45萬(wàn)t/a線性低密度聚乙烯裝置脫氣倉(cāng)框架吊裝施工

任旭鵬，孫懷飛

（中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)公司，山東青島 266300）

45萬(wàn)t/a線性低密度聚乙烯裝置脫氣倉(cāng)框架吊裝施工

任旭鵬，孫懷飛

（中國(guó)石油天然氣第七建設(shè)公司，山東青島 266300）

大型鋼結(jié)構(gòu)吊裝以成框吊裝最為經(jīng)濟(jì)、安全和有效，成框吊裝極大地提高了地面的預(yù)制深度，減少了高空作業(yè)量。某公司承接了全國(guó)最大的45萬(wàn)t/a的線性低密度聚乙烯裝置中脫氣倉(cāng)框架的吊裝任務(wù)，文章論述了該工程項(xiàng)目的成框吊裝特點(diǎn)、吊裝工藝原理、工藝流程及操作要點(diǎn)、材料與設(shè)備、質(zhì)量控制、安全措施、環(huán)保措施等。

低密度聚乙烯裝置；吊裝；工藝流程；質(zhì)量控制；安全

0 引言

隨著煉油化工裝置規(guī)模的越來(lái)越大，裝置中的鋼結(jié)構(gòu)也越來(lái)越大，鋼結(jié)構(gòu)的吊裝難度也隨之增大，合理的吊裝方法對(duì)于吊裝安全、施工進(jìn)度、施工安全和經(jīng)濟(jì)效益均具有重要意義。

常用的鋼結(jié)構(gòu)吊裝方法主要有3種：?jiǎn)渭跹b、成片吊裝、成框吊裝。單件吊裝的重量小，但吊裝工作量大，高空作業(yè)多，安全隱患大，施工進(jìn)度慢；成片吊裝的重量適中，但單片豎立后需要封固，對(duì)作業(yè)場(chǎng)地有較大影響，各片之間的連接工作也存在較多的高空作業(yè)，另外單片鋼結(jié)構(gòu)剛度較小，需要考慮變形問(wèn)題；成框吊裝的重量較大，往往需要大型吊裝機(jī)械，需要有較大的預(yù)制場(chǎng)地，吊點(diǎn)的設(shè)置和加固較為復(fù)雜，但是成框吊裝使地面預(yù)制深度增加，高空作業(yè)量大大減少，安全隱患小，施工進(jìn)度快，因此在具備施工條件的前提下，成框吊裝是目前鋼結(jié)構(gòu)吊裝的首選。

某公司撫順項(xiàng)目部承接的全國(guó)最大的45萬(wàn)t/a線性低密度聚乙烯裝置中脫氣倉(cāng)框架的吊裝就是采用成框吊裝的施工方法進(jìn)行施工的。脫氣倉(cāng)框架是線性低密度聚乙烯裝置中最高的鋼結(jié)構(gòu)，也是幾何尺寸最大的單體鋼結(jié)構(gòu)，其框架截面尺寸為12 m×16 m，底標(biāo)高58 m，頂標(biāo)高89.6 m。共6根立柱，其中4根是十字形立柱，幾何尺寸為12 m×12 m，是脫氣倉(cāng)的主框架，框架的西側(cè)是4 m寬的樓梯間鋼結(jié)構(gòu)，另外2根立柱是H型鋼。從整體上觀察整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)極其不均衡，設(shè)備框架有平臺(tái)、鋼格柵、護(hù)欄等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而樓梯間一側(cè)僅有樓梯結(jié)構(gòu)，較簡(jiǎn)單，整個(gè)框架的重心不在其幾何中心上。因此，樓梯間是否與設(shè)備框架整體預(yù)制是整個(gè)吊裝的關(guān)鍵所在，主要存在以下問(wèn)題：

其一，樓梯間若不與設(shè)備框架整體預(yù)制，根據(jù)所選的吊車工況，樓梯間自成一單片吊裝，框架可分3段進(jìn)行吊裝，但是框架吊到高空時(shí)，需搭設(shè)腳手架，安裝人員才能進(jìn)行焊接對(duì)口。

