CN113814676A

CN113814676A - 一种大直径塔设备制造工法

Info

Publication number: CN113814676A
Application number: CN202111327429.8A
Authority: CN
Inventors: 康鸿雁; 孙海疆; 耿焕然
Original assignee: BEIJING YANHUA CONSTRUCTION ENGINEERING CO LTD
Current assignee: BEIJING YANHUA CONSTRUCTION ENGINEERING CO LTD
Priority date: 2021-11-10
Filing date: 2021-11-10
Publication date: 2021-12-21
Anticipated expiration: 2041-11-10
Also published as: CN113814676B

Abstract

本发明提供一种大直径塔设备制造工法。大直径塔设备制造工法，包括如下步骤：技术准备→材料检验→筒体的制作→塔段预拼装及内件、开孔划线→塔体加强圈及塔内一次件组焊→防腐→运输→卧式安装塔内二次件及塔体梯子平台→塔体吊装就位及焊接→无损检测及水压试验→塔盘安装及防腐施工。本发明提供的大直径塔设备制造工法能充分利用厂内完善的配套设施和大型自动设备等有利条件，同时展开多个作业面，这样既保证安全、安装以及焊接质量，缩短安装工期，又可大大节约安装现场人工及机械台班，还可降低塔体加固和运输费用。

Description

一种大直径塔设备制造工法

技术领域

本发明涉及大直径塔制造技术领域，尤其涉及一种大直径塔设备制造工法。

背景技术

100万吨/年乙烯及配套项目中的丁二烯装置中的五台大直径塔器制造工作，是装置的核心设备，其特点主要是直径大且高度高，塔体椭圆度及塔盘水平度的要求非常高，以往都是在塔体安装就位后组焊塔盘支撑圈、降液板连接板等塔内一次固定件，这使得安装现场工作量大幅增加，限于安装现场施工条件以及立式安装塔内一次固定件交叉作业面较多等不利因素，施工安全风险增大的同时也大大降低了工作效率。

因此，有必要提供一种大直径塔设备制造工法解决上述技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种大直径塔设备制造工法能充分利用厂内完善的配套设施和大型自动设备等有利条件，同时展开多个作业面，既保证安全、安装以及焊接质量，缩短安装工期，又可大大节约安装现场人工及机械台班，还可降低塔体加固和运输费用。

