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下部筒体和锥体正装法+上部筒体倒装法。
正装法的程序是:
基础环→下部筒体→锥体→靠近锥体第一段筒体。
后面罐体越来越高,必须高处作业,采用倒装法。
倒装法的程序是:
操作平台搭设→立中心抱杆→立裙抱杆→电动葫芦安装→罐顶(+上层壁板)→提升→各层壁板→抱杆拆除→底板施工。
主体施工全部在操作平台上进行,不仅安全、工效高,而且节省了吊机、脚手架等费用。
罐顶和上层壁板的提升必须用胀圈。
胀圈按罐内径作为若干段,每两段间用千斤顶胀紧在罐壁上,并焊接筋板来保证胀圈向罐体的传力。
提升机构提升胀圈,则将罐顶及上层壁板升起。
焊完下层壁板再将胀圈装到下一层壁板上。
重复工作,直至完成全部壁板施工。
(二)储罐环链电动葫芦提升原理
在中心抱杆处设置控制箱,每个电葫芦接一个控制按钮,再设置一个总的启停按钮。
可以集中控制,整体同时启动,确保起升过程中的稳定性。
也可以单独操作某一个按钮,进行单个葫芦的微调。
储罐环链电葫芦起升速度慢,运行平稳,所有电源线通过上部裙杆与中心抱杆之间连接的支撑管下到中心杆处的控制箱,在起吊、焊接、切割等过程中都不会受到影响,确保了提升系统的安全性。
三、使用范围
本工法可用于倒锥型金属储罐(包括复合板)的倒装施工,容积和重量不受限制。
可以根据锥体以上筒体重量核算,增加裙抱杆即可。
可以是拱顶罐浮顶罐或内浮顶罐。
此提升原理也可用于车间内大吨位设备的吊装(例如车间内无法使用行车、吊车且需要在较高设备基础上安装的重设备)。
四、施工程序
图1施工工艺流程序图
图2高浓浆塔分段施工(正装、倒装)示意图
五、操作要点
(一)基础环板及裙座的制作安装
1.基础环板的制作
首先根据排料图在钢平台上放基础环板1:
1大样,根据大样用δ=1mm的钢板制作样板,放样时应预留切割余量及焊接收缩量等。
然后清除钢材表面油污、泥土、浮锈等脏物。
用样板划出基础环板下料切割线,将每块板的编号用油漆写在板上。
划线前应对钢材规格、材质进行核对。
2.基础环板的安装
基础环板的安装主要是防止其焊接变形,保证环板平面的水平度,在任意10m弧长度上高差不超过±
2.5mm,在整个圆周上以平均标高计算不超过±
10mm。
3.裙座按图下料后,在基础上画出正确的位置,找平、组对、点焊、焊接。
焊接时应采用防变形措施,控制焊接变形,以免弧度发生变化及产生扭曲现象,底座地脚螺栓的灌浆应在底座焊接完毕后进行。
(二)下筒体制作安装
1.筒体的最下端的一圈板:
在基础环板上画出筒体的位置,在圆周上焊若干个直角三角形钢板,作为圈板组对时的靠点,在卷制好的钢板上截取筒体的实际周长,在基础板上组对成整体。
2.其余圈板:
在临时平台以上同样的方法组对上一圈钢板,用∠75*8的角钢进行十字型加固,用吊车直接吊装到下一圈板的上方,与第一圈钢板进行组对。
组对时钢板之间应留2mm空隙,使焊条能够焊透母材。
(三)锥体的制作安装
1.对锥体部位下料时,先按照排版图尺寸的要求结合钢板的实际尺寸,分成若干等份,每圈钢板均用白铁皮制成样板,用样板覆盖在钢板上画出每圈钢板所需实际等份。
每三等份组成一组,在卷板机上卷制成型,再按所需等份组对卷制成圆。
2.锥体部位的组对在临时平台上进行。
逐圈组对,先组对直径大的一圈弧,再组对直径小的圈板,各自组对完毕后,再组对成一个成型整体,焊接完成后,用吊车翻身。
1)浆塔锥体2按照钢板的实际宽度分为三节,组对焊接,采用正装(即大口方向朝下,小口朝上)法分片组装,在临时平台上,先把大口部分的若干环形瓣片组对成圆,再按照相同工序组对中间一节,最后再进行小口一节的组对。
2)各自组对成圆后,用8#槽钢分成若干等份对锥体进行加固,以减少锥体在吊装过程中形成的失圆度,按照先大后小的原则组对成一个整体,为了保证焊缝能够完全焊透,坡口形式采用V型,对焊缝焊接完成后内缝应进行清根,清根深度为露出外焊缝的焊接材料为准,内焊缝焊接完毕后,对焊缝及焊疤进行打磨处理,焊接全部完成后外刷石灰水,内刷煤油对焊缝进行渗漏实验。