其二，若樓梯間與設(shè)備框架整體預(yù)制，則框架要分成4段進(jìn)行吊裝，安裝人員可從樓梯攀登。

綜上所述，存在如下利弊：

（1）樓梯間與設(shè)備框架一體。優(yōu)點(diǎn)是方便安裝人員焊接與對(duì)口，地面預(yù)制深度大，高空作業(yè)量少。缺點(diǎn)是由于存在焊接變形，空中需對(duì)接6根立柱，調(diào)整立柱困難；框架不對(duì)稱，其重心不好計(jì)算，計(jì)算量大，進(jìn)而吊點(diǎn)選取較難。

（2）樓梯間不與設(shè)備框架一體。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備框架分成3段，段數(shù)減少，框架吊裝過(guò)程清楚，吊點(diǎn)選取簡(jiǎn)單方便。缺點(diǎn)是需搭設(shè)大量腳手架，高空作業(yè)量太大，增加施工人員的不安全因素；樓梯間獨(dú)成一片，需設(shè)置攬風(fēng)繩，施工周期較長(zhǎng)，大型吊車臺(tái)班多。

因此，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格探討取證，決定采取樓梯間與設(shè)備一體吊裝方法，分4段進(jìn)行吊裝就位。

1 吊裝方法特點(diǎn)

（1）樓梯間與設(shè)備框架整體預(yù)制吊裝和分別吊裝相比，極大地加大了地面預(yù)制量，減少了高空連接工程量和高空腳手架搭設(shè)量，提高了施工的安全性、施工質(zhì)量和工作效率。

（2）框架幾何尺寸較大，預(yù)制場(chǎng)地占地面積較大，各段重心距離主吊車位置較遠(yuǎn)，主吊車不能將框架一次性吊起，因此需要一臺(tái)輔助吊車將各段框架移位，實(shí)際上每個(gè)框架采用的是2次吊裝。

（3）框架共6根立柱，2根是H型鋼，4根是十字型鋼，由于焊接變形或者預(yù)制時(shí)尺寸的誤差，導(dǎo)致吊裝就位時(shí)立柱不能在理想狀態(tài)下對(duì)接，延長(zhǎng)了框架脫鉤時(shí)間。

2 適用范圍

該吊裝方法適用于脫氣倉(cāng)鋼結(jié)構(gòu)框架的吊裝，對(duì)其他大型鋼結(jié)構(gòu)框架的吊裝也有極大的參考價(jià)值。

3 工藝原理

3.1 脫氣倉(cāng)框架的預(yù)制結(jié)構(gòu)

脫氣倉(cāng)框架共有7層平臺(tái)，下面6層是操作平臺(tái)，最上面一層是吊車梁所在的平臺(tái)。整個(gè)框架分4段預(yù)制，Ⅰ段為兩層平臺(tái)，Ⅱ段為一層平臺(tái)，Ⅲ段為兩層平臺(tái)，Ⅳ段為兩層平臺(tái)。

3.2 脫氣倉(cāng)框架吊裝施工關(guān)鍵點(diǎn)

（1）吊點(diǎn)位置的選擇是吊裝能否順利實(shí)施的關(guān)鍵，框架重心必須計(jì)算準(zhǔn)確，根據(jù)重心位置確定主吊點(diǎn)的位置。

（2）選擇板式吊耳，安裝時(shí)要計(jì)算框架的重心位置，然后確定吊耳方位，使各個(gè)吊耳以及索具在吊裝過(guò)程中受力基本均衡。

（3）框架各吊點(diǎn)位置及薄弱位置要根據(jù)框架強(qiáng)度進(jìn)行必要的加固處理。

（4）框架Ⅳ段安裝標(biāo)高較高，框架到吊車臂的最近距離僅為1 m，地面上控制其在空中旋轉(zhuǎn)搖擺的溜繩人員要保持框架的穩(wěn)定性，且溜點(diǎn)不得少于2個(gè)。

（5）輔助250 t吊車在平移框架時(shí)，框架重心到主吊630 t吊車轉(zhuǎn)盤(pán)中心的距離一定要小于 （不得小于吊車最小工作半徑）或等于最終就位時(shí)主吊車的作業(yè)半徑，切不可大于該半徑，否則試吊時(shí)超起配重塊數(shù)比正式吊裝時(shí)塊數(shù)多，框架還需要二次倒運(yùn)以減少超起配重塊數(shù)，造成吊裝過(guò)程繁瑣。

