乙烯裝置大型壓縮機廠房箱型柱鋼結(jié)構(gòu)立柱安裝工藝

中石化第四建設(shè)有限公司 天津 300270

乙烯裝置大型壓縮機廠房立柱結(jié)構(gòu)的變革與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比較,能夠與壓縮機土建基礎(chǔ)施工相分離,從而大幅度給壓縮機基礎(chǔ)施工提供場地和時間空檔。再者鋼結(jié)構(gòu)箱型柱的預(yù)制和安裝能夠有效分離,使得縮短施工工期成為可能。鋼結(jié)構(gòu)箱型柱存在大型構(gòu)件空中組對和焊接,給鋼結(jié)構(gòu)安裝專業(yè)提出更高要求。通過對于乙烯裝置大型壓縮機廠房箱型柱安裝實踐的總結(jié)和分析,能夠更好地指導(dǎo)施工,發(fā)揮箱型柱鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。本論文以長(57m)*寬(18m)*高(23.35m)壓縮機廠房為例進行箱型柱安裝說明。

1 工藝對比

傳統(tǒng)鋼筋混凝土立柱與鋼結(jié)構(gòu)箱型柱立柱在工藝上的比較如表1所示。經(jīng)過對比,鋼結(jié)構(gòu)箱型柱立柱的優(yōu)勢非常明顯,所以將鋼結(jié)構(gòu)箱型柱立柱的安裝環(huán)節(jié)進行詳細(xì)分析和優(yōu)化能夠?qū)⑾嚓P(guān)優(yōu)勢進行更大的發(fā)揮。

2 鋼結(jié)構(gòu)箱型柱安裝

2.1 壓縮機廠房箱型柱說明

大型壓縮機廠房鑒于材料的原始尺寸、設(shè)計規(guī)范要求、箱型柱場外運輸條件等因素,需將壓縮機廠房箱型柱分為三段預(yù)制,分別為一節(jié)柱(底部砼包柱)、二節(jié)柱(行車承重立柱)、三節(jié)柱(頂棚立柱)如圖1所示。

2.2 施工流程圖

見圖2。

2.3 箱型柱鋼結(jié)構(gòu)安裝施工準(zhǔn)備

(1)對施工人員進行技術(shù)交底,施工程序、施工方法、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量記錄要求明確;

(2)施工現(xiàn)場工裝、機具準(zhǔn)備就緒并上報監(jiān)理;

(3)施工人員熟悉圖紙、熟悉現(xiàn)場;

(4)基礎(chǔ)交接驗收與處理;

(5)到貨箱型柱構(gòu)件的復(fù)測驗收。

表1 乙烯裝置大型壓縮機廠房立柱工藝比較

圖1 箱型柱預(yù)制示意圖

表2 箱型柱安裝允許偏差

表3 箱型柱安裝垂直度允許偏差

2.4 箱型柱鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量要求

箱型柱安裝允許偏差見表2,箱型柱安裝垂直度允許偏差見表3。

2.5 箱型柱鋼結(jié)構(gòu)空間組對焊接準(zhǔn)備

箱型柱安裝二節(jié)柱由于重量大,與一節(jié)柱的空中組對和焊接是箱型柱的重點和難點。二節(jié)柱高度16.99m,箱型柱截面規(guī)格:長1100mm*寬700mm*厚度40mm(材質(zhì)Q345GJDZ15)單根重量:19.1t,空間組對吊裝前需進行以下施工準(zhǔn)備:

2.5.1 頂部吊耳制作

圖2 施工流程圖

二節(jié)箱型柱頂部焊接吊裝吊耳,吊耳要求符合重量承載力和吊裝直立過程的滑動力。經(jīng)過測算需將頂部吊耳制作成如圖3所示,箱型柱頂部兩側(cè)焊接臨時吊耳:

圖3 頂部吊耳示意圖

2.5.2 溜尾吊耳制作

二節(jié)箱型柱吊裝底部溜尾吊耳設(shè)置在吊裝面朝上一側(cè),吊耳要求符合重量承載力和吊裝直立過程的滑動力,經(jīng)過測算需將頂部吊耳制作成如圖4所示:

