔體標高20.525 m，平衡梁至吊耳索具長1.0 m，平衡梁至吊鉤高度2.25 m，吊鉤至鵝頭按mm計算，吊裝操作垂直安全距離按200 mm計算。

最小起吊高度=基礎(chǔ)螺栓頂部垂直高度+起重物底部到吊耳垂直高度+索具垂直長度+吊鉤至鵝頭高度+吊裝操作垂直安全距離

=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 鋼絲繩直徑的選擇

3.4.1 主吊鋼絲繩直徑的選擇

根據(jù)塔分段情況，最重的一段為C003粗丙烯塔的第一段，分段長度為24.030 m，質(zhì)量為69.17 t，主鋼絲繩采用兩根雙股。由鋼絲繩選用公式:

P=Q/(n × cosα)

依據(jù)GB/T8918－1996，選用Ф52－6×37+FC－1570破斷拉力為:1250 kN﹥1217.56 kN，所以吊裝用的主鋼絲繩采用Ф52－6×37+FC－1570鋼絲繩共計2根。

3.4.2 鋼絲繩長短的選擇

由于設(shè)備為圓形構(gòu)件，直徑2.4 m，避免鋼絲繩受損及鋼絲繩破壞組對坡口，采用成品100 t平衡梁進行吊裝，按照吊裝角度60°計算，鋼絲繩的長度及卸扣如下:平衡梁上部單根鋼絲繩長:2.6/2/cosα=2.6 m，單根雙股鋼絲繩長5.2 m。

平衡梁下部單根鋼絲繩長:依據(jù)吊耳位置，取3.5 m。

卸扣選擇:按照GB10603－89，采用大型索具卸扣，依據(jù)設(shè)備重量選擇600 kN卸扣。

3.5 吊車選型

根據(jù)塔的分段情況、最大質(zhì)量和最大起吊高度、工作半徑等參數(shù)，主吊采用采用LR1400/2400 t履帶吊車。

表4 吊裝參數(shù)

3.6 吊耳的選擇

根據(jù)設(shè)備吊裝件的質(zhì)量和規(guī)格，吊耳選用參照SH3515－2003《大型設(shè)備吊裝工程施工工藝標準》及《工程建設(shè)安裝工程起重施工規(guī)范》HG20201－2000執(zhí)行。按最重C－003塔第一段為例進行計算選擇。主吊吊耳按設(shè)計重力600 kN選擇，輔吊吊耳按400 kN選擇。

3.6.1 吊耳的型式

主輔吊耳均采用管軸式吊耳。

3.6.2 吊耳位置

距筒體現(xiàn)場組對環(huán)焊縫及封頭環(huán)焊縫以下0.6 m、在90°和270°對吊裝無影響的位置對稱焊接主吊吊耳。輔吊吊耳焊于裙座地腳螺栓筋板以上位置。

4 施工難點分析

兩座塔本身質(zhì)量大，高度較高，根據(jù)現(xiàn)場勘測現(xiàn)場和技術(shù)論證，現(xiàn)場不具備整體吊裝和兩段吊裝條件，需采用三段空中組對焊接吊裝方案，相對而言，空中組對質(zhì)量控制難度較大，安全風險較大。

現(xiàn)場東側(cè)緊鄰丙烯塔及管廓，南側(cè)緊鄰管廊，均處于生產(chǎn)運行狀態(tài)，而新建兩座塔需在空中組焊，飛落的電火花存在安全隱患。

吊裝采用400 t履帶吊主吊和120 t汽車吊溜尾，指揮難度大。

5 施工準備

5.1 吊裝方案編制審核

組織施工單位、監(jiān)理單位、相關(guān)業(yè)務(wù)部門對吊裝方案進行認真審核，確保方案詳實、可行。

5.2 人員準備

施工人員在施工前接受技術(shù)和安全交底，充分了解施工內(nèi)容，明確設(shè)備結(jié)構(gòu)特點及內(nèi)件安裝的特殊要求、安全注意事項。

