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下載手機APP 目前國內煤化工行業迅速發展，裝置規模越來越大，現場設備安裝難度不斷加大，特別是大型超重、超高設備的現場安裝不斷增加，加之國內大型吊裝設備吊裝能力的局限，往往使設備整體吊裝方法受到限制。那么是否可以采用現場大型超重超高設備分段吊裝，空中組焊方式呢？這是目前大型裝置建設中超重超高設備吊裝所共同關注的話題。
2007 年，我公司承擔了兗礦煤業榆林能化有限公司首套60萬t/a甲醇項目的施工，其關鍵設備C1601甲醇吸收塔就屬于大型超高超重厚壁設備，為此我們對大型裝置建設中超重超高設備的分段吊裝、立式組裝技術進行了探討。
兗礦煤業榆林能化有限公司60萬t/a甲醇項目是目前國內啟動的煤制甲醇單系列最大的生產裝置，關鍵設備 C1601 甲醇吸收塔（如圖 l 所示），高 79.527m , 空塔重734t，外徑為36 96mm，壁厚為：98mm，材質：上部筒體 SA203GrD ，下部筒體 SA537 CL1 ，是整個裝置中最重的設備。 C -1601吸收塔訂貨合同規定：設備分為四段由制造廠在工廠預制，經預組裝后運到施工現場，由設備制造廠在現場進行地面水平組對焊接、無損探傷、熱處理及水壓試驗等，設備制造廠在現場整體交貨，由施工單位整體吊裝。根據吊裝計算，整體吊裝就位，必須采用1600t以上的大型吊車，而安裝時國內市場尚無此類吊車；采用門式液壓提升裝置或桅桿起吊，占用場地太大，受到施工場地及工期要求限制而無法實施。
方案分析
采用現場分段吊裝、立式組裝方案，主要包括筒體組對、焊接、無損檢測、熱處理、吊裝幾個環節，其中焊接過程和空中筒體組對是關鍵，現作如下分析：
3.1 SA203GrD 、SA537 CL1 鋼材焊接性能分析
SA203GrD材料相當于國產 3.5Ni 鋼，屬于低合金鐵素體型低溫鋼。其最大碳當量經計算為 0.583 % ，其焊接性能比鉻鉬耐熱鋼好，但焊接時仍應須注意防止發生冷裂紋，且由于 SA203GrD鋼含有3.5 ％的 Ni ，焊接時還要注意防止熱裂紋。
SA537 CL1材料全稱為 《 壓力容器用經熱處理的碳錳硅鋼板 》 ，屬于低合金鐵素體型低溫鋼。其最大碳當量小于0.57 % ，其焊接性能比鉻鉬耐熱鋼好，但焊接時仍應須注意防止發生冷裂紋。
由于C-1601吸收塔設備壁厚較厚（98mm) ，焊接接頭剛性較大，焊前應考慮預熱，焊后立即進行后熱消氫處理，無損探傷合格后進行消除應力熱處理。由于用于低溫工作狀態，焊接時應考慮保證焊接接頭的低溫韌性，焊接時應嚴格控制焊接線能量，線能量不得超過20000J/cm
空中組對
空中組對對塔的質量影響主要可以分為兩方面：一是塔體的幾何尺寸誤差，二是自然環境的影響。
(l) 徑向誤差，它將導致對口錯邊，影響焊接質量；同時，對塔整體的同軸度及塔體內件造成影響。
(2) 周向誤差．它將導致管口方位的錯位；從而影響到工藝配管；
(3) 軸向誤差，將影響塔體的垂直度，改變塔體受力狀況。
自然環境的影響，主要是高空風載荷對組對和焊接質量的影響；
采用徑向、周向定位裝置，保證對口錯邊量；利用斜形鐵和吊車配合調正，保證每段的直線度和塔整體直線度；通過防風措施，減少高空風速對焊接質量的影響；從而保證塔整體的組焊質量。
C-1601吸收塔分段方案