为解决上述技术问题，本发明提供的大直径塔设备制造工法，包括如下工艺：

A、技术准备：

a、根据实际情况确定施工方法和塔段在厂房内的预制深度，编制具体的施工方案；

b、对施工作业人员进行施工方案交底，落实施工机具，对特种作业人员进行施工前的资格确认；

c、根据情况编制塔体排板图；

d、根据施工方案、塔体排板图画出分段施工图；

f、规划厂房，绘制流水线作业平面布置图；

B、材料检验：

a、对材料进行检验或复验；

C、筒体的制作：

a、下料和坡口加工

待材料检验或复验合格后，先做好材料标记移植，经检査确认后才准下料；

根据材料材质、规格及设备加工能力，选用数控切割机或半自动小车进行下料；

坡口加工：采用火焰切割，对于不锈钢及不锈钢复合钢板可用刨边机加工；

b、钢板拼接

按照排板图将单圈筒体上的2-3张板拼接为满足展开尺寸的一整张板，釆用埋弧自动焊进行焊接；

c、筒体滚圆

将拼接好的板材吊到滚板机上进行滚圆；

d、环缝组对

单圈筒节经检查合格后，根据排板图将单圈筒节立置组对成小段；

D、塔段预拼装及内件、开孔划线：

a、按照排板图上的组对关系，对两段塔体进行预拼装；

调整塔段水平度，找出基准圆，以此圆为测量基准，对塔段上的塔内一次固定件及开孔位置划线；

划线完毕后，打开预拼装，并依次拼装塔体的各段；

E、塔体加强圈及塔内一次件组焊：

a、组焊塔体加强圈；

b、筒体加强圈组焊完毕后，拆掉筒体内部支撑，组焊塔内一次固定件；

F、防腐：

a、组焊完塔内一次固定件经检查合格后，对塔体进行防腐施工，施工过程中控制塔体表面除锈质量，以免因除锈不彻底而导致油漆剥落；

G、运输：

a、依次将塔段运至安装现场，塔体加强圈和塔内一次固定件已焊接完毕，对塔体起到了加固作用，在运输时，塔体内可不再进行加固；

H、卧式安装塔内二次件及塔体梯子平台

a、塔体运至安装现场后，卧式放置在用支座支起来的滚轮胎上，安装塔内二次件及塔体梯子平台；

I、塔体吊装就位及焊接：

a、将第一段塔体吊至提前铺设好的基础上，测量塔体垂直度及塔盘支撑圈水平度，用斜垫铁对其找正；

b、吊装组对剩余各塔段，测量塔体垂直度，依次焊接整条环缝；

J、无损检测及水压试验：

a、对塔体环缝进行无损检测，整塔检测合格，方可对塔体进行水压试验；

K、塔盘安装及防腐施工：

a、水压试验后，塔体经检查合格，可对塔盘进行安装；同时对现场组对的焊缝及原防腐过的塔体表面油漆缺损处进行防腐施工。

优选的，在所述步骤C的步骤c中当整圈板滚至两端合拢时，先对合口焊缝进行焊接，然后将整圈筒节在滚板机上找圆。

优选的，在所述步骤C的步骤d中严格控制环缝错边量及筒体直线度，以保证塔体整体组焊时的组焊质量。

优选的，在所述步骤C的步骤d中对环缝进行加固焊后，将小段卧式放置在带驱动的滚轮胎上，用相配套的埋弧自动焊大臂进行环缝焊接并对焊缝进行无损检测。

优选的，对于单圈筒体的合口焊缝进行100％超声检测，以保证施工质量。

优选的，所述埋弧自动焊大臂能在周向旋转具有长铜管焊头。

优选的，在所述步骤D的步骤a中塔段拼装过程，在塔体四条心线位置测量塔体直线度，使塔体直线度在允许范围内，并沿拼装环焊缝在四条心线位置，向焊缝两侧各返100mm打洋冲作为安装组对标记。

优选的，在步骤E的步骤b中，焊接时釆用分段对称跳焊焊接，用于防止焊接变形，保证焊接质量。

优选的，在步骤I的步骤b中吊装组对第二段塔体时，应先保证有一条心线与第一段塔体相应心线对正，用卡板固定，再找另一条心线与第一段塔体相应心线对正，使上下两段筒体的四条心线相应对正，用龙门卡具调整组对间隙，使各条心线上预拼装时所打洋冲之间的距离等于200mm。

与相关技术相比较，本发明提供的大直径塔设备制造工法具有如下有益效果：

(1)、本发明与在厂房内只组焊分段塔体筒节，对每段筒节进行加固后运到安装现场再立式组焊塔内一次固定件的传统方法相比，能充分利用厂内完善的配套设施和大型自动设备等有利条件，同时展开多个作业面，这样既保证安全、安装以及焊接质量，缩短安装工期，又可大大节约安装现场人工及机械台班，还可降低塔体加固和运输费用。

(2)、滚板过程中省去了繁杂的压头工序，使滚板效率大幅提高。

(3)、在预制阶段釆用塔体分段卧式安装塔内一次固定件，并且在塔盘支撑圈、降液板的焊接中用运埋弧自动焊大臂焊接，在安装质量符合各项技术要求的同时，生产效率大幅提高。

附图说明

图1为塔段预制工艺流程示意图；

图2为塔体现场组焊工艺流程示意图；

图3为塔体小段组对示意图；

图4为运输吊装段组对示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请结合参阅图1-4，在本发明的实施例中，大直径塔设备制造工法包括：

一、技术准备:

1、根据设备规格、运输条件(道路情况、运输参数)、厂房条件及现有机具设备和施工人员，确定施工方法和塔段在厂房内的预制深度，编制具体的施工方案。

2、对施工作业人员进行施工方案交底，落实施工机具，对特种作业人员进行施工前的资格确认。

3、根据板材尺寸和塔体尺寸及施工方案以最少焊缝长度和材料节约为排板原则编制塔体排板图。

4、根据施工方案、塔体排板图画出分段施工图，应标明该段塔体的开孔方位、内件位置等，分段施工图作为施工班组的施工用图。

5、规划厂房，绘制流水线作业平面布置图。

二、材料检验

材料到货后，由材料责任工程师组织按标准规范及设计文件技术要求进行进货检验或复验。包括板材、管材、锻件及其它构配件等。

三、筒体的制作：

1、下料和坡口加工

待材料检验或复验合格后，先做好材料标记移植，经检査确认后才准下料。下料过程中严格控制最大偏差在允许范围内。

根据材料材质、规格及设备加工能力，一般选用数控切割机或半自动小车进行下料。

坡口加工：一般用火焰切割，对于不锈钢及不锈钢复合钢板可用刨边机加工。

2、钢板拼接

按照排板图将单圈筒体上的2-3张板拼接为满足展开尺寸的一整张板，釆用埋弧自动焊进行焊接。

3、筒体滚圆

将拼接好的板材吊到滚板机上进行滚圆，当钢板刚度较差时，可用吊车配合吊起滚过的钢板一端。当整圈板滚至两端合拢时，先对合口焊缝进行焊接，然后将整圈筒节在滚板机上找圆。滚好后的单圈筒节要立置于平台上，以免发生变形，同时检查筒体椭圆度及焊缝棱角度。

4、环缝组对

单圈筒节经检查合格后，根据排板图将单圈筒节立置组对成小段，在组对过程中，严格控制环缝错边量及筒体直线度，以保证塔体整体组焊时的组焊质量(小段组对如图3所示)。

对环缝进行加固焊后，将小段卧式放置在带驱动的滚轮胎上，用相配套的埋弧自动焊大臂进行环缝焊接，环缝焊接完毕后，按照标准规范和设计文件要求，对焊缝进行无损检测，为保证施工质量，对于单圈筒体的合口焊缝应进行100％超声检测。

在小段环缝检测合格后，小段塔体卧式放置下，用千斤顶连接一根中89的厚壁管在塔体竖直截面内沿“米”字方向对筒体找圆，同时用钢管支撑，每隔5米支撑一道；然后在滚轮胎上将两小段筒体卧式组对成运输吊装段，釆用手工电弧焊焊接组对环焊缝；焊接完毕后对焊缝进行规定的无损检测；此道工序要严格控制组对后的塔体直线度(运输吊装段组对如图4所示)。

四、塔段预拼装及内件、开孔划线：

1、按照排板图上的组对关系，将第一和第二段运输吊装段分别放置在处于同心位置的两组滚轮胎上，对两段塔体进行预拼装，用龙门卡具调整焊缝间隙、错边量及塔体直线度。塔段拼装过程中，在塔体四条心线位置测量塔体直线度，严格控制塔体直线度在允许范围内。经检査合格后，沿拼装环焊缝在四条心线位置，向焊缝两侧各返100mm打洋冲作为安装组对标记。

2、调整塔段水平度，使塔体最上端轴线处于同一水平面内，在塔段圆形截面内用激光水准仪打出基准圆，以此圆为测量基准，开始对塔段上的塔内一次固定件及开孔位置划线。

划线完毕后，打开预拼装，再将第二和第三运输吊装段按照上述方法进行预拼装和划线。以此类推，将整个塔体的各段依次拼装。

五、塔体加强圈及塔内一次件组焊

1、先组焊塔体加强圈，因加强圈弧形腹板釆用数控切割机下料，预制好的的加强圈外行质量非常好，先组焊它，既可以来校准筒体椭圆度，也可对筒体起到加固作用，可防止内件焊接过程中筒体受热变形，保证筒体椭圆度。

2、筒体加强圈组焊完毕后，拆掉筒体内部的“米"字支撑，开始组焊塔内一次固定件，釆用埋弧自动焊大臂焊接塔盘支撑圈两面角焊缝，为防止焊接变形，保证焊接质量，焊接时应釆用分段对称跳焊焊接。

