關(guān)于化工工程大型塔器設(shè)備吊耳設(shè)計的改進(jìn)工藝

李 寧

中石化重型起重運輸工程有限責(zé)任公司 北京 100029

大型塔類設(shè)備吊耳設(shè)計是吊裝工程中的重要工藝，對吊裝施工的成敗具有決定性作用。目前關(guān)于塔類吊耳設(shè)計的規(guī)范基本依據(jù)《化工設(shè)備吊耳設(shè)計選用規(guī)范》（HGT21574- 2018）和《石油化工工程起重施工規(guī)范》（SHT3536- 2011），但均只有選型，且最大噸級只有300t級，不能滿足現(xiàn)在多種類、各種尺寸設(shè)備的需求，也不能滿足千噸級超大型模塊化設(shè)備吊裝的需求，且沒有相應(yīng)的設(shè)計流程，沒有統(tǒng)一規(guī)范，造成各單位吊耳設(shè)計結(jié)構(gòu)形式和模板不盡相同，給現(xiàn)場施工帶來很多不便。隨著近年來大型設(shè)備吊裝“一體化”不斷推廣，越來越多大型設(shè)備的吊耳設(shè)計由大型設(shè)備吊裝總承包方設(shè)計，以上問題已經(jīng)在合同歸口方面明確約定，而且得到業(yè)主、監(jiān)理、制造廠、運輸單位和設(shè)計單位的廣泛認(rèn)可。吊耳設(shè)計屬于施工前的設(shè)計階段，需要完成設(shè)計出圖后，再發(fā)送至制造廠進(jìn)行制造，而吊耳設(shè)計又涉及諸多單位，其專業(yè)性、復(fù)雜性不言而喻。如何保證吊耳設(shè)計快速高效地繪制完成，保證依法合規(guī)的發(fā)布制造，以及后續(xù)吊裝過程的安全可靠，實現(xiàn)吊耳設(shè)計的簡單、高效、安全、實用，這一系列問題成為當(dāng)今吊裝工程中的技術(shù)難題，亟待解決。

1 吊耳的設(shè)計條件

吊耳設(shè)計需要提供前期資料，其中包括設(shè)備工程圖（簽字版）、管口方位圖（簽字版）、梯子平臺圖（簽字版）、排板圖（簽字版）、內(nèi)部外部預(yù)焊件圖（簽字版）、管線支架圖（簽字版）和單線圖（簽字版）等。理論上，吊耳設(shè)計需要提供上述全部圖紙方可進(jìn)行設(shè)計，以保證設(shè)計出的吊耳考慮到所有干涉因素，確保吊裝安全。

但實際工作中，吊耳設(shè)計處于設(shè)備采購之前，設(shè)計階段往往只有設(shè)備工程圖（簽字版）和管口方位圖（簽字版），需要提前設(shè)計出結(jié)構(gòu)尺寸，出圖發(fā)送至制造廠家進(jìn)行備料。因此，吊耳設(shè)計的條件可在上述兩圖提供后，進(jìn)行簽字出圖和發(fā)送，后續(xù)再根據(jù)補充圖紙進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

2 吊耳的設(shè)計步驟

吊耳設(shè)計不僅是選型，而且包括吊裝方案比對、設(shè)備強(qiáng)度校核、設(shè)備結(jié)構(gòu)預(yù)留和溜尾吊耳形式配對等問題。為保證吊耳設(shè)計高效、準(zhǔn)確，應(yīng)遵循以下步驟：

（1）查閱大型設(shè)備工程圖，了解設(shè)備的重量、名稱、位號、直徑、壁厚、高度、材質(zhì)、保溫厚度、加強(qiáng)圈高度，以及是否需要熱處理等參數(shù)。

（2）根據(jù)設(shè)備工程圖繪制設(shè)備外形圖，其中設(shè)備總高、直徑、壁厚、裙座尺寸等重要尺寸必須繪制。

（3）根據(jù)設(shè)備重量選擇相應(yīng)等級管式吊耳能級及形式。

（4）根據(jù)設(shè)備的直徑大小，校核設(shè)備局部強(qiáng)度應(yīng)力。如所選能級不滿足要求，則采用更換吊耳能級、加大補強(qiáng)圈、加厚設(shè)備筒壁、更換設(shè)備筒壁、加強(qiáng)設(shè)備筒壁等方法進(jìn)行加強(qiáng)，直至局部強(qiáng)度應(yīng)力通過。

（5）根據(jù)設(shè)備長細(xì)比，校核設(shè)備整體彎曲強(qiáng)度。如不合格，可通過調(diào)整吊耳高度來解決。并根據(jù)吊裝方案選用索具，調(diào)整吊耳容繩量。

（6）根據(jù)工程圖、管口方位圖、梯子平臺圖和管線圖等選定吊耳方位。

（7）根據(jù)管口伸出長度、保溫圈、加強(qiáng)圈等的尺寸，修改主吊耳內(nèi)擋圈伸出長度。

（8）根據(jù)裙座形式選擇相應(yīng)溜尾板式吊耳能級及形式。

（9）根據(jù)裙座形式選擇相應(yīng)設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)及形式。