2007年4月l日至3日，在南京舉辦了C-1601吸收段立式組裝方案論證會，對現場分段吊裝、空中組對、焊接、無損探傷、熱處理工藝進行可行性論證。與會專家一致認為，C-1601吸收塔采用現場分段吊裝、立式組裝方案可行，并建議分四段進行現場空中組焊，為現場組裝提供了技術支撐。制造廠按四段預制，下部筒體和封頭為第一段，材質為 SA537 CLI ，總長為加20.5m ，中下部筒體為第二段，材質為SA537 CLI，總長為 18.45m ，中上部筒體為第三段，材質為 SA203 GRD，總長為 18.98m ，上部筒體和封頭為第四段，材質為 SA203 GRD，總長為 21.579m 。
組裝程序：
C-1601吸收塔分四段進行現場空中組焊、最大重量189t ，經計算主吊車選擇 1000履帶吊， 250t 履帶吊溜尾，組裝程序（見表 l ) :
l）將第一段吊裝到基礎上就位，并找正、找平固定。
2）進行腳手架搭設，組裝第二段的組對平臺。
3）將第二段吊裝就位，并找正、找平、點固、焊接、探傷和熱處理；
4）重復上述步驟，把第三、四段塔體吊裝就位。
方案分析
采用現場分段吊裝、立式組裝方案，主要包括筒體組對、焊接、無損檢測、熱處理、吊裝幾個環節，其中焊接過程和空中筒體組對是關鍵，現作如下分析：
3.1 SA203GrD 、SA537 CL1 鋼材焊接性能分析
SA203GrD材料相當于國產 3.5Ni 鋼，屬于低合金鐵素體型低溫鋼。其最大碳當量經計算為 0.583 % ，其焊接性能比鉻鉬耐熱鋼好，但焊接時仍應須注意防止發生冷裂紋，且由于 SA203GrD鋼含有3.5 ％的 Ni ，焊接時還要注意防止熱裂紋。
SA537 CL1材料全稱為 《 壓力容器用經熱處理的碳錳硅鋼板 》 ，屬于低合金鐵素體型低溫鋼。其最大碳當量小于0.57 % ，其焊接性能比鉻鉬耐熱鋼好，但焊接時仍應須注意防止發生冷裂紋。
由于C-1601吸收塔設備壁厚較厚（98mm) ，焊接接頭剛性較大，焊前應考慮預熱，焊后立即進行后熱消氫處理，無損探傷合格后進行消除應力熱處理。由于用于低溫工作狀態，焊接時應考慮保證焊接接頭的低溫韌性，焊接時應嚴格控制焊接線能量，線能量不得超過20000J/cm
空中組對
空中組對對塔的質量影響主要可以分為兩方面：一是塔體的幾何尺寸誤差，二是自然環境的影響。
(l) 徑向誤差，它將導致對口錯邊，影響焊接質量；同時，對塔整體的同軸度及塔體內件造成影響。
(2) 周向誤差．它將導致管口方位的錯位；從而影響到工藝配管；
(3) 軸向誤差，將影響塔體的垂直度，改變塔體受力狀況。
自然環境的影響，主要是高空風載荷對組對和焊接質量的影響；
采用徑向、周向定位裝置，保證對口錯邊量；利用斜形鐵和吊車配合調正，保證每段的直線度和塔整體直線度；通過防風措施，減少高空風速對焊接質量的影響；從而保證塔整體的組焊質量。
C-1601吸收塔分段方案
2007年4月l日至3日，在南京舉辦了C-1601吸收段立式組裝方案論證會，對現場分段吊裝、空中組對、焊接、無損探傷、熱處理工藝進行可行性論證。與會專家一致認為，C-1601吸收塔采用現場分段吊裝、立式組裝方案可行，并建議分四段進行現場空中組焊，為現場組裝提供了技術支撐。制造廠按四段預制，下部筒體和封頭為第一段，材質為 SA537 CLI ，總長為加20.5m ，中下部筒體為第二段，材質為SA537 CLI，總長為 18.45m ，中上部筒體為第三段，材質為 SA203 GRD，總長為 18.98m ，上部筒體和封頭為第四段，材質為 SA203 GRD，總長為 21.579m 。
組裝程序：
C-1601吸收塔分四段進行現場空中組焊、最大重量189t ，經計算主吊車選擇 1000履帶吊， 250t 履帶吊溜尾，組裝程序（見表 l ) :
