創(chuàng)新“兩器”封頭翻轉(zhuǎn)用傾斜軸式吊耳

姚成龍 吳慶運(yùn) 田彥軍 王勁松 林 歡

中國化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司 湖北襄陽 441100

中國化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司承建的中海石油東營某公司升級改造及配套工程項(xiàng)目中，沉降器及再生器（簡稱“兩器”）為催化裂化裝置的核心設(shè)備，也是整個(gè)催化裝置施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為方便組對和襯里，通常需要在地面進(jìn)行封頭180°翻轉(zhuǎn)施工。而“兩器”設(shè)備封頭重量大、直徑大、體積大，操作存在難度。以最大的再生器橢圓封頭為例（圖1），其總重130t，安裝高度48.24m，下口直徑12.6m，封頭高度3.22m。因而，選擇合理的翻轉(zhuǎn)吊裝工藝是保證吊裝作業(yè)施工安全的重要條件。

圖1 再生器封頭

1 施工方案的確定

1.1 吊耳的制作安裝

1.1.1 吊耳的選型

結(jié)合施工現(xiàn)場情況及再生器封頭特點(diǎn)，項(xiàng)目部技術(shù)人員提出兩種不同形式的吊耳方案（圖2），并進(jìn)行了方案的模擬對比。

圖2 吊耳形式圖示

技術(shù)人員采用CAD 制圖對兩種封頭翻轉(zhuǎn)方案進(jìn)行示意，詳見圖3。

通過上述兩種吊耳選型的對比分析，發(fā)現(xiàn)采用垂直軸式吊耳翻轉(zhuǎn)施工時(shí)，鋼絲繩存在夾角，有安全隱患，且在翻轉(zhuǎn)過程中易出現(xiàn)索具脫鉤或鋼絲繩劃傷，造成安全事故；而采用傾斜軸式吊耳，翻轉(zhuǎn)過程平穩(wěn)、可靠。故選定吊耳類型為傾斜軸式吊耳。

圖3 兩種封頭翻轉(zhuǎn)示意圖

1.1.2 吊耳的數(shù)量

通過對大型再生器橢圓封頭翻轉(zhuǎn)施工方法和相關(guān)文獻(xiàn)及專利進(jìn)行查新，以及咨詢公司技術(shù)專家?guī)斓膶＜?，對吊耳?shù)量的選擇提出了兩種方案（圖4）：方案一，采用3 個(gè)吊耳翻轉(zhuǎn)，吊裝時(shí)單獨(dú)焊接吊裝吊耳；方案二，采用4 個(gè)吊耳進(jìn)行翻轉(zhuǎn)和吊裝。

圖4 吊耳數(shù)量選擇方案

（1）方案一：共設(shè)3 個(gè)吊裝點(diǎn)，其中主吊2 個(gè)吊裝點(diǎn)、溜尾吊車1 個(gè)吊裝點(diǎn)，穩(wěn)定性較差；輔助吊車只有1個(gè)吊裝點(diǎn)，平衡性較2 個(gè)吊裝點(diǎn)差。且吊裝就位時(shí)，需要單獨(dú)另焊接吊耳，施工量增大。

（2）方案二：共設(shè)4 個(gè)吊裝點(diǎn)，穩(wěn)固性較好。采用2根平衡梁，2 臺吊車各設(shè)2 個(gè)吊裝點(diǎn)，平衡性容易控制。且翻轉(zhuǎn)完成后，可直接利用該吊耳繼續(xù)完成封頭的吊裝就位。

