再生器模塊化安裝施工工藝要點(diǎn)分析

楊素濤 楊成文

中國化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司 河南開封 475002

隨著石油化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模越來越大，但施工周期越來越短，這要求施工技術(shù)朝著更安全、高質(zhì)量、高效率的方向發(fā)展。模塊化安裝正是符合當(dāng)前施工技術(shù)發(fā)展方向，同時(shí)伴隨著工業(yè)制造能力的提升和大型起重機(jī)械的快速應(yīng)用，工廠化制造程度逐漸加深，模塊化規(guī)模越來越大。模塊化安裝的前置工作是工廠化制造，工廠化制造可以把部分現(xiàn)場(chǎng)工作在工廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化的完成。模塊制造工廠可以規(guī)?；?、集約化，同一座工廠可以服務(wù)多個(gè)工程項(xiàng)目，減少施工設(shè)施投入成本。工廠內(nèi)員工流動(dòng)性小、熟練工人多，工作環(huán)境好，施工設(shè)備齊全，從而提高施工效率，更容易控制安全、質(zhì)量。工廠化制造可以和現(xiàn)場(chǎng)施工同時(shí)進(jìn)行，合理縮短施工工期。在施工現(xiàn)場(chǎng)，模塊化安裝可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工機(jī)械和作業(yè)人員的投入，減少施工臨設(shè)費(fèi)用和動(dòng)遷費(fèi)用；模塊化安裝速度快、效率高，可以減少作業(yè)人員在危險(xiǎn)作業(yè)條件暴露時(shí)間，提高施工安全性。以下以再生器模塊為例，分析大型立式模塊的吊裝、找正等施工工藝要點(diǎn)。

1 再生器模塊概況

催化劑再生器工藝包是連續(xù)催化重整裝置的重要組成部分，該工藝包采用模塊化設(shè)計(jì)、制造、安裝，稱為催化劑再生器框架模塊（以下簡稱再生器模塊）。制造完成的再生器模塊包含催化劑再生器工藝包的設(shè)備、管道、電氣、儀表等專業(yè)，模塊縱向邊柱間距14.4m，橫向柱間距7m，安裝標(biāo)高- 0.77m，頂層標(biāo)高67.15m，總重1008.2t。再生器模塊主要分為4 個(gè)部分安裝，即模塊A、模塊B、模塊C、模塊D。詳見表1。分段模塊之間的管道連接方式有焊接和法蘭連接兩種形式；鋼結(jié)構(gòu)連接形式為高強(qiáng)度螺栓連接；電氣、儀表、消防等專業(yè)連接電纜預(yù)留有足夠長度，現(xiàn)場(chǎng)接線即可。

表1 分段模塊外形尺寸及重量表

2 再生器模塊安裝施工工藝

2.1 模塊吊裝

再生器模塊每段都是臥置運(yùn)輸，且長細(xì)比高，所以其吊裝工藝類似立式設(shè)備吊裝。選用單主機(jī)抬吊遞送法吊裝工藝，即吊裝開始時(shí)，被吊模塊呈臥置狀態(tài)，主吊車吊起模塊上端，不斷提升，并能承受模塊全部吊裝載荷；溜尾吊車提起模塊尾端不斷向前抬送，直至模塊直立；而后主吊車通過提升、旋轉(zhuǎn)、變幅等操作將模塊吊裝就位。但模塊與立式設(shè)備結(jié)構(gòu)型式不同，需要設(shè)置合理的吊耳型式，采用特殊的索具組合，達(dá)到模塊翻轉(zhuǎn)、吊裝的目的。

2.2 模塊找正

由于再生器模塊總體高度為67m，包含動(dòng)設(shè)備多、連接管口多，并且模塊長細(xì)比高，運(yùn)輸、吊裝時(shí)易變形，為保證再生器模塊安全、順利生產(chǎn)運(yùn)行，對(duì)模塊安裝精度控制要求很高。在吊裝之前，在每個(gè)分段模塊4 個(gè)邊柱上做好基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)為每層實(shí)際水平線（主梁中心線）與柱中心線的交點(diǎn)。通過實(shí)際測(cè)量，記錄影響再生器模塊基礎(chǔ)施工偏差及模塊關(guān)鍵位置制作誤差，關(guān)鍵位置制作誤差如風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)水平度、對(duì)接管線坐標(biāo)等，通過制造誤差數(shù)據(jù)分析，計(jì)算出實(shí)際安裝時(shí)所需反向偏差彌補(bǔ)數(shù)據(jù)，在符合安裝要求的情況下，采用反向偏差安裝以抵消制造誤差，避免累計(jì)誤差。模塊標(biāo)高用水準(zhǔn)儀測(cè)量控制，垂直度用經(jīng)緯線測(cè)量控制；底層模塊通過斜墊鐵組調(diào)整，頂層模塊通過薄鋼板調(diào)整，確保達(dá)到設(shè)計(jì)和高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。

