急冷水塔的制作安装技术及质量检查要点

急冷水塔的制作安装技术及质量检查要点

作者：吕 娜

来源：《硅谷》2010年第05期

摘要: 主要通过对急冷水塔在现场制作安装的施工程序、施工方法等方面的描述,以及对关键技术的探讨,说明塔类设备在安装中的基本程序和应注意的问题。 关键词: 急冷水塔;设备安装;组焊;工程管理;质量检查

中图分类号:TU1文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0310116-02

乙烯装置是兰州石化年产60万吨乙烯改扩建工程的主要装置之一。本装置中直径在1800mm以上的大型塔类设备共有13台,急冷水塔下段最大直径为10500mm,作为在现场制作安装直径最大的塔,其制作安装过程对指导今后的现场制作安装设备具有普遍意义。 1 概述

1.1 急冷水塔的规格、组成部件 1.1.1 规格

急冷水塔(102-E)由中国寰球工程公司设计。本塔属于一类压力容器,制作及检验过程需要接受压力容器安全监督部门的监检。塔直径6500/10500mm,高36790mm,内装两层填料和45层塔釜隔板。设计温度155/-15℃,设计压力0.35MPa,材质16MnR,设备净重484.325吨,容积为2521m3。

由于本设备的直径大,吨位重,基于运输限制,因此进行现场制造。 1.1.2 组成部件

本塔分别由裙座、下封头、下筒体、锥形段、上筒体、上封头以及塔釜隔板、散装填料、分布管等几部分组成。

1.2 急冷水塔在装置中的作用

急冷水塔在装置中具有冷却裂解气,将裂解气中的急冷油和急冷水分离的作用。

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来自急冷油塔(101E)塔顶的裂解气体进入急冷水塔(102E)塔中下部后,裂解气在急冷水塔内直接与塔中部和顶部的循环急冷水接触冷却到35℃,经冷却后的裂解气由塔顶进入裂解气压缩机的一级吸入罐(201F),然后进入裂解气压缩机(201J)进行压缩。从塔釜隔板分离出来的循环急冷水经过热量回收再经冷却器冷却后,分别进入急冷水塔的中部和顶部的分布管。从裂解气中冷却冷凝下来的大部分急冷油送急冷油塔作回流喷淋用,其余部分作为馏出物气提塔(103-E)的进料。

1.3 急冷水塔的安装特点

急冷水塔最大的安装特点在于:裙座和筒体的安装采用倒装法组对,正装法吊装。顾名思义,此方法的组对顺序与一般塔体的组队顺序相反,先组对上一带板,组对好之后,利用机械器具将其提升,再组对下一带板。此方法在现场的实际操作中,具有十分明显的优点,减少了高空作业,降低了安全风险,提高了工人的工作效率。

2 关键施工的操作顺序、技术要点及质量要求 2.1 壁板的制作(技术要点及质量要求) 2.1.1 排版

首先根据板材规格(长度和宽度)及设计的管口方位图绘制排版图。 1)排版时接管开孔应尽量避开焊缝。

2)排版时要注意在组对焊接环焊缝时,不应采用十字缝。另外相临筒节的纵焊缝距离或封头拼接纵焊缝与相临筒节纵焊缝的距离应大于3倍壁厚,且不小于100mm。 2.1.2 号料

板材进入现场经检验合格后方可进行号料,号料按排版图和工艺卡进行,号料时应画出检查线,中心线,外轮廓线。检查线距切割线边50mm,并进行标记移植,内容包括:材质,规格,排版编号。现场施工采用勾股定理计算出板材的对角线长,再根据经计算得到的对角线长,进行板材的划线和下料,或在一个角划出直角线,使其相临边互成垂直,对边相互平行。板材切割后成为一个标准的长方形,而不是平行四边形。 2.1.3 下料

为保证下料精度,宜采用二次下料法。一次切割时对板材几何尺寸预留一定余量,二次切割采用半自动切割机进行下料切割,切割机沿切割线进行切割,并切割出坡口角度来。 2.1.4 筒体滚圆

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筒体滚圆在W11SNC-30*2500NC控制上辊水平可调试三辊卷板机上进行。滚板在以前的施工中,往往不能保证板材前端一次成型,而要利用重锤敲打使其达到弯曲度。本次采用的卷板机同时具备预弯及卷圆功能,因为上辊可水平调节,不需另加压力机等设备,可一次上料,不需要打头就可完成板材两端部的预弯及成形弯曲。其工作原理为旋转式弯曲变形。它的主要结构有主传动装置、下辊和上辊移动装置等,通过调整上辊的上升、下降程度,而达到所需要的弧面半径大小。上辊的下降程度大,弧面的半径小一些,反之亦然。

1)首先要在平台板上放样,做成弦长为1500mm、2000mm的筒体内圆样板。滚制长板时滚床两边要放置滚床架,用吊车配合,并不断用弧长为2000mm的样板进行检查,间隙不得大于3mm。

2)滚板机必须干净,随时要清除锈层及坚硬颗粒,钢板上的毛刺、棱角应先磨光。

3)滚圆后壁板应立放,运输时应平放在圆弧胎具上,不应在地上拖动,并检查标识是否清晰。 2.2 下封头的组对、验收 2.2.1 技术要点

首先在组装钢平台上划出组装基准圆(必须考虑焊接收缩量),将基准圆按照封头瓣数(14)等分,至少在距等分线两侧约100mm处各设置一块定位板。在基准圆内设置胎具,利用工具卡使瓣片按顺序紧靠定位板和胎具。反复测量直径偏差和上口水平,调整合格后,内外用龙门卡具卡死,并定位焊。再测量直径和水平,合格后在用同样的方法组对极带瓣片。用样板测量,用卡具固定。