六、防腐

1、组焊完塔内一次固定件经检查合格后，按照设计文件要求，对塔体进行防腐施工。施工过程中应严格控制塔体表面除锈质量，以免因除锈不彻底而导致油漆剥落。

七、运输

1、按照施工计划和运输方案，依次将塔段运至安装现场，因塔体加强圈和塔内一次固定件已焊接完毕，对塔体起到了加固作用，因此在运输时，塔体内可不再进行加固。

八、卧式安装塔内二次件及塔体梯子平台

1、塔体运至安装现场后，卧式放置在用支座支起来的滚轮胎上，安装塔内二次件及塔体梯子平台。

九、塔体吊装就位及焊接

1、按照经过审批的吊装方案，将第一段塔体吊至基础上，测量塔体垂直度及塔盘支撑圈水平度，用斜垫铁对其找正。

吊装组对第二段塔体时，应先保证有一条心线与第一段塔体相应心线对正，用卡板固定，再找另一条心线与第一段塔体相应心线对正，此时若另外两条心线无法对正，则应用一端带千斤顶的支撑梁校准筒体椭圆度，使之上下两段筒体的四条心线相应对正并用卡板固定。用此方法依次调整其余位置的焊缝错边量，满足要求后，用龙门卡具调整组对间隙，使各条心线上预拼装时所打洋冲之间的距离等于200mm。测量塔体垂直度，依次焊接整条环缝。

用上述方法依次安装各塔段。

十、无损检测及水压试验

1、按照检测要求对现场安装的塔体环缝进行无损检测，整塔检测合格，且与塔体焊接的所有工作都已结束后，方可对塔体进行水压试验。

十一、塔盘安装及防腐施工

1、水压试验后，塔体经检查合格，可对塔盘进行安装。同时对现场组对的焊缝及原防腐过的塔体表面油漆缺损处进行防腐施工。

本发明中使用埋弧自动焊大臂不仅解决了气保焊熔深不够的问题，而且效率大大高于手工电弧焊，焊缝表面质量也非常好。

为了使埋弧自动焊大臂能满足焊接塔盘支撑圈的工况，需对原有自动焊车焊头进行改造，首先在焊头前新增一旋转头解决焊头能在周向旋转的问题，其次把自动焊车焊头切掉，把原有在焊头前的铜管增加长度，解决一次固定件顺利的从横臂下穿过的问题。

釆用手工电弧焊焊接时使用的焊接电流小，相应产生的热量小，焊接变形容易控制，而埋弧自动焊大臂车焊接时电流远远大于手工电弧焊焊接电流，产生的焊接热量大，焊接变形不容易控制。为控制焊接质量，焊接时釆用分段对称跳焊焊接，将焊接变形控制在工艺允许值范围内。

安装质量要求及质量管理

1、标准规范及技术文件要求

(1)TSG 21-2016固定式压力容器安全技术监察规程

(2)GB150《钢制压力容器》

(3)NB/T47041-2014《塔式容器》标准释义与算例

(4)设计文件

(5)施工方案或工艺卡

2、质量保证措施

(1)建立并运行有效的质量保证体系，对各个质量控制点认真检查确认。主要质量控制点如下：

a、塔体原材料、附件进场检验

b、筒体钢板下料检查

c、筒体滚圆检查

d、封头几何尺寸及焊缝检验、塔体组对焊接检验

e、焊缝无损检测

f、塔内件、开孔划线检查

g、塔体几何尺寸检查验收，实测几何尺寸偏差

h、塔内件验收检查

i、水压试验

m、防腐刷漆

n、竣工验收。

工艺原理：

本工法将塔设备按照运输条件分成若干运输段，在条件相对较好的厂房内将塔体组焊合格后，经预拼装，组焊完所有塔内一次固定件及塔体加强圈，再运往安装现场组对成整塔。

此方法与在厂房内只组焊分段塔体筒节，对每段筒节进行加固后运到安装现场再立式组焊塔内一次固定件的传统方法相比，能充分利用厂内完善的配套设施和大型自动设备等有利条件，同时展开多个作业面，这样既保证安全、安装以及焊接质量，缩短安装工期，又可大大节约安装现场人工及机械台班，还可降低塔体加固和运输费用，使施工成本大为降低。

本发明适用于运输条件允许的材质为碳钢、低合金钢、不锈钢及不锈钢复合钢板的大直径塔类设备的制造和现场组装。

大直径塔体内部一次固定件的水平度、层间距和方位要求较高，其中塔体的直线度、椭圆度以及一次固定件的焊接变形是其直接影响因素，当现场分段安装时，各段塔体的直线度、椭圆度以及内部固定件的技术要求更高。通过采用本发明技术手段以上问题得到了很好地解决。