4 吊裝工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 吊裝前準(zhǔn)備

(1)處理吊車站位及行走道路，平整夯實(shí)，鋪墊吊車專用路基板，使地面耐力達(dá)到630 t履帶吊和250 t履帶吊工作要求。

（2）吊裝各系統(tǒng)及框架加固設(shè)置完畢。

（3）框架基礎(chǔ)驗(yàn)收完畢并達(dá)到安裝條件。

4.2 吊裝方法

250 t履帶吊采用單吊車直吊法先對(duì)每段脫氣倉(cāng)框架進(jìn)行平移作業(yè)，將框架平移到各框架最終就位時(shí)630 t吊車的工作半徑范圍內(nèi)。平移完畢后630 t履帶吊車采用單吊車直吊法吊裝。

4.3 吊耳設(shè)置

由于脫氣倉(cāng)框架的重心不在其幾何中心上，且各段的重心位置也不一致，因此若計(jì)算重心需先假設(shè)一個(gè)基準(zhǔn)面，這里我們假設(shè)樓梯間的兩根H型鋼立柱所在的面為基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)面左邊物體的重心到基準(zhǔn)面的垂直距離為正，右邊為負(fù)，見(jiàn)圖1。框架重心的計(jì)算公式為：

每段框架重心到基準(zhǔn)面的坐標(biāo)=∑ （各材料的重心到基準(zhǔn)面的坐標(biāo)×各材料的重量）/每段框架的總重量

經(jīng)過(guò)嚴(yán)密計(jì)算，并多次驗(yàn)算，各段重心如下：Ⅰ段重心由基準(zhǔn)面向正方向移8.9m，Ⅱ段移8.89m，Ⅲ段移8.905 m，Ⅳ段移7.7 m。

由于是分段吊裝，各個(gè)立柱采用錯(cuò)口方式對(duì)接，各段立柱長(zhǎng)短不一，參差不齊。為防止每段長(zhǎng)出來(lái)的立柱擋住鋼絲繩拉緊時(shí)所處的方向，其中靠近樓梯間的兩個(gè)吊耳必須設(shè)置在設(shè)備主框架的橫梁上而不是樓梯間的橫梁上，且焊接的最佳位置是橫梁與立柱 （樓梯間與設(shè)備框架公用的立柱）的交點(diǎn)處，根據(jù)4個(gè)吊耳的幾何中心就是框架的重心，則可確定另外兩個(gè)吊耳的位置。詳細(xì)的吊耳位置見(jiàn)圖2、 3、 4、 5。

4.4 吊裝機(jī)索具設(shè)置

脫氣倉(cāng)框架Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段主吊630 t履帶吊車和輔助250 t履帶吊車均選用2對(duì)φ 47 mm×20 m繩扣，一圈使用，2對(duì)φ 39 mm×20 m繩扣，兩圈使用，4個(gè)85 t卸扣將兩種鋼絲繩連接，4個(gè)55 t卸扣將鋼絲繩與吊耳連接。

由于脫氣倉(cāng)框架Ⅳ段吊裝就位時(shí)主吊630 t履帶吊車起升高度不足，需將主吊索具適當(dāng)縮短，故選用2對(duì)φ 47 mm×20 m繩扣，一圈使用，并用4個(gè)55 t卸扣連接鋼絲繩與吊耳。

4.5 吊車設(shè)置

主吊630t履帶吊車采用LJDB工況，主臂72m，副臂48m。Ⅰ段作業(yè)半徑35m，額定載荷1050kN，超起配重800 kN；Ⅱ段作業(yè)半徑30 m，額定載荷740 kN，超起配重0 kN；Ⅲ段作業(yè)半徑36 m，額定載荷1 040 kN，超起配重800 kN；Ⅳ段作業(yè)半徑37 m，額定載荷1 300 kN，超起配重600 kN。輔助250 t履帶吊車，長(zhǎng)32 m，作業(yè)半徑12 m，額定載荷810 kN。

4.6 吊裝過(guò)程控制

（1）吊車站位。主吊車站位在脫氣倉(cāng)框架基礎(chǔ)東北的檢修道路上，在待吊位置的西南方，保持吊車實(shí)際作業(yè)參數(shù)與所選用參數(shù)相符；輔助吊車站位在各個(gè)框架根部，保持12 m作業(yè)半徑，工作參數(shù)符合所選用參數(shù)，見(jiàn)圖6。