通過對比，最終選用4 個(gè)傾斜軸式吊耳。

1.1.3 吊耳的加固形式

通過查閱HG/ T 21574《化工設(shè)備吊耳及工程技術(shù)要求》，橢圓形封頭重量為130.982t，考慮吊裝動載荷系數(shù)1.1，吊裝計(jì)算載荷為144.08t。采用4 個(gè)吊耳翻轉(zhuǎn)吊裝，通過計(jì)算，單個(gè)吊耳需承受重量≥75t。利用現(xiàn)場邊角料加工制作井字形吊耳AXC- 450- 24（圖5），以Φ480×24mm 鋼管作為管軸，24mm 鋼板作為Φ480×24mm 加強(qiáng)筋及擋圈，20mm 鋼板作為吊耳護(hù)板，材質(zhì)均為Q345R，通過受力分析計(jì)算，可滿足載荷要求）。

圖5 傾斜式吊耳設(shè)計(jì)圖（井字型和十字型）

1.1.4 吊耳的安裝

針對吊耳的安裝，項(xiàng)目部創(chuàng)新工藝，采用傾斜軸式吊耳中心線與設(shè)備軸向相切安裝方式（圖6）。整個(gè)翻轉(zhuǎn)吊裝過程中，吊耳始終與地面保持水平，通過平衡梁使吊耳受力均衡，安全性能可靠。吊耳安裝順序如下：

（1）主筋板與設(shè)備本體；

（2）吊耳管與設(shè)備本體；

（3）吊耳護(hù)板與吊耳管及設(shè)備本體；

（4）擋圈與吊耳管及吊耳護(hù)板；

（5）加強(qiáng)筋板與擋圈、吊耳管及吊耳護(hù)板；

（6）各個(gè)主筋板之間的焊接采用雙面滿焊；

（7）主筋板與吊耳管之間采用雙面滿焊；

（8）主筋板與設(shè)備本體采用雙面滿焊；

（9）角焊縫間的焊接為兩焊件薄板厚度。

圖6 吊耳安裝示意圖

為保障吊裝過程平穩(wěn)，根據(jù)受力點(diǎn)載荷分析，要求4 個(gè)吊耳的焊接位置位于封頭兩側(cè)靠邊緣1/ 3 處。通過CAD 制圖，最終確定吊耳與封頭中心兩側(cè)均勻分布，吊耳兩兩平行，兩中心線之間的距離為8.6m，且吊耳中心線距封頭上口垂直距離為0.7m。另外，為了避免吊裝過程中鋼絲繩與封頭口相碰，設(shè)置吊耳擋環(huán)與封頭邊緣距離為0.15m，保障吊裝過程安全可靠（圖7）。

圖7 再生器封頭4 個(gè)傾斜軸式吊耳安裝尺寸

1.2 翻轉(zhuǎn)吊裝方案

結(jié)合現(xiàn)場場地實(shí)際情況與現(xiàn)場已有業(yè)主包月的600t 履帶吊，項(xiàng)目部召開了“封頭翻轉(zhuǎn)吊裝方案”專題會，提出了封頭垂直轉(zhuǎn)180°翻轉(zhuǎn)施工方法。即：主吊持續(xù)緩慢起鉤，溜尾吊車緩慢遞送至90°垂直，拆除輔吊索具；旋轉(zhuǎn)封頭180°后，掛上輔吊索具，輔吊緩慢提升完成翻轉(zhuǎn)。并且對該方案進(jìn)行了三維動畫模擬（圖8）。通過動畫模擬，確定此方案可行。

圖8 封頭垂直轉(zhuǎn)180°翻轉(zhuǎn)法三維動畫模擬

2 施工工藝的確定

（1）按照傾斜軸式吊耳設(shè)計(jì)圖對現(xiàn)場已安裝的吊耳進(jìn)行現(xiàn)場核對（圖9），經(jīng)核驗(yàn)，符合圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。

圖9 傾斜軸式吊耳設(shè)計(jì)圖及現(xiàn)場實(shí)物圖對比

（2）對現(xiàn)場焊接吊耳的數(shù)量進(jìn)行復(fù)核，共焊接4個(gè)傾斜軸式吊耳（圖10），且對焊接完成的吊耳進(jìn)行了磁粉檢測，合格率為100%。

