鈦制塔式容器的吊裝方案設(shè)計及校核計算

趙鵬

（浙江省天正設(shè)計工程有限公司，杭州 310012）

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鈦制塔式容器的吊裝方案設(shè)計及校核計算

趙鵬

（浙江省天正設(shè)計工程有限公司，杭州 310012）

摘 要鈦制塔式容器的吊裝施工與鋼制塔器截然不同。結(jié)合設(shè)計體會和工程經(jīng)驗，給出了某工程中鈦制塔式容器的吊裝方案，并對相應(yīng)危險截面進行了強度校核計算。已經(jīng)吊裝完畢，說明吊裝方案設(shè)計合理。為鈦制塔式容器的吊裝施工提供了參考。

關(guān)鍵詞鈦制塔式容器；吊裝；吊耳；校核計算

隨著科技工業(yè)的進步，石油化工設(shè)備正朝著大型化、高效化、特種化、國際化的方向發(fā)展，同時也帶來了一系列的安裝問題，其中吊裝水平直接影響著工程進度[1-3]。由于物料的多樣性，對于某些介質(zhì)，常規(guī)材質(zhì)設(shè)備已經(jīng)滿足不了工藝的需求，因此特材設(shè)備的應(yīng)用越來越多。鈦材作為較好的耐蝕材料，在含有醋酸、硫酸、硝酸等腐蝕性介質(zhì)的化工裝置中應(yīng)用范圍不斷擴大[4]。鈦材與鋼材不能直接相焊，鈦制塔式容器的吊裝設(shè)計就顯得尤為重要，相比常規(guī)材質(zhì)塔器更需要結(jié)合各方面因素進行綜合考慮。劉利強等[5-7]對常規(guī)材質(zhì)塔式設(shè)備的吊裝進行了大量的研究工作，但是目前尚缺少鈦制塔式設(shè)備吊裝方案的相關(guān)文獻。為了便于同行參考借鑒，筆者結(jié)合設(shè)計體會和工程經(jīng)驗，給出了鈦制塔式容器的吊裝方案，并對相應(yīng)危險截面進行了強度校核。

1 鈦制塔式容器結(jié)構(gòu)

某工程中鈦制塔式容器T 12201的主體材質(zhì)為鈦TA 2。本塔共有三段塔節(jié)筒體組成（自下而上，直徑分別為2 000 mm、1 800 mm和1 200 mm），兩兩塔節(jié)之間均由過渡段（錐徑）連接。采用圓錐形裙式支座支撐。塔總高40 390 mm，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 鈦制塔式容器Fig.1 Titanium tower vessel

2 吊裝方案設(shè)計

由于鈦材與碳鋼不能直接相熔焊，如若鈦制塔式容器采用全鈦材料的軸式吊耳，其強度明顯不能滿足吊裝要求，因此軸式吊耳材料應(yīng)為碳鋼，必須對軸式吊耳與塔節(jié)筒體的連接結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)計。主吊和副吊結(jié)構(gòu)如圖2所示。主吊和副吊中除定位塊和環(huán)板材質(zhì)為鈦TA 2外，其余部件材質(zhì)均為碳鋼。主吊設(shè)置在直徑1 200 mm和厚度10 mm的塔段，副吊設(shè)置在直徑1 800 mm的塔段。定位塊和環(huán)板均與塔體相焊。吊耳選用HG/T 21574—2008中的AXB-300-20型式。

圖2 主吊和副吊結(jié)構(gòu)Fig.2 Main hoist and secondary hoist structure

為了防止夾具筒體與塔體摩擦導(dǎo)致劃痕，安裝時應(yīng)在夾具筒體和塔體之間設(shè)置厚度3 mm的橡膠墊，如圖3所示。

圖3 吊具與塔體連接結(jié)構(gòu)Fig.3 Connecting structure between hoist tool and tower shell

為了增加塔體剛度，在主吊和副吊的對應(yīng)塔段內(nèi)部設(shè)置支撐，如圖4所示。內(nèi)部支撐槽鋼與塔體之間亦通過橡膠墊隔離防止產(chǎn)生劃痕。

吊裝注意事項：吊裝前仔細(xì)檢查塔器，塔器表面不應(yīng)有明顯變形；碳鋼部分裙座與塔體分開吊裝，爬梯和平臺附件在吊裝完畢后安裝；吊裝采用拖盤吊裝法；主吊和副吊應(yīng)同時起吊，副吊采用吊帶捆牢，吊裝現(xiàn)場應(yīng)采取措施防止夾具筋板割傷吊帶，吊裝過程中嚴(yán)禁主吊與副吊作用倒置。