l）將第一段吊裝到基礎上就位，并找正、找平固定。
2）進行腳手架搭設，組裝第二段的組對平臺。
3）將第二段吊裝就位，并找正、找平、點固、焊接、探傷和熱處理；
4）重復上述步驟，把第三、四段塔體吊裝就位。
分段吊裝、立式組裝過程控制
嚴格控制墊鐵質量： ① 墊鐵材質符合標準、規范及設計要求 ② 墊鐵加工質量符合規定要求 ③ 墊鐵放置數量符合規定要求。
下部第一段筒體吊裝到基礎后，進行一次找正、找平，利用三臺互成 120℃的經緯儀，檢驗下部第一段筒體安裝的軸線垂直度及端面水平度、垂直度，嚴格控制下部第一段筒體軸線垂直度偏差不超過 5mm。
下部第二段筒體吊裝、接頭組對時，利用三臺互成120℃的經緯儀，檢驗下部第二段筒體安裝的軸線垂直度、同心度及端面水平度、垂直度，嚴格控制下部第一段筒體軸線垂直度偏差不超過5mm，同心度不超過土5mm ；并檢驗焊接接頭組對質量，接頭錯邊量不得大于壁厚的 10 % ，且小于5mm。
上部第一段、第二段筒體吊裝、接頭組對時，按同樣方式嚴格控制安裝的軸線垂直度、同心度軸線垂直度、同心度和焊接接頭組對質量，確保總體安裝質量符合標準規范及設計要求。分段吊裝、立式組裝焊接過程中，嚴格控制焊接工藝，確保焊接操作過程中嚴格遵守焊接工藝紀律，嚴格按 《 焊接工藝卡 》 操作， 12 名焊工分兩班對稱、不間斷焊接，確保焊接質量，焊后立即進行消氫后熱處理，無損探傷合格后，即時進行焊后消除應力熱處理，焊后熱處理嚴格按 《 熱處理方案 》 和 《 熱處理工藝卡 》 進行，并作好熱處理記錄和熱處理曲線圖。
C-1601甲醇吸收塔分段吊裝、立式組裝焊接完成后，利用三臺互成 120℃的經緯儀檢驗垂直度和軸線同心度，進行二次找正，精找正后進行二次灌漿。嚴格控制二次灌漿質量。
在C-1601甲醇吸收塔分段吊裝、立式組裝焊接過程中，嚴格進行基礎沉降觀測，安裝完成后、內件安裝過程中、水壓試驗時及水壓試驗后均按規定進行基礎沉降觀測。各次沉降觀測結果均在設計允許范圍內。
應用效果
2 007年 7 月 28 日開始吊裝第一段，歷時一個月，C-1601甲醇吸收塔現場分段吊裝、立式組裝圓滿結束， 2007 年 9 月 26 日進行了水壓試驗，經榆林技術質量監督局監檢一次合格（見圖2 、圖3）。
質量情況
根據塔設備制造、安裝技術要求和檢驗標準，對所有焊縫坡口進行 100 ％磁粉探傷JB/ T4730MT-I合格。
A、B類焊縫（筒體、封頭）內外表面進行 100 ％磁粉探傷JB/ T4730MT-I合格，焊縫外觀質量符合要求。
A、B類焊縫（筒體、封頭）100％射線探傷JB/ T4730MT-I合格。焊縫還進行 20 % （包括所有的焊縫交叉部位）超聲波復驗，JB/ T4730MT-I合格。射線探傷使用 Irl92 。焊接一次合格率為 100 ％。
塔體安裝垂直度公差為8mm，同心度偏差最大為 20mm
工期和效益
施工工期
若采用現場臥式組裝、整體吊裝的方案：從第一段塔體運抵現場開始，首先應對組裝場地進行硬化，臥置順序第一、二、三、四段塔體，組對焊接完畢后，進行檢驗、熱處理、水壓試驗、整體吊裝，所耗費工時在30~35個工作日；采用分段吊裝、立式組焊的方案：通過采用合理的腳手架搭設方案，只是在第一段吊裝就位后用2-3 天搭腳手架及操作平臺，第二段吊裝就位組焊完畢，可采用高空防風與上行腳手架平臺相結合的焊口封閉作業區封閉作業，焊口施焊、檢驗、熱處理與上行腳手架搭設同步施工，節省了作業時間，經現場實踐證明：該方案工期也較節省，比臥式組裝、整體吊裝可節省2~5d.