（10）根據(jù)吊裝選用卸扣和裙座尺寸，確定溜尾吊耳伸出長度和溜尾吊耳間距。

（11）根據(jù)設(shè)備材料，確定管式吊耳和板式吊耳材質(zhì)。

（12）對吊耳圖紙進(jìn)行標(biāo)注。

（13）匯總注意事項。

（14）設(shè)計完成、出圖。

3 吊耳的設(shè)計類型

隨著模塊化吊裝成為工程建設(shè)的必備模式，管式吊耳形式一般采用外擋板和內(nèi)擋板的結(jié)構(gòu)形式。在此基礎(chǔ)上，因設(shè)備的規(guī)格尺寸不同，也存在各種差異，匯總類型及使用范圍如下：

（1）管式吊耳圓形墊板型，適用于一般設(shè)備；

（2）管式吊耳方形墊板型，適用于筒壁板環(huán)焊縫間距較小的設(shè)備；

（3）吊耳局部弓型鋼加強(qiáng)型，適用于設(shè)備壁厚不能加厚，局部應(yīng)力大的設(shè)備；

（4）加厚段管式吊耳型，適用于壁厚較小、局部應(yīng)力大的設(shè)備；

（5）溜尾吊耳三角支撐型，適用于裙座下方有管線和/ 或管口的設(shè)備；

（6）雙溜尾板式吊耳型，屬于一般設(shè)備，應(yīng)用廣泛；

（7）單溜尾板式吊耳型，適用于較小噸級設(shè)備。

為便于設(shè)計、校核及后期修改，將主吊耳和溜尾吊耳繪制在一張圖上，從而清晰地表達(dá)吊耳結(jié)構(gòu)、方位及局部要求。

4 吊耳設(shè)計注意事項

隨著工程建設(shè)不斷發(fā)展，吊耳設(shè)計工作涉及越來越多的合作單位，包括設(shè)計單位、建設(shè)單位、制造廠、施工單位和運輸單位等。因而吊耳設(shè)計需得考慮諸多影響因素，獲得多方認(rèn)可，注意事項如下：

（1）由于吊耳設(shè)計屬于設(shè)備制造前期工作，且大多情況下設(shè)備圖紙尚不完整，故吊裝單位進(jìn)行設(shè)計出圖后，后續(xù)需進(jìn)行各類技術(shù)對接，原則上只出圖1 版，后續(xù)通過設(shè)計變更聯(lián)系單形式進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化。

（2）所有吊耳設(shè)計數(shù)據(jù)均體現(xiàn)在1 張圖紙上，以便于設(shè)計單位、制造廠、業(yè)主或運輸單位查閱，也便于后續(xù)優(yōu)化、修改。

（3）根據(jù)目前工程項目特點，吊耳設(shè)計責(zé)任歸屬于吊裝施工單位，設(shè)計單位、建設(shè)單位等均屬于配合單位。在圖紙齊全的情況下，最終設(shè)計責(zé)任屬于吊裝施工單位；圖紙不全時，視情況追究相關(guān)單位責(zé)任。

（4）“長細(xì)比”大的設(shè)備，通過調(diào)整吊耳的上下位置，滿足設(shè)備彎曲強(qiáng)度，控制設(shè)備撓度。

（5）大直徑薄壁設(shè)備，通過加大吊耳尺寸、護(hù)板尺寸，或增設(shè)加厚段、加強(qiáng)圈等方式，對吊耳處設(shè)備局部強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)。

（6）管式吊耳的內(nèi)擋圈伸出長度需根據(jù)吊耳強(qiáng)度、保溫圈、加強(qiáng)圈，以及無法避開的其他結(jié)構(gòu)，注意考慮礙事加強(qiáng)圈時，需考慮加強(qiáng)圈+ 保溫層厚度。

（7） 根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81- 2011），“塞焊焊縫的最小中心間隔應(yīng)為孔徑的4倍，槽焊焊縫的縱向最小間距應(yīng)為槽孔長度的2 倍，垂直于槽孔長度方向的兩排槽孔的最小間距應(yīng)為槽孔寬度的4 倍；塞焊孔的最小直徑不得小于開孔板厚度加8mm，最大直徑應(yīng)為最小直徑值加3mm，或為開孔件厚度的2.25倍，并取兩值中較大者。槽孔長度不應(yīng)超過開孔件厚度的10 倍，最小及最大槽寬規(guī)定與塞焊孔的最小及最大孔徑規(guī)定相同”。如護(hù)板尺寸過大，間距過大，則適當(dāng)增加加強(qiáng)筋板數(shù)量和塞焊孔數(shù)量。