圖4 內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)Fig.4 Inner supporting structure

3 強度校核計算

本文僅對圖2中的A-A、B-B和C-C三個危險截面進行強度校核計算。

3.1 校核A-A截面

上封頭質(zhì)量100 kg，其質(zhì)心到A-A截面距離為5 500 mm。直徑1 200 mm和厚度10 mm塔段質(zhì)量800 kg，其質(zhì)心到A-A截面距離為2 700 mm。因此，A-A截面受到彎矩大小為：

取不平衡系數(shù)為2，調(diào)整后A-A截面受到彎矩大小為5.42×107N·mm。

A-A抗彎截面系數(shù)為：

A-A彎曲應(yīng)力為：

A-A截面校核合格。

3.2 校核B-B截面

上封頭質(zhì)量100 kg，其質(zhì)心到B-B截面距離為7 800 mm。直徑1 200 mm和厚度10 mm塔段質(zhì)量800 kg，其質(zhì)心到B-B截面距離為5 000 mm。直徑1 200 mm和厚度10 mm塔段下端至B-B截面部分塔體質(zhì)量為400 kg，該塔段質(zhì)心到B-B截面距離為1 150 mm。因此，B-B截面受到彎矩大小為：

取不平衡系數(shù)為2，調(diào)整后B-B截面受到彎矩大小為1.048×108N·mm。

B-B抗彎截面系數(shù)為：

B-B彎曲應(yīng)力為：

B-B截面校核合格。

3.3 校核C-C截面

B-B至C-C截面的塔體質(zhì)量為650 kg，其質(zhì)心到B-B截面的距離為1 850 mm。因此，C-C截面受到彎矩大小為：

C-C抗彎截面系數(shù)為：

C-C彎曲應(yīng)力為：

C-C截面校核合格。

4 結(jié)論

鈦制塔式容器的吊裝不同于鋼制塔器，應(yīng)該正確地對吊裝方案進行設(shè)計和校核計算，它關(guān)系到塔器吊裝施工過程中施工人員和設(shè)備的安全。筆者結(jié)合設(shè)計體會和工程經(jīng)驗，給出了一種鈦制塔式容器的吊裝設(shè)計方案，并對相關(guān)危險截面的強度進行了校核計算。該塔式容器已經(jīng)成功吊裝完畢，說明吊裝方案設(shè)計合理。為鈦制塔式容器的吊裝施工提供參考。

參考文獻

[1]關(guān)則新.國內(nèi)外大型石油化工設(shè)備吊裝技術(shù)及裝備的比較和分析[J].石油化工建設(shè)，2012，36（4）：51-55.

[2]王欣，高順德.大型吊裝技術(shù)與吊裝用起重設(shè)備發(fā)展趨勢[J].石油化工建設(shè)，2005，27（1）：58-62.

[3] 黃成云，朱冠旻，殷傳儀.特高壓黃河大跨越鐵塔塔頭吊裝[J].電力建設(shè)，2008，29（5）：20-23.

[4]李勝利，陳昊.鈦材及鈦式容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造[J].石油化工設(shè)計，2008，25（2）：1-5.

[5]劉利強，呂濤，肖云峰，等.大型萃取精餾塔吊裝強度研究[J].化工機械，2014，41（2）：220-221.

[6]張弛群，葉日新.大型塔器吊裝設(shè)計應(yīng)注意的典型工程問題[J].化工設(shè)備與管道，2011，48（5）：7-9.

[7]劉利強，呂濤，肖云峰，等.塔器吊裝方案分析設(shè)計[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2014，40（9）：80-82.

中圖分類號：TQ 053.5

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-817X（2016）02-0049-000

收稿日期：2015-08-26

作者簡介：趙鵬（1984—），男，工程師，主要從事化工機械與設(shè)備設(shè)計工作。

Design of Hoist Scheme and Checking for Titanium Tower

Zhao Peng
（Zhejiang Titan Design & Engineering Co., Ltd, Hangzhou 310012）

Abstract:The hoist construction for titanium tower vessel is different from that for steel tower vessel. Combined with the design and engineering experiences, the hoist scheme of one titanium tower vessel in a project was presented in this article. The strength checking for the corresponding critical cross sections was done. The titanium tower vessel was then hoisted successfully, which proved that the hoist scheme is suitable, which can be referenced for later hoist construction for titanium tower vessel.

Keywords:titanium tower vessel; hoist; lifting lug; calculation and check