明確吊裝作業(yè)總指揮(吊裝指揮由有實踐經(jīng)驗、技術(shù)水平較高、組織能力較強的人擔任)、指令信號(哨聲、旗語、手勢等)并提前進行交底，統(tǒng)一指揮，參戰(zhàn)人員令行禁止、配合默契、步調(diào)一致，嚴格執(zhí)行起重施工技術(shù)文件的規(guī)定。

參加起重施工的作業(yè)人員，均取得特種設(shè)備作業(yè)人員資格證和特種作業(yè)人員資格證。

5.3 設(shè)備生產(chǎn)廠內(nèi)驗收

塔體符合設(shè)計要求，備件齊全，并附有出廠合格證明書、竣工圖等技術(shù)文件。

核對安裝基準標示清晰。

塔體分段與排板圖一致，各段中心線標示，標記均正確;分段處的圓度設(shè)備筒體的凹凸處平滑過渡，分段處采用十字頂桿進行加固。

筒體端口的坡口尺寸符合焊接工藝文件規(guī)定，并清除熔渣、氧化皮等，表面平整，沒有有裂紋、分層、夾渣等缺陷。

5.4 基礎(chǔ)驗收

安裝前對塔聯(lián)合基礎(chǔ)的定位軸線、基礎(chǔ)軸線和標高、地腳螺栓位置等進行檢查，并進行基礎(chǔ)檢測和辦理交接手續(xù)。

將基礎(chǔ)表面清理干凈，并將墊鐵位置基礎(chǔ)頂面鏟平，確保墊鐵與基礎(chǔ)接觸面積。

5.5 現(xiàn)場地基處理

為保證吊裝作業(yè)安全，履帶吊車及設(shè)備擺放區(qū)域進行了地基處理，先將土地夯實，上墊30 cm石子，最上部鋪滿管排。

5.6 臨時支座的制作安裝

為了更好地保護設(shè)備和方便平臺安裝，制作了6個臨時支座將設(shè)備支撐住。支座采用H型鋼制作，設(shè)備支座尺寸為3500 mm×1500 mm×1400 mm。

臨時支座的安裝準備用三個臨時支座支撐筒體，每個支座下面墊一塊3000 mm×3000 mm×30 mm鋼板，以免支座沉降。

5.7 塔懸臂梁、平臺、部分配管安裝

為減少高空作業(yè)，降低施工難度，增加施工安全系數(shù)和提高勞動效率，在有效工期內(nèi)完成任務(wù)，在不影響吊裝的前提下將平臺及部分附塔管線在塔吊裝前安裝完畢。每節(jié)塔拉運到現(xiàn)場，擺放到臨時支座上，采用枕木及鍥鐵等固定牢固后，進行塔的平臺及附塔管線的安裝。需進行無損檢測的管線焊縫，在預(yù)制完畢后應(yīng)進行檢測，合格后再進行附塔安裝。

6 吊裝

6.1 吊裝順序

根據(jù)現(xiàn)場情況確定吊裝順序為:C003下段→C004下段→C003中段→C003上段→C004中段→C004上段。

6.2 吊前準備

起重吊車就位，依平面圖位置就位，就位后測量吊車位置，在要求回轉(zhuǎn)半徑之內(nèi);墊鐵安裝;落實輔助機具及設(shè)備材料;檢查鋼絲繩;對塔垂直度進行觀測的經(jīng)緯儀和塔標高測量的水準儀就位;塔體上、下兩端的中心線標尺已貼到位，并黏貼牢固;在塔筒體的上口處內(nèi)外分別均勻布置6塊組對限位板;限位板斜邊角度75°;吊裝作業(yè)范圍內(nèi)的非施工人員已清離現(xiàn)場，各項安全措施和責任人員已落實到位。

6.3 試吊

吊起塔體離地面200～300 mm進行全面檢查包括吊繩、吊具及吊車等，吊車司機檢查吊車工作狀況，保證各部位安全無誤，試吊時間10 min。并且將情況用手勢或信號報告給起重指揮。