（2）框架移位。輔助250 t吊車系掛好主吊索具后，平移框架，設(shè)備重心至630 t吊車的轉(zhuǎn)盤(pán)重心之間的距離與630 t吊車正式吊裝就位時(shí)的作業(yè)半徑一致。移到規(guī)定的位置后，支墊好框架立柱使之不傾斜，摘除250 t吊車索具，注意的是只拆除吊鉤上的鋼絲繩，切不可摘除吊耳上的索具。

（3）630 t吊車站位符合要求后，吊鉤擺轉(zhuǎn)到吊點(diǎn)正上方，然后將主吊索具掛在630 t吊車的吊鉤上即可。并將索具預(yù)緊到吊裝力量的30%左右，確定吊裝受力面無(wú)可見(jiàn)偏擺。

（4）系掛主吊車超起配重。觀察吊車后面超起配重的位置，做好標(biāo)記。然后630 t吊車落鉤并轉(zhuǎn)桿，使吊車的D桿不妨礙裝超起配重。輔助吊車將超起排子放到做好標(biāo)記的位置上，然后根據(jù)方案規(guī)定的配重塊數(shù)裝好配重。配重裝完畢后，630 t吊車將臂桿旋轉(zhuǎn)至吊點(diǎn)正上方，切勿偏擺，系掛超起排子。

（5）試吊。一切就緒后，主吊車緩慢起繩，將框架吊起離開(kāi)支撐面約0.5 m，停止吊裝，此時(shí)超起配重懸起。檢查吊裝系統(tǒng)包括吊車、承力面、索具等各部位受力情況。

（6）正式吊裝。試吊結(jié)束后，主吊車?yán)^續(xù)起鉤，將框架拔高到安裝面上約0.2 m后，擺桿使鋼結(jié)構(gòu)移動(dòng)到安裝面正上方。找正方位后，主吊車緩慢落鉤使框架平穩(wěn)落到安裝面上。

（7）空中組對(duì)調(diào)整找正方法。首先要利用墊鐵調(diào)整好下段框架的直線度和垂直度，然后在下段立柱的頂部焊接限位擋板，擋板具體位置現(xiàn)場(chǎng)決定，上段就位后利用千斤頂對(duì)上段框架的垂直度找正，千斤頂?shù)陌惭b使用見(jiàn)圖7。

（8）鋼結(jié)構(gòu)立柱焊接牢固后，拆除主吊索具。

（9）清理吊裝現(xiàn)場(chǎng)。

5 材料與設(shè)備

本工法無(wú)特殊材料需要說(shuō)明，使用的主要設(shè)備見(jiàn)表1。

6 質(zhì)量控制

6.1 吊耳焊接質(zhì)量要求

主吊耳應(yīng)嚴(yán)格按照工程師設(shè)計(jì)的吊耳圖下料和焊接，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1） 要求所有板式吊耳焊縫處開(kāi)50°坡口。

表1 主要設(shè)備、索具

（2） 所有焊縫均滿焊，焊腳高度不小于相鄰較薄件厚度。

（3） 焊接應(yīng)選擇合適的焊條，例如材質(zhì)為Q235-B和20R材料焊接時(shí)選用J427焊條。

（4） 焊接完畢后，將焊縫的熔渣、飛濺打磨干凈后，對(duì)焊縫進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，Ⅰ級(jí)合格。

6.2 吊裝時(shí)框架的穩(wěn)定性要求

（1）為保證吊裝過(guò)程框架的整體穩(wěn)定性，需要對(duì)框架吊耳處進(jìn)行加固，采取的措施是加固吊耳所處的橫梁，防止吊裝時(shí)橫梁變形，加固方式見(jiàn)圖8。

（2）吊裝過(guò)程中指揮操作要求緩慢、連續(xù)、協(xié)調(diào)，盡量減少動(dòng)載，防止框架在高空搖擺和旋轉(zhuǎn)。

6.3 質(zhì)量管理措施

（1）吊裝前對(duì)參加吊裝的人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底。

（2）組織起重人員認(rèn)真學(xué)習(xí)有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，熟悉技術(shù)質(zhì)量要求。

（3）對(duì)吊裝關(guān)鍵部位和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由起重技術(shù)質(zhì)檢人員進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。