圖4 溜尾吊耳示意圖

2.5.3 平衡梁的制作

箱型柱吊裝需要制作特殊尺寸的平衡梁,除能夠承載箱型柱重量外還需滿足箱型柱吊裝直立過程中的滑動力,經(jīng)過測算吊裝平衡梁需按圖5形式制作:

圖5 平衡梁示意圖

箱型柱吊裝平衡梁需根據(jù)箱型柱尺寸確定長度,設(shè)置承重吊耳和滑動端,保證箱型柱吊裝直立過程中,鋼絲繩能夠有效進行伸縮,保證吊裝的安全性,鋼絲繩與吊耳和平衡梁滑動端在吊裝前需涂抹潤滑脂。平衡梁所有連接點需進行滿焊焊接。

2.5.4 箱型柱空中組對限位板準(zhǔn)備

箱型柱吊裝直立后存在自然晃動,并且受天氣因素和吊裝技術(shù)影響,箱型柱晃動幅度隨之增大,想要進行精準(zhǔn)組對,需要借助限位板和吊裝晃繩發(fā)揮作用。

晃繩需提前牢固固定在箱型柱頂端,并具備可調(diào)節(jié)性,待箱型柱初組對后,晃繩進行固定,并隨著垂直度調(diào)節(jié)過程晃繩進行調(diào)節(jié),晃繩具體綁扎固定如圖6所示。

圖6 晃繩綁扎固定示意圖

箱型柱空中組對限位板,需要提前焊接在底部一節(jié)柱上,二節(jié)柱底端組對部位貼緊限位板就位,待組對間隙調(diào)整,垂直度校正后,限位板進行固定焊接,從而增加固定強度,待箱型柱組對焊口完成打底焊接后,吊車即可摘鉤,從而最大限度節(jié)省機械成本。箱型柱空中組對限位板具體制作形式如圖7所示。

圖7 限位板示意圖

箱型柱空中組對焊接使用兩種類型限位板,①型限位板為固定性限位板,主要作用為二節(jié)柱就位后的初組對;②型限位板為調(diào)節(jié)性限位板,利用調(diào)節(jié)螺栓進行組對間隙和垂直度的微調(diào)節(jié)。同時鉚工借助撬棍、大錘等工具不斷進行微量調(diào)節(jié)。限位板焊接均需進行滿焊焊接,待箱型柱組對焊口完成焊接后,限位板焊點需使用砂輪機切割掉,并打磨平滑,不得傷及母材。

2.6 箱型柱焊接

2.6.1 焊接技術(shù)參數(shù)

如表4所示。

表4 焊接技術(shù)參數(shù)

2.6.2 焊前預(yù)熱及參數(shù)

對于板厚大于等于20mm的碳鋼及板厚大于等于25mm的低合金鋼應(yīng)進行焊前熱處理,預(yù)熱應(yīng)在焊道中心兩側(cè)各不小于2倍焊件厚度且不小于100mm范圍內(nèi)進行,碳鋼及低合金鋼的預(yù)熱溫度參見表5。

表5 碳鋼及低合金鋼的預(yù)熱溫度

箱型柱焊前預(yù)熱宜采用氧乙炔火焰預(yù)熱形式,預(yù)熱溫度使用紅外線溫度測溫儀進行監(jiān)測。預(yù)熱溫度需達到150℃,層/道間溫度應(yīng)≤250℃。

2.6.3 箱型柱組對焊口焊接順序

箱型柱完成組對后,無論進行打底焊接還是蓋面焊接,為了避免焊接熱影響對于垂直度的干擾,焊接需采用對稱焊接,兩名或四名焊工從箱型柱組對焊口對面或四面同時進行焊接,且焊接速度和焊接方向盡可能保證一致。焊接過程中需連續(xù)性進行箱型柱垂直度檢測。焊接宜采取如圖8所示順序。

圖8 焊接順序

焊工需盡量保證單層填充焊接連續(xù)性完成,從而減少預(yù)熱次數(shù)和焊口局部過熱造成的垂直度偏差。

2.6.4 箱型柱組對焊口焊接質(zhì)量等級要求

焊縫表面應(yīng)寬窄一致、高低齊平,焊縫與母材應(yīng)圓滑過渡,焊縫表面不允許有裂紋、氣孔、夾渣、凹陷、咬邊、未熔合、飛濺等缺陷。箱型柱根部焊接后應(yīng)采取著色PT檢測,焊口完成蓋面焊接后應(yīng)采用超聲波UT檢測,具體檢測合格標(biāo)準(zhǔn)如表6所示。