圖10 4 個(gè)傾斜軸式吊耳設(shè)計(jì)與現(xiàn)場安裝對照圖

（3）按照井字型軸式吊耳AXC- 450- 24 設(shè)計(jì)圖紙對各項(xiàng)加固材料規(guī)格及加固方式進(jìn)行檢查（圖11），均符合井字型軸式吊耳圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。

圖11 傾斜軸式吊耳加固設(shè)計(jì)圖與現(xiàn)場實(shí)物對照圖

（4）現(xiàn)場采用卷尺、水平管和施工線對4 個(gè)傾斜軸式吊耳安裝尺寸進(jìn)行了檢查。經(jīng)查驗(yàn)：吊耳中心線與設(shè)備軸向相切，4 個(gè)吊耳兩兩平行，且吊耳兩中心線之間的距離為8.6m，吊耳中心線距封頭上口垂直距離為0.7m，吊耳擋環(huán)與封頭邊緣距離為0.15m，與圖紙要求一致（圖12）。

圖12 安裝完成的傾斜式吊耳

（5）技術(shù)人員對參與再生器封頭翻轉(zhuǎn)施工的工人進(jìn)行了技術(shù)交底及安全技術(shù)交底，并組織施工工人觀看再生器封頭翻轉(zhuǎn)全過程的三維動畫模擬。

（6）利用現(xiàn)場已有的600t 履帶吊空檔時(shí)間，進(jìn)行再生器橢圓封頭翻轉(zhuǎn)。經(jīng)查閱相關(guān)吊車性能參數(shù)表并計(jì)算，表明采用600t 履帶吊為主吊，350t 汽車吊為輔吊，即能完成封頭的翻轉(zhuǎn)。吊裝參數(shù)見表1。

表1 吊車參數(shù)表

(7) 根據(jù)現(xiàn)場場地實(shí)際情況，按照吊車站位圖中預(yù)先確定的方向和位置，進(jìn)行吊車支車站位，并確保吊車支腿平穩(wěn)（圖13）。

圖13 吊車站位圖及現(xiàn)場照片

(8) 主吊及輔助吊依據(jù)起重指揮信號，同步緩慢抬升封頭（圖14）；待封頭離地約0.1m 時(shí)，主吊持續(xù)緩慢起鉤，輔助吊車緩慢遞送（圖15），速度與主吊車起吊速度同步，同時(shí)確保封頭底部距離地面不大于200mm。

圖14 封頭開始起吊

圖15 封頭遞送中

（9）待封頭由主吊車起吊至與地面垂直（圖16），輔助吊車完全不受力時(shí)，主吊停止起鉤，對輔助吊車鎖具進(jìn)行摘除。

（10）由作業(yè)人員對封頭旋轉(zhuǎn)180°（圖17）。

圖16 封頭直立

圖17 封頭180°旋轉(zhuǎn)

（11）再次掛上輔助吊車鋼絲繩，輔助吊車持續(xù)緩慢起鉤，主吊車緩慢遞送，保持速度的同步性；待封頭與地面平行時(shí)，兩吊車同時(shí)緩慢落鉤，緩慢將封頭就位在已處理場地上（圖18、圖19），即完成封頭翻轉(zhuǎn)吊裝（整個(gè)封頭翻轉(zhuǎn)過程與三維動畫方案一致）。

圖18 封頭翻轉(zhuǎn)圖

圖19 封頭翻轉(zhuǎn)完成后落鉤

（12）封頭安裝就位。

3 結(jié)束語

“傾斜軸式吊耳”成功應(yīng)用于中海石油東營某公司升級改造及配套工程項(xiàng)目“兩器”設(shè)備封頭安裝施工上，取得了良好的效果，得到了業(yè)主方和監(jiān)理方的高度認(rèn)可。該吊耳為“兩器”封頭翻轉(zhuǎn)施工提供了一種成熟的新工藝，中國化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司計(jì)劃進(jìn)一步在同類型項(xiàng)目或其他類似工程中進(jìn)行推廣和應(yīng)用。