2.3 黃金焊口組對(duì)、焊接

再生器模塊每段之間有部分管線需要現(xiàn)場(chǎng)焊接連接，這部分現(xiàn)場(chǎng)焊接的焊縫稱為黃金焊口。連接管道在設(shè)計(jì)、制造時(shí)已考慮坐標(biāo)調(diào)整裕量，管道長度調(diào)整需實(shí)測(cè)進(jìn)行偏差彌補(bǔ)后方可下料。偏差彌補(bǔ)計(jì)算方法：先安裝的分段模塊側(cè)管道需彌補(bǔ)基礎(chǔ)偏差、模塊制造偏差；后安裝的分段模塊側(cè)需彌補(bǔ)模塊制造誤差、前個(gè)分段模塊安裝誤差。模塊吊裝前，黃金焊口兩側(cè)坡口應(yīng)處理好，在內(nèi)壁貼上水溶紙，并封好管口。模塊找正完成后方可進(jìn)行黃金焊口組對(duì)，組對(duì)時(shí)可通過倒鏈進(jìn)行坐標(biāo)細(xì)微調(diào)整。焊接工藝采用氬電聯(lián)焊，在焊接前要通過焊縫檢驗(yàn)尺檢查組對(duì)間隙、坡口角度、錯(cuò)邊量合格，并檢驗(yàn)水溶紙完整后方可焊接。

3 再生器模塊安裝施工工藝流程

分段模塊吊裝順序：模塊A→模塊C→模塊B→模塊D。

再生器模塊安裝流程：基礎(chǔ)復(fù)測(cè)→場(chǎng)地準(zhǔn)備→模塊吊裝機(jī)具入場(chǎng)→模塊入場(chǎng)檢驗(yàn)→模塊吊裝→模塊主體安裝驗(yàn)收→模塊基礎(chǔ)灌漿→模塊吊裝機(jī)具退場(chǎng)→零部件吊裝機(jī)具入場(chǎng)→零部件安裝→黃金焊口組對(duì)、焊接→臨時(shí)加固支撐拆除→電氣、儀表電纜連接→模塊整體驗(yàn)收。

4 施工準(zhǔn)備

4.1 基礎(chǔ)準(zhǔn)備

4.1.1 基礎(chǔ)復(fù)測(cè)

基礎(chǔ)復(fù)測(cè)前由基礎(chǔ)施工單位設(shè)置清晰準(zhǔn)確的基準(zhǔn)標(biāo)高點(diǎn)、基準(zhǔn)軸線等。由于再生器模塊與重整反應(yīng)器框架、電梯間相連管道、結(jié)構(gòu)較多，所以再生器模塊基礎(chǔ)復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)不但能獨(dú)立滿足安裝要求（允許偏差±5mm），與重整反應(yīng)器框架、電梯間的相對(duì)標(biāo)高、軸線間距、軸線平行度也不能偏差過大（允許偏差±10mm），經(jīng)實(shí)測(cè)，軸線偏差數(shù)值如圖1 所示。再生器模塊模塊基礎(chǔ)允許偏差如表2 所示。

圖1 再生器模塊基礎(chǔ)軸線偏差實(shí)測(cè)圖（單位：mm）

表2 再生器模塊模塊基礎(chǔ)允許偏差表 mm

4.1.2 墊鐵設(shè)置

墊鐵面積按《石油化工靜設(shè)備安裝工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》附錄A 計(jì)算，設(shè)備重量取模塊A 與模塊B 重量之和（如取4 個(gè)模塊之和計(jì)算，模塊A 底部墊鐵面積偏小），結(jié)合再生器模塊鋼柱底板尺寸及螺栓間距，選用350mm×100mm 墊鐵。墊鐵組應(yīng)放置整齊平穩(wěn)，與墊鐵窩接觸良好，頂面標(biāo)高為安裝標(biāo)高。