3)三节锥体组对成整体后即完成锥体2的组对,在锥体2上面直接组对锥体3,最后将两锥体焊成一整体,锥体2+锥体3的重量为48t。
锥体翻身采用1台125t履带吊和1台25t吊车,在锥体大口处焊接两个吊耳,上端小口焊接一个吊耳,锥体内部焊接四个吊耳,起吊时,两台吊车同时将锥体缓慢吊起完全抬离地面时,25t吊车缓慢松钩,脱钩时,用人力将锥体缓慢旋转180°
,使大口面向25t吊车,将钢丝绳上的卸扣固定在锥体最下端的内吊耳上,缓慢起钩,125t吊车同时缓慢下降以不接触地面为准,锥体的大口小口水平后,两吊车将锥体抬至浆塔下部的上方,上下塔体进行组对。
3.锥体翻身后,对锥体内壁焊接完成,打磨后即可进行整体吊装就位。
(四)塔顶(锥顶)的制作安装
在钢平台上按照排版图将板平铺在平台上,全部点固定后,按先横后纵的焊接方法焊接,用加强角钢按照图纸分成等份点焊,加固在顶板上,在径向方向开一切口,在中心设立吊点吊起,使其自然形成一个锥体,点焊焊接径向长缝,待锥顶形成,进行焊接。
制作完成后整体吊装,锥顶的就位在上部第一圈筒体组对好后,再进行吊装组对。
(五)上筒体的制作安装
1.在钢平台上组对第一圈板(即塔体顶部直筒圈),立焊焊接完毕后与塔顶进行组对,塔外壁加强圈应同步安装。
第一圈板+塔顶重量约18t,整体吊装就位。
就位后用电动葫芦将其整体提升,留出空间组对第二圈板。
2.在锥体上部1m直筒内壁,顺圆周焊接若干个直角钢板,作为圈板组对时的靠点,用25t汽车吊把第二圈钢板逐片吊装到锥体上部临时平台上,最后组对预留活口的立焊缝。
3.用电动葫芦将塔顶+第一圈板平稳下降,第一圈板与第二圈组对,组对时应从预留立焊缝对面分成两组人员朝活口方向进行组对工作,在预留口碰头,最后组对预留活口的立焊缝。
每圈壁板上圈口用胀圈通过螺旋千斤顶胀紧,确保塔壁外圆周长和焊接过程中减少变形。
组装点焊完成正式施焊之前,应在焊缝两侧100mm以内刷滑石粉,以便焊接飞溅的清除减少打磨工作量。
焊接完毕后,塔体内外焊疤及焊接凹凸不平处用磨光机磨平。
用电动葫芦将组焊完毕后的塔顶+第一圈+第二圈整体提升,让出空间组对第三圈板。
4.电动葫芦的提升和下降,应平稳缓慢,设专人统一指挥,并不断测量调整,各电动葫芦的起吊高度应使电动葫芦能够保持受力均匀防止塔体倾斜,提升或下降到所需高度时,应全部停止动作。
5.其余部位的塔体组对按相同程序进行。
(六)上部筒体倒装法
1.在高浓浆塔下部筒体+锥体段+上部1m直筒段制作组装、焊接完成后,对于锥体以上直筒段及塔顶即可采用倒装法施工。
2.在与筒体连接的锥体部位,内外用12#槽钢焊接若干等份的支架,用∠75*8的角钢连成一个整体,上铺跳板,形成内外各自的平台,焊临时栏杆。
3.在锥体约四分之三处,用厚度为20mm的钢板,按照塔体圆周的12等份,焊接12条牛腿,牛腿用8#槽钢或∠75*8的角钢连接,以加固锥体、减小不圆度。
如下图3所示。
图3塔体圆周12等份图
4.在12条牛腿上各竖立一根φ325*10的抱杆,每根抱杆长5.5m,抱杆上端用10#槽钢相互连成一个整体,同时上端用∠75*8的角钢分别连接到中心的钢板上,钢板直径为800mm,厚度为14mm。
如图所示:
图4抱杆布置示意图
5.浆塔抱杆之间距离约为2.5米,采用12只10吨电动葫芦起吊上筒体。
6.高浓浆塔倒装法施工示意图:
图5高浓浆塔倒装法施工示意图
(七)塔体焊接工艺
1.塔体材质
Q345R+316L复合钢板。
2.施工准备
1)焊接工艺评定
a)施焊前,应对照公司焊接工艺评定,对空缺的焊接接头试件按JB4708标准进行焊接工艺评定。
b)编制焊接工艺卡
根据施工图纸资料和我公司相似材料的焊接工艺评定报告,并结合我公司以前焊接过的相似材料的经验,编制焊接工艺卡。
2)焊工资格
a)挑选参加塔器现场组焊的焊工,必须取得政府主管部门颁发的相应钢材类别和试件分类代号的合格证,其合格项目应在有效期内并与所要施焊的母材钢号类别相对应(相似)。
b)持证焊工若连续中断合格项目考试焊接工作六个月以上时,其资格自行失效,须经重新考试合格后方可重新工作。
c)焊接质检员应对入选焊工的合格证及其合格项目的有效性进行检查认证,并填写“合格焊工登记表”报送监理部门、劳动部门确认后方可进场施焊。