应用实例：

此类装置的设计生产能力为年产丁二烯20万吨，是目前国内年生产能力较大的丁二烯装置，因此设备规格也趋于大型化，施工工作量大幅增加，如何在保证安全和质量的前提下，利用有限的时间完成装置建设，提高设备安装的劳动生产率，这在一定程度上对施工单位提出了新的要求，某公司分别在2006年某石化公司乙烯改造项目和2008年某石化股份公司某分公司100万吨/年乙烯及配套项目中，承接的丁二烯装置的五台大直径塔的制造任务中，应用此工法，在工艺技术、进度、质量、安全和效益方面获益较多。

应用本工法在某石化某100万吨/年乙烯及配套项目丁二烯装置五台设备，共19段塔体施工过程中，共使用焊工1500个工日，而传统工法则需7000多工日，节约了安装现场人工及机械台班，还可降低塔体加固和运输费用，使施工成本大为降低。

本项目中若按传统工艺对筒体进行加固，按每段筒体加固四道“米”字支撑，需使用中114X12mm厚壁管1500m，厚度为16mm的钢板，预制厂内组焊塔体加强圈及塔内一次固定件后，它能对筒体起到加固支撑作用，因此运输过程中省去了筒体的加固，节省了加固成本。

传统工法中，设备组焊合格后，立式组焊塔内一次件，作业空间为封闭空间，不利于上下多个作业面交叉作业和焊接产生的烟尘的扩散；本工法施工中设备卧式放置，两端敞开，通风顺畅，而且无上下交叉作业，降低了安全风险。

Claims

1.一种大直径塔设备制造工法，其特征在于，包括如下步骤：

A、技术准备：

c、根据情况编制塔体排板图；

d、根据施工方案、塔体排板图画出分段施工图；

f、规划厂房，绘制流水线作业平面布置图；

B、材料检验：

a、对材料进行检验或复验；

C、筒体的制作：

a、下料和坡口加工

b、钢板拼接

c、筒体滚圆

将拼接好的板材吊到滚板机上进行滚圆；

d、环缝组对

D、塔段预拼装及内件、开孔划线：

a、按照排板图上的组对关系，对两段塔体进行预拼装；

划线完毕后，打开预拼装，并依次拼装塔体的各段；

E、塔体加强圈及塔内一次件组焊：

a、组焊塔体加强圈；

F、防腐：

G、运输：

H、卧式安装塔内二次件及塔体梯子平台：

I、塔体吊装就位及焊接：

J、无损检测及水压试验：

K、塔盘安装及防腐施工：

2.根据权利要求1所述的大直径塔设备制造工法，其特征在于，在步骤C的步骤c中当整圈板滚至两端合拢时，先对合口焊缝进行焊接，然后将整圈筒节在滚板机上找圆。

3.根据权利要求1所述的大直径塔设备制造工法，其特征在于，在步骤C的步骤d中严格控制环缝错边量及筒体直线度，以保证塔体整体组焊时的组焊质量。

4.根据权利要求3所述的大直径塔设备制造工法，其特征在于，在步骤C的步骤d中对环缝进行加固焊后，将小段卧式放置在带驱动的滚轮胎上，用相配套的埋弧自动焊大臂进行环缝焊接并对焊缝进行无损检测。

5.根据权利要求4所述的大直径塔设备制造工法，其特征在于，对于单圈筒体的合口焊缝进行100％超声检测，以保证施工质量。

6.根据权利要求4所述的大直径塔设备制造工法，其特征在于，所述埋弧自动焊大臂能在周向旋转具有长铜管焊头。

7.根据权利要求1所述的大直径塔设备制造工法，其特征在于，在步骤D的步骤a中塔段拼装过程，在塔体四条心线位置测量塔体直线度，使塔体直线度在允许范围内，并沿拼装环焊缝在四条心线位置，向焊缝两侧各返100mm打洋冲作为安装组对标记。

8.根据权利要求1所述的大直径塔设备制造工法，其特征在于，在步骤E的步骤b中，焊接时釆用分段对称跳焊焊接，用于防止焊接变形，保证焊接质量。

9.根据权利要求1所述的大直径塔设备制造工法，其特征在于，在步骤I的步骤b中吊装组对第二段塔体时，应先保证有一条心线与第一段塔体相应心线对正，用卡板固定，再找另一条心线与第一段塔体相应心线对正，使上下两段筒体的四条心线相应对正，用龙门卡具调整组对间隙，使各条心线上预拼装时所打洋冲之间的距离等于200mm。