4.2 場(chǎng)地準(zhǔn)備

吊車入場(chǎng)道路及站位場(chǎng)地、模塊運(yùn)輸?shù)缆芳皵[放場(chǎng)地應(yīng)平整且地耐力符合要求。在場(chǎng)地上標(biāo)記好吊車、超起配重、模塊等位置，確保吊車主臂和超起配重回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)無障礙物。由于模塊采用SPMT（自行式模塊運(yùn)輸車）運(yùn)輸及自卸，需在場(chǎng)地提前準(zhǔn)備好鋼支墩，鋼支墩按運(yùn)輸支撐位置擺放（以模塊A 為例），場(chǎng)地要滿足SPMT 卸車完畢后出場(chǎng)要求。

4.3 模塊驗(yàn)收

模塊入場(chǎng)以后，在供貨方、業(yè)主見證下，按如下要求進(jìn)行入場(chǎng)檢驗(yàn)。

(1) 檢查外包裝是否完好，保護(hù)氣體壓力是否正常。

(2) 根據(jù)發(fā)貨清單，清點(diǎn)到貨數(shù)量是否相符。

(3) 根據(jù)圖紙檢查，模塊是否制造正確、完整。復(fù)測(cè)模塊柱底板間距、地腳螺栓孔間距、柱對(duì)角線間距等是否在偏差范圍之內(nèi)，并與基礎(chǔ)偏差數(shù)據(jù)對(duì)比。

(4) 檢查模塊間連接管道法蘭密封面是否有劃傷、凹坑、銹蝕等缺陷。連接管道定位坐標(biāo)是否準(zhǔn)確。

(5) 吊裝吊耳是否按設(shè)計(jì)圖制作、安裝。

(6) 檢查有無散落構(gòu)件，連接螺栓是否緊固。

4.4 吊裝前準(zhǔn)備

分段模塊吊裝主吊車選用1250t 履帶吊，溜尾吊車選用600t，入場(chǎng)后在指定位置就位。所用吊裝索具檢驗(yàn)合格，被吊裝模塊擺放至指定位置。模塊應(yīng)驗(yàn)收合格，確保所有構(gòu)件無松動(dòng)，清理所有雜物，避免吊裝時(shí)物體墜落。

5 施工操作要點(diǎn)

5.1 分段模塊吊裝

再生器模塊按照模塊A、模塊C、模塊B、模塊D 的順序吊裝，每個(gè)分段模塊吊裝操作要點(diǎn)類似。以下以模塊A 吊裝為例說明。

5.1.1 吊車站位及模塊擺放

根據(jù)吊車起重性能表、模塊參數(shù)、吊裝工藝確定主吊車、溜尾吊車的站位，并根據(jù)吊車站位確定模塊擺放位置。吊車站位及模塊擺放位置如圖2 所示。

圖2 吊車站位及模塊擺放位置示意圖

5.1.2 索具設(shè)置

由于分段模塊臥置時(shí)4 個(gè)主吊耳不在同一標(biāo)高，需在連接主吊耳的繩扣上設(shè)置滑輪，用于調(diào)整模塊翻轉(zhuǎn)時(shí)鋼絲繩長度和平衡4 個(gè)吊點(diǎn)受力，滑輪通過卸扣、繩扣與吊車吊鉤連接，并通過平衡梁調(diào)整滑輪間距以匹配吊耳間距，主吊耳索具設(shè)置如圖3 所示。分段模塊設(shè)有兩個(gè)溜尾吊耳且吊耳間距較大，溜尾繩扣需要用平衡梁調(diào)整繩扣間距，溜尾吊耳索具設(shè)置如圖4 所示。

圖3 主吊耳索具設(shè)置示意圖

圖4 溜尾吊耳索具設(shè)置圖

5.1.3 模塊翻轉(zhuǎn)直立

分段模塊在試吊完成后，開始分段模塊翻轉(zhuǎn)直立操作，即主吊車緩慢提升，溜尾吊車平穩(wěn)向前抬送，直至模塊直立。在翻轉(zhuǎn)過程中，密切關(guān)注模塊變形、索具受力、滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)等情況，如有異常立即停止吊裝，待排除異常后方可繼續(xù)吊裝。模塊直立后，通過升降車摘除溜尾索具。模塊翻轉(zhuǎn)直立過程如圖5 所示。