經濟效益
采用現場臥式組裝、整體吊裝的方案，使用吊車：主吊機>=1600 t ，輔吊機500t ，塔體現場組焊場地需硬化處理，吊車站位需硬化處理，由于吊車噸位的增加，大型機具的進退場費和使用臺班費加大，而采用分段吊裝、立式組裝施工方法與前方案相比增加了腳手架搭拆費用，而節省了部分場地硬化費，特別是節省了吊車的使用費。詳見下表
嚴格控制墊鐵質量： ① 墊鐵材質符合標準、規范及設計要求 ② 墊鐵加工質量符合規定要求 ③ 墊鐵放置數量符合規定要求。
下部第一段筒體吊裝到基礎后，進行一次找正、找平，利用三臺互成 120℃的經緯儀，檢驗下部第一段筒體安裝的軸線垂直度及端面水平度、垂直度，嚴格控制下部第一段筒體軸線垂直度偏差不超過 5mm。
下部第二段筒體吊裝、接頭組對時，利用三臺互成120℃的經緯儀，檢驗下部第二段筒體安裝的軸線垂直度、同心度及端面水平度、垂直度，嚴格控制下部第一段筒體軸線垂直度偏差不超過5mm，同心度不超過土5mm ；并檢驗焊接接頭組對質量，接頭錯邊量不得大于壁厚的 10 % ，且小于5mm。
上部第一段、第二段筒體吊裝、接頭組對時，按同樣方式嚴格控制安裝的軸線垂直度、同心度軸線垂直度、同心度和焊接接頭組對質量，確保總體安裝質量符合標準規范及設計要求。分段吊裝、立式組裝焊接過程中，嚴格控制焊接工藝，確保焊接操作過程中嚴格遵守焊接工藝紀律，嚴格按 《 焊接工藝卡 》 操作， 12 名焊工分兩班對稱、不間斷焊接，確保焊接質量，焊后立即進行消氫后熱處理，無損探傷合格后，即時進行焊后消除應力熱處理，焊后熱處理嚴格按 《 熱處理方案 》 和 《 熱處理工藝卡 》 進行，并作好熱處理記錄和熱處理曲線圖。
C-1601甲醇吸收塔分段吊裝、立式組裝焊接完成后，利用三臺互成 120℃的經緯儀檢驗垂直度和軸線同心度，進行二次找正，精找正后進行二次灌漿。嚴格控制二次灌漿質量。
在C-1601甲醇吸收塔分段吊裝、立式組裝焊接過程中，嚴格進行基礎沉降觀測，安裝完成后、內件安裝過程中、水壓試驗時及水壓試驗后均按規定進行基礎沉降觀測。各次沉降觀測結果均在設計允許范圍內。
應用效果
2 007年 7 月 28 日開始吊裝第一段，歷時一個月，C-1601甲醇吸收塔現場分段吊裝、立式組裝圓滿結束， 2007 年 9 月 26 日進行了水壓試驗，經榆林技術質量監督局監檢一次合格（見圖2 、圖3）。
質量情況
根據塔設備制造、安裝技術要求和檢驗標準，對所有焊縫坡口進行 100 ％磁粉探傷JB/ T4730MT-I合格。
A、B類焊縫（筒體、封頭）內外表面進行 100 ％磁粉探傷JB/ T4730MT-I合格，焊縫外觀質量符合要求。
A、B類焊縫（筒體、封頭）100％射線探傷JB/ T4730MT-I合格。焊縫還進行 20 % （包括所有的焊縫交叉部位）超聲波復驗，JB/ T4730MT-I合格。射線探傷使用 Irl92 。焊接一次合格率為 100 ％。
塔體安裝垂直度公差為8mm，同心度偏差最大為 20mm
工期和效益
施工工期
若采用現場臥式組裝、整體吊裝的方案：從第一段塔體運抵現場開始，首先應對組裝場地進行硬化，臥置順序第一、二、三、四段塔體，組對焊接完畢后，進行檢驗、熱處理、水壓試驗、整體吊裝，所耗費工時在30~35個工作日；采用分段吊裝、立式組焊的方案：通過采用合理的腳手架搭設方案，只是在第一段吊裝就位后用2-3 天搭腳手架及操作平臺，第二段吊裝就位組焊完畢，可采用高空防風與上行腳手架平臺相結合的焊口封閉作業區封閉作業，焊口施焊、檢驗、熱處理與上行腳手架搭設同步施工，節省了作業時間，經現場實踐證明：該方案工期也較節省，比臥式組裝、整體吊裝可節省2~5d.
經濟效益
采用現場臥式組裝、整體吊裝的方案，使用吊車：主吊機>=1600 t ，輔吊機500t ，塔體現場組焊場地需硬化處理，吊車站位需硬化處理，由于吊車噸位的增加，大型機具的進退場費和使用臺班費加大，而采用分段吊裝、立式組裝施工方法與前方案相比增加了腳手架搭拆費用，而節省了部分場地硬化費，特別是節省了吊車的使用費。詳見下表
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