下封头制作好后,要加米字支撑,防止吊装时变形,并在封头内焊四个吊耳,以便用吊车吊装就位。下封头与裙座组对时,要确保封头上口的水平度和封头圆弧面与裙座内圆均匀接触。 2.2.2 下封头组对后的质量验收

瓣片在钢平台上组焊成封头后,应对每道焊口进行检查,要求其允许偏差为:对接焊缝错边量b≤3mm,端口不圆度≤6,端口周长±6。

焊接下封头与裙座的环焊缝,必须采用对称、分段、倒退法焊接。环焊缝的高度必须符合设计要求,且不得有咬边、鸟肉等缺陷。因为塔体的全部重量都靠这条焊缝来承担,并且受剪切力。

3 裙座的组对 3.1 施工程序及方法

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裙座段施工采用倒装法,也称机械提升组装法。即先组对最上面一带板,利用提升工具将其提升,然后依次组对下一带板和再下一带板。裙座段共有三带板。

1)组装前,先在底圈板上划基准圆(同样要求考虑焊缝焊接收缩量)。吊装裙座段最上面一带板(A1-3),A1-3由四块圆弧壁板组成,依次组前三个立焊缝,保留第四个立缝不定位焊,留出这个活口进行找圆,找圆过程中利用重锤敲打定位卡具与壁板间的楔子来调整壁板的对口间隙、错边量和圆度,调整好之后,要反复测量壁板的垂直度和不圆度,符合要求后,最后组焊活口。 2)设置机械提升工具。内设槽钢([28)涨圈,一是可以控制圆度,二是作为吊装扁担使用。在涨圈上焊接吊耳10对,涨圈间用千斤顶顶紧连接,将涨圈上下用卡板点焊到A1-3壁板上。在A1-3围成的圆圈内铺设10根枕木,枕木表面垫设垫铁保证表面平整,在枕木垫铁上依次吊装设立10根吊装柱,立柱上挂倒链,将倒链吊钩挂到涨圈的吊耳上。然后将10根柱之间和柱头与中心柱之间全连接起来,形成一个伞状。

图1裙座组装

1:连接角钢∠70;2:吊装柱108×2.5米/10根;3:筒节A1-3;4:吊装斤不落5t-5个;5:筒节A1-2;6:涨圈I300,3根;7:定位角钢∠50; 8:卡具;9:底板;10:垫铁;11:基础;12:地脚螺栓

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3)将组焊合格的A1-3提升,组装焊接A1-2。A1-2段分四片吊装到底板上(套在A1-3段的外层),先焊接三个立焊缝,保留一个活口不焊。此时同时拉10根倒链提升A1-3段,将A1-3提升到A1-2段之上后,组装焊接A1-2涨圈,将涨圈与A1-2段壁板点焊上之后,A1-2段开始找圆。利用龙门卡将上下两筒节组对在一起,同时调整间隙及棱角E、错边量,找圆完成后焊接最后一道立焊缝,最后焊接A1-2和A1-3段间的环焊缝。 4)提升A1-2,重复3步骤安装A1-1段。

5)对裙座筒体进行找圆、找垂直,然后找正组对裙座与底圈板,合格后再组对上环板与裙座壁板,同时将立筋板组对好,并检查调整合格。

6)焊接裙座筒体与底圈板、上环板、立筋板的角焊缝。 7)再次复查裙座的圆度和上口水平度,合格后才能吊装下封头。 3.2 技术要求

裙座的中心线应与塔体和底圈圆中心线相重合,其允许偏差为±5。

裙座与封头相接处,如遇到封头拼接焊缝时,应在裙座上开出豁口,此处与封头不焊。 裙座壁板应垂直于底座圈板。 4 筒体的组对

筒体采用倒装法制作,正装法吊装。筒体的组对制作在组装平台上进行。制作方法与裙座类似。筒体现场组焊时,其对接焊缝的错边量应符合下列规定: 当两板厚度相同时,错边量b≤10%壁厚。

当两板厚度不等时,错边量b≤10%较薄板厚度,且不大于6mm。

对接焊缝处形成的棱角E应小于或等于壁厚的10%加2mm,用长度不小于300mm的检查尺检查。

5 锥形段验收、组对、缺陷处理、焊接

塔体从DN10500过渡到DN6500,中间有一段为锥形段。锥形段是整个塔组对安装过程的重点和难点。组装瓣数多,形状多异,这些都给组对带来了难度。整个锥形段分3带板,从下至上分别由16、7、12块瓣片组成。由于制作厂家的板材压制不太规矩,每片的中间弧度小,两端弧度大,组对出来呈南瓜片装,一度导致现场组对困难,对口错边量过大,不圆度超标。后经过多方协

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商,如果返回制造厂返修,会耽误很多工期。后在现场由有经验的技术工人把关,利用龙门卡和楔子不断调整,最终攻克了这一技术难题。将三带板全部组对成一个整体后,又反复测量锥形段的直径偏差、不圆度、上口水平度,完全合格后,才能进行定位焊和焊接。

参考文献:

[1]化工机器安装工程施工及验收规范(通用规定)HGJ 203-83. [2]压力容器用钢板GB6654-1998.

[3]乙烯装置急冷区急冷油塔(101-E)、急冷水塔(102-E)施工方案.