（4）吊裝過(guò)程中對(duì)吊車及框架狀態(tài)進(jìn)行專人監(jiān)控，防止出現(xiàn)刮碰現(xiàn)象。

7 安全措施

（1） 建立吊裝指揮系統(tǒng)，統(tǒng)一協(xié)作，明確分工。

（2） 630 t和250 t履帶吊車吊裝過(guò)程中，設(shè)專人監(jiān)護(hù)。

（3） 吊裝過(guò)程設(shè)置吊裝警戒線，無(wú)關(guān)人員禁止入內(nèi)。

（4） 嚴(yán)格遵守 《起重工安全操作規(guī)程》。

（5）高空系掛或摘除索具時(shí)設(shè)置鋼直梯及腳手架操作平臺(tái)等安全設(shè)施，拆下的索具不允許拋扔。

（6） 吊裝前由質(zhì)檢科、安全科組織相關(guān)人員，對(duì)框架、吊裝系統(tǒng) （吊耳、繩扣等）進(jìn)行聯(lián)合檢查，確認(rèn)安全后方可進(jìn)行吊裝作業(yè)。

（7） 遇大風(fēng) （風(fēng)速達(dá)到10.8 m/s）或大霧、大雪、雷電等惡劣天氣時(shí)不得進(jìn)行吊裝作業(yè)。

（8） 吊車起重臂下和回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)不允許站人、行走和施工，在吊裝沒(méi)有結(jié)束時(shí)，任何人不允許在吊車上觀看或與吊車司機(jī)閑聊。

（9） 夜間禁止吊裝作業(yè)。

（10）為了避免交叉作業(yè)，在吊裝前應(yīng)施工完所有與吊裝有關(guān)的工序，待準(zhǔn)備完畢后再吊裝。吊裝時(shí)避免交叉作業(yè)。

（11）吊裝時(shí)，任何人不得隨同框架或吊裝索具上下。

（12）參加起重吊裝作業(yè)人員，包括司機(jī)、起重機(jī)司機(jī)、信號(hào)指揮員、電焊工等均屬特種作業(yè)人員，必須是經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)、考核取得合格證、并經(jīng)體驗(yàn)確認(rèn)可進(jìn)行高處作業(yè)的人員。

（13） 安全保證體系 （見(jiàn)圖9）。

（14）吊裝工程危害辯識(shí)、評(píng)價(jià)、控制措施（見(jiàn)表 2）。

8 環(huán)保措施

（1）吊裝現(xiàn)場(chǎng)合理規(guī)劃，場(chǎng)地平整。

表2 吊裝工程危害辯識(shí)、評(píng)價(jià)、控制措施

（2）吊車用油料不得隨意灑落地面，廢棄油料按規(guī)定進(jìn)行處理。

（3）吊裝機(jī)索具使用前后在指定位置擺放整齊。

（4）施工現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的施工和生活垃圾有規(guī)則地堆放，并及時(shí)進(jìn)行處理。

（5）車輛不使用時(shí)熄火，減少?gòu)U氣和噪音污染。

[1]柳向國(guó).鋼框架式工業(yè)廠房鋼架預(yù)制、吊裝、找正變形的預(yù)防和控制[J].石油化工建設(shè)，2008，30（2）:31-34.

[2]黃峰.石化裝置改擴(kuò)建工程中的吊裝施工 [J].石油工程建設(shè)，2011,37（3）：67-71.

[3]SH/T 3515-2003，大型設(shè)備吊裝工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]SH/T 3536-2002，石油化工工程起重施工規(guī)范[S].

Hoisting Integral Degassing Bin Frame of 45×10t/a Linear Low Density Polyethylene Unit

REN Xu-peng（China Petroleum Seventh Construction Co.,Qingdao 266300,China）,SUN Huai-fei

Integral frame hoisting is the most economical,safe and effective method for hoisting large scale steel structures,which can greatly increase ground prefabrication rate and decrease aerial operation work.This paper introduces the task of hoisting the degassing bin frame of the maximum 45×104t/a linear low density polyethylene unit in China,which was undertaken by a certain company,with respect to the integral hoisting features,principle,procedure,key operational matters,materials,equipment,quality control,security measures and environmental protective measures.

linear low density polyethylene unit;hoisting;process flow;quality control;security

TE966

B

1001－2206（2011）06－0053－05

任旭鵬 （1986-），男，山東青島人，工程師，2008年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)，現(xiàn)從事石油煉化、化工設(shè)備的吊裝方案編制工作。

2010-11-09