5.1.4 模塊吊裝就位

溜尾吊車摘鉤后，主吊車緩慢回鉤至模塊柱底座輕觸調(diào)平道木，使模塊最大程度的直立。通過主吊車提升、旋轉(zhuǎn)、回鉤等操作及模塊方位調(diào)整使模塊就位。在吊裝上層模塊前，下層模塊應(yīng)找正完成，地腳螺栓緊固完成，并在與上層模塊連接處搭設(shè)操作平臺(tái)。操作平臺(tái)應(yīng)方便模塊找正、地腳螺栓緊固，但不能影響上層模塊就位。

5.2 模塊找正

分段模塊標(biāo)高和垂直度調(diào)整時(shí)，儀器觀測(cè)應(yīng)在每根立柱兩個(gè)直角方向進(jìn)行，測(cè)量時(shí)應(yīng)綜合考慮每層基準(zhǔn)點(diǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，盡量能做到彌補(bǔ)偏差。底層模塊通過斜墊鐵組調(diào)整，頂層模塊通過薄鋼板調(diào)整。由于黃金焊口定位、結(jié)構(gòu)復(fù)測(cè)皆以相鄰邊柱（2 軸線、3 軸線）為基準(zhǔn)測(cè)量，模塊安裝間距仍以相鄰鋼柱柱測(cè)量，鋼柱間距調(diào)整時(shí)，可通過千斤頂、手拉葫蘆進(jìn)行輔助。

為保證模塊A 與模塊C、模塊B 與模塊D 之間結(jié)構(gòu)、管道安裝順利，模塊的垂直度偏差要與間距偏差程相互彌補(bǔ)，避免積累誤差致使間距較大；頂層模塊垂直度與底層模塊的垂直度偏差宜方向相反，確保整體垂直度符合安裝要求。以模塊A 柱2- A 與模塊C 柱3- A 在南北方向?yàn)槔f明：柱2- A 與柱3- A 基礎(chǔ)間距偏差為- 5mm，模塊安裝找正后，柱2- A 安裝偏差+1mm（向北），柱3- A 安裝偏差+1mm（向北），此時(shí)，柱2- A 與柱3- A 底部間距偏差為- 5mm。在標(biāo)高41.5m 處，柱2- A 垂直度偏差- 8mm（向北），柱2- A 垂直度偏差+3mm（向南），由此得，柱2- A 與柱3- A 底部間距偏差為+6mm。由此可見，垂直度反向偏差后并未增加間距偏差。

頂層模塊與底層模塊連接螺栓緊固后，整體驗(yàn)收合格后方可摘鉤。

5.3 黃金焊口組對(duì)、焊接

在分段模塊吊裝前，焊接管道根據(jù)基礎(chǔ)偏差、模塊制造偏差、安裝偏差計(jì)算出管道預(yù)留長度，處理好坡口，清理內(nèi)壁，而后在內(nèi)壁貼上水溶紙，并封好管口。為避免管口在分段模塊吊裝過程中碰觸，通過手拉葫蘆、臨時(shí)支撐的約束使管口向模塊內(nèi)縮5～10mm。

再生器模塊安裝驗(yàn)收后方可開始黃金焊口組對(duì)、焊接工作。黃金焊口組對(duì)時(shí)，需去除臨時(shí)支撐約束，可用手拉葫蘆輔助組對(duì)，組對(duì)間隙、錯(cuò)邊量應(yīng)符合焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)。焊接前檢查水溶紙密封情況完整性，而后按照焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)焊接。

6 結(jié)語

再生器模塊化制造和安裝是煉油裝置未來的發(fā)展方向，是實(shí)現(xiàn)施工項(xiàng)目“高品質(zhì)、低成本”的最佳方案。通過設(shè)置合適吊耳，選用合適吊裝工藝，有效解決了再生器模塊的翻轉(zhuǎn)及吊裝難題；通過增加測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，加強(qiáng)測(cè)量控制，進(jìn)行偏差彌補(bǔ)，大大提高模塊安裝精度；通過偏差預(yù)測(cè)，增大實(shí)測(cè)頻次，有效提高了組對(duì)效率和焊接合格率。同時(shí)，按照文中施工工藝，可以減少高空作業(yè)，增加施工安全性；吊裝集中化，大大縮短了施工周期，提高施工工效。