表6 焊接質(zhì)量等級要求

2.6.5 箱型柱焊口的熱處理要求

如表7所示。

表7 熱處理要求

焊口進行熱處理為了盡最大限度消除組對應(yīng)力,熱處理后需進行硬度檢測,布氏硬度值控制在200以下。

2.7 應(yīng)注意的質(zhì)量問題

(1)尺寸超出允許偏差:對焊縫長度、寬度、厚度不足,中心線偏移,彎折等偏差,應(yīng)嚴(yán)格控制焊接部位的相對位置尺寸,合格后方可準(zhǔn)許焊接,焊接時精心操作。

(2)焊縫裂紋:為防止裂紋產(chǎn)生,應(yīng)選擇適合的焊接工藝參數(shù)和施焊程序,避免用大電流,不要突然熄火,焊縫接頭應(yīng)搭接10～15mm,焊接中不允許搬動、敲擊焊件。

(3)表面氣孔:焊條按規(guī)定的溫度和時間進行烘焙,焊接區(qū)域必須清理干凈,焊接過程中選擇適當(dāng)?shù)暮附与娏?降低焊接速度,使熔池中的氣體完全逸出。

(4)焊縫夾渣:多層施焊應(yīng)逐層將焊渣清除干凈,操作中應(yīng)運調(diào)正確,弧長適當(dāng)。注意熔渣的流動方向,采用堿性焊條時,必須使熔渣留在熔渣后面。

(5)組對及焊接前,清除坡口及其母材內(nèi)外表面20mm范圍內(nèi)的氧化物、油污、毛刺、熔渣等有害雜質(zhì),直至露出金屬光澤,不得有裂紋、夾層等缺陷。

(6)焊接每層焊道的厚度宜控制在3mm范圍內(nèi)。如兩名焊工對稱施焊,先焊接短邊,再焊接長邊。

(7)每焊接完一層焊道進行下一層焊道前必須用砂輪機將層間的熔渣清理干凈。反層分段焊接,焊接過程中使用經(jīng)緯儀觀測垂直度,實時控制調(diào)節(jié)。

(8)不得在坡口之外的母材表面引弧和試驗電流,并防止電弧擦傷母材。

(9)根據(jù)實際母材厚度情況選擇填充金屬層數(shù)

3 施工資源配置需求

3.1 人員需求

(1)箱型柱安裝需配合滿足要求的管理人員,包含施工調(diào)度人員、安全監(jiān)督人員、質(zhì)量監(jiān)測員。

(2)箱型柱安裝需配合滿足要求的作業(yè)人員,包括電工、鉚工、焊工、起重工、輔工。

(3)其它配合人員,包括架設(shè)工、無損檢測人員。

(4)相關(guān)人員配置需符合施工需求技能水平,相關(guān)技能工種人員持合格有效的資質(zhì)證書。配置人員數(shù)量根據(jù)箱型柱安裝的實際需要進行及時的調(diào)節(jié)。

3.2 機具需求

(1)吊車配置:宜配置100t全配重汽車吊擔(dān)任箱型柱主吊任務(wù),50t汽車吊擔(dān)任箱型柱吊裝溜尾任務(wù)。

(2)施工機具配置:氧乙炔割炬、交流焊機、砂輪機、Φ12鋼絲晃繩、倒鏈、撬棍、熱處理機、垂直線墜、水平尺、鋼板尺。

(3)檢測檢驗工具配置:全站儀(校驗合格)、紅外線測溫儀、超聲波檢測儀、硬度檢測儀。

4 結(jié)束語

通過施工實踐,大型壓縮機廠房立柱采用箱型柱鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)混凝體立柱結(jié)構(gòu)相比較,施工工期明顯縮短,較大幅度縮小施工現(xiàn)場物資占用場地,能夠縮短不同工序交叉影響周期。箱型柱鋼結(jié)構(gòu)安裝施工組織難度小,人工消耗明顯降低,從而有效的節(jié)約施工成本。