6.4 吊裝

緩慢起吊，按起重工手勢或信號操作吊車，起吊過程中設(shè)專人監(jiān)視吊繩的垂直情況，及時用信號傳給起重指揮。

抬尾吊車隨著主吊點升高把尾端漸向塔基礎(chǔ)方向送進，在送進過程中底部起吊高度200～300 mm，待塔體基本垂直，該吊車無荷載后退出。

6.5 就位

就位前在基礎(chǔ)相應(yīng)位置放置枕木高于地腳螺栓，以防就位時損壞;并在塔裙座底板上焊接三根長1 m的扳杠，以便用來控制塔的下落方位。

將塔體緩慢抬高至基礎(chǔ)上高出基礎(chǔ)地腳螺栓200～300 mm，抽出枕木。

將塔體緩慢下降，同時基本對正基礎(chǔ)中心及預(yù)埋地腳螺栓，在距塔底約60 mm停止。

按圖紙再次校對核實塔體附件方向無誤后，校正塔底裙座上的螺栓孔對中于基礎(chǔ)上地腳螺栓，直到每個螺栓孔垂直于螺栓，保證垂直下降都不碰及地腳螺栓。

主吊緩放塔體就位。塔垂直度找正。

7 塔體組對

7.1 兩段組對前搭設(shè)臨時作業(yè)平臺

臨時作業(yè)平臺采用環(huán)形封閉式平臺，勞動保護安裝高度為3 m高，防護欄桿應(yīng)焊接牢固，整圈采用彩鋼瓦進行硬防護，平臺與塔壁之間的空隙采用5 mm厚鋼板密封，防止組焊過程電火花飛濺等飛落，發(fā)生火災(zāi)。

7.2 組對

吊裝就位后用兩臺經(jīng)緯儀測量控制吊裝段塔體垂直度。調(diào)整垂直度的過程中應(yīng)進入塔內(nèi)測量塔盤支撐圈的水平度，塔盤水平度為3 mm。吊裝段底部分設(shè)四根晃繩以便就位穩(wěn)定調(diào)整操作安全，就位找正后先進行點焊固定。電焊固定后用工字鋼做對稱穩(wěn)定加固防止由于焊接過程通體強度降低造成筒體焊接受壓變形，焊縫檢測合格后方可拆除加固設(shè)施。組對符合要求后進行定位焊，焊接采用對稱、分段、間隔斷續(xù)等防變形焊接措施，焊縫完成三分之二厚度以后方可去掉大鉤撤離吊車。

8 焊接

本工程塔體材質(zhì)為碳鋼(Q345R)依據(jù)焊接工藝評定采用:20BⅡ－D－15，采用手工電弧焊。

焊接工藝流程:施工準備→圖紙會審→焊接工藝評定→焊工資格評定及考試→焊前準備→定位板(8塊)焊接及檢查組→空中吊裝組對→點固焊→打底焊→填充焊→蓋面焊→外觀檢查→無損檢測→焊縫返修→外觀檢查

9 吊裝過程中出現(xiàn)的主要問題及處理

9.1 筒體變形

在C003第三段與下段組焊時，發(fā)現(xiàn)下半段橢圓度超標，分析可能是吊裝時產(chǎn)生擠壓力所致(盡管采取了十字支撐，但由于下段塔較重)，后通過采取塔內(nèi)千斤頂逐步微調(diào)，將橢圓度控制在標準范圍之內(nèi)。

9.2 焊接缺陷

由于C003在第二段與下段焊接時適逢下雨，防護措施不到位，造成焊縫經(jīng)無損檢測發(fā)現(xiàn)有兩處氣泡，經(jīng)修整處理后合格。

9.3 地下新鮮水線泄漏

在吊裝C003一段后發(fā)現(xiàn)場內(nèi)有水流出，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是地下新鮮水管線由于起重壓壞，為保證地基不下沉，采取停用本區(qū)域新鮮水措施，保證了吊裝安全順利進行。

9.4 塔最上部保溫釘清除

C003吊上部第三段時，由于原塔頂保溫釘未及時割除，造成吊繩掛在保溫釘上，現(xiàn)場放下后進行清除。

10 結(jié)束語

石油化工總廠兩座丙烯塔安全優(yōu)質(zhì)按照吊裝完成，為整個改造工程按時完成并實現(xiàn)開車一次成功打下了堅實的基礎(chǔ)，也為今后裝置改擴建大件吊裝積累了經(jīng)驗。