（8）內(nèi)擋圈和外擋圈距需要進(jìn)行倒圓處理，避免放置吊裝過程中鋼絲繩與擋圈外側(cè)接觸時，鋼絲繩發(fā)生切割、斷絲現(xiàn)象。

（9）管式吊耳的容繩量必須考慮吊裝方案所選用索具的尺寸和方法，適當(dāng)增加容繩量，避免吊裝時鋼絲繩與內(nèi)、外擋圈發(fā)生磨損。

（10）內(nèi)外擋圈高度應(yīng)大于鋼絲繩直徑一半，小于等于鋼絲繩直徑。

（11）管式吊耳方位主要考慮設(shè)備從水平過渡至垂直狀態(tài)時，鋼絲繩翻轉(zhuǎn)劃過軌跡，避免與吊耳上方管口、吊裝等現(xiàn)場不可切割部件相碰。對于梯子、平臺、管線、管支架和預(yù)焊件等現(xiàn)場可切割部件，可以綜合考慮，必要時為保證吊裝安全在現(xiàn)場切除。

（12）為便于備料，吊耳材料零部件可保證統(tǒng)一厚度。

（13）管式吊耳總伸出長度指設(shè)備筒壁弧度最外側(cè)邊緣，吊耳設(shè)計圖完成之后需對其尺寸進(jìn)行標(biāo)注、明確。

（14）為便于焊接制造，溜尾吊耳位置需設(shè)置在設(shè)備螺栓孔間距中間。

（15）溜尾吊耳間距需進(jìn)行核算，要求滿足相應(yīng)能級卸扣安裝富余量。

（16）溜尾吊耳伸出裙座長度需進(jìn)行核算，保證卸扣安裝富余量。

（17）設(shè)備出廠前，要保證主吊耳水平、溜尾吊耳豎直向上。

（18）對于熱處理設(shè)備，吊耳焊接需在熱處理之前進(jìn)行。

（19）管式吊耳管軸不允許與設(shè)備縱、環(huán)焊縫相交；護(hù)板盡量避開設(shè)備縱、環(huán)焊縫。如確實躲避不開，可將縱、環(huán)焊縫磨平后，再將護(hù)板施焊。

5 吊耳的校核

塔類設(shè)備吊耳校核一般分為管式吊耳校核、板式吊耳校核、設(shè)備撓度校核和設(shè)備局部強(qiáng)度校核。

其中管式吊耳和板式吊耳的強(qiáng)度校核屬于常規(guī)、通用校核，參考材料力學(xué)中的第四強(qiáng)度理論。吊耳局部校核一般采用SW6 軟件或WRC297 理論進(jìn)行。

6 管式吊耳現(xiàn)場施工的對接流程

為保證吊耳設(shè)計正常對接，根據(jù)目前大型設(shè)備吊裝工程特點，明確吊耳設(shè)計各方責(zé)任，吊耳設(shè)計對接流程如圖1 所示。

圖1 吊耳設(shè)計流程圖

7 結(jié)語

如今大型設(shè)備吊裝工程廣受關(guān)注，吊裝工藝也愈發(fā)規(guī)范。但吊裝規(guī)劃圖、預(yù)留圖、平立面圖、地基處理圖、吊耳設(shè)計圖和設(shè)備卸船圖等均需要根據(jù)實際情況進(jìn)行策劃設(shè)計，故大型設(shè)備吊裝工程“邊設(shè)計、邊施工”的情況非常普遍。吊耳設(shè)計作為吊裝工程的重要設(shè)計工作，屬于吊裝工程項目成立后的首要技術(shù)問題，如能在前期將吊耳設(shè)計集中、準(zhǔn)確、全部設(shè)計完成，不僅解決了一個吊裝技術(shù)難題，而且給后續(xù)的吊裝工作節(jié)省很大精力，為保證大型設(shè)備吊裝成功奠定重要的基礎(chǔ)。

由于早期大型設(shè)備模塊化吊裝并不明確，且大型設(shè)備不多，設(shè)計單位和制造單位對吊耳設(shè)計沒有形成一套具體的設(shè)計流程，吊耳設(shè)計基本上由吊裝單位牽頭推動，因此目前很多設(shè)計院、制造廠或一些社會組織對吊耳設(shè)計概念非常模糊。為更好體現(xiàn)吊裝服務(wù)安裝的工程建設(shè)理念，盡可能根據(jù)實際吊裝索具、機(jī)械和吊裝工藝，設(shè)計出切實可行的吊耳。通過明確吊耳設(shè)計流程，簡化吊耳設(shè)計模板，使大型塔類設(shè)備的吊耳具有簡單、準(zhǔn)確、可靠、實用、節(jié)約的特點。

以上闡述的吊耳設(shè)計改進(jìn)工藝已經(jīng)在浙江石化4000萬t/ a 煉化一體化項目和中化泉州100 萬t/ a 乙烯及煉油改擴(kuò)建項目成功應(yīng)用，得到了業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計院、制造廠、安裝單位及運輸單位的一致認(rèn)可，具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，值得推廣應(yīng)用。