d)进场焊工在正式施焊前,应进行上岗模拟考试。
考试合格者方可担任相应范围的受压元件的焊接工作。
3)焊接鉴定试验
在焊工上岗考试时,应结合考试内容进行焊接工艺评定试验和产品焊接试板试验。
焊接鉴定试验应符设计以及参照GB“钢制压力容器焊接工艺评定”和GB1501998“钢制压力容器”的有关规定要求。
4)焊缝编号
为了便于组织焊接,施工质量检验和建立资料追踪的焊接施工记录资料,必须对塔体主焊缝,即受压部件焊缝与受压部件相焊的焊缝以及非受压的承载焊缝需在焊后采用无损探伤检验的焊缝进行统一名称编号。
3.焊接工艺要求
1)焊接方法
a)复合板壁板焊接方法:
方案一:
环焊缝的过渡层及基层,均采用埋弧自动焊,焊丝直径为Φ2.0;
对316L复层,采用手工电弧焊,焊条直径Φ3.2。
纵焊缝的基层,采用立向熔化极气体保护焊,焊丝直径为Φ2.0;
对过渡层及复层,采用手工电弧焊,焊条直径Φ3.2。
(焊接时设置防风装置)
方案二(对锥体对接焊缝):
均采用手工电弧焊,焊条直径为:
第一层焊及上部收口焊采用Φ3.2、第二层焊采用Φ4.0、第三层焊采用Φ5.0。
b)对不锈钢复层的焊接及对不锈钢焊缝咬边的修补,必要时可根据实际情况采用手工钨极氩弧焊的焊接方法。
2)焊接材料
a)焊条的选用:
对同种材质焊件:
对Q345R,选用牌号E5015焊条;
对Q235,选用牌号E4316焊条;
316L选用E316L-16焊条。
对于异种材质间的焊接:
对Q345R与316L,选用E309-16焊条;
对Q235B与Q345R,选用E4315焊条;
b)焊丝、焊剂的选用如下:
Q345R+316L复合钢板,采用埋弧焊时Q345R基层焊剂及焊丝牌号:
HJ431-H10MnSi;
其过渡层焊剂型号及焊丝牌号:
F309-H1Cr24Ni13;
Q345R采用气体保护焊时焊丝牌号:
ER49-1。
c)焊材的使用要求
塔器焊接使用的焊接材料,应符合施工图及相关标准的要求,确定其能满足焊接施工的要求,所选的焊接材料必须具有质量合格证,确认合格后方准使用。
焊接材料应设专人保管,使用前应按规定进行烘干后使用;
烘干后的焊条,应保存在100-150℃的恒温箱中,随用随取,并由专人负责焊材的领用、发放并做好相关记录;
焊材在现场使用时,应备有性能良好的保温筒,超过允许使用时间后须重新烘干,焊条烘干要求:
表1焊条烘干时间表
类别
牌号
烘干温度。
C
恒温时间(h)
备注
碳钢及低合金钢焊条
J507
350
1
J422
150
J426
300
J427
铬镍不锈钢焊条
A202、A302
A207
250
焊剂
HJ431
2
3)焊缝坡口型式
图6锥体1与下部直筒段结合部环焊缝示意图图7锥体1与锥体2结合部环焊缝示意图
图8锥体与上部直筒段结合部环焊缝示意图图9罐环焊缝示意图(手工电弧焊)
图10罐环焊缝示意图图11罐环焊缝示意图
图12罐壁环焊缝示意图图13罐壁环焊缝示意图
图14罐壁环焊缝示意图(埋弧焊)图15罐壁纵焊缝示意图
图16罐壁纵焊缝示意图
4)施焊
a)当施焊现场出现下列任一情况时,应立即采取有效措施,以保证焊接过程的正常进行,否则,禁止施焊:
下雨或相对湿度大于90%;
手弧焊时,风速大于8m/s;
b)为了保证焊接施工的正常进行,尽量减少刮风下雨对焊接过程的影响,施工现场的预组装平台应搭设防风雨棚。
5)焊前准备
a)塔器零部件的外观、几何尺寸、曲率及其焊接坡口角度、坡口面质量,在组对前应进行检查确认,符合施工图样及有关规范标准要求时,才能组对。
b)组对前应仔细清除坡口面及其两侧(碳钢两侧10mm。
不锈钢两侧各20mm)的油污、水渍、铁锈及其他有害杂质,并仔细检查坡口表面不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷,有怀疑时,应采用渗透探伤法检查,有缺陷时应清除,修补或更换,检查处理结果应有记录。
c)除设计有特殊要求时,塔体筒节不能有强力组对,避免产生太大的组装应力。
4)不锈复合钢组对时,应以复层齐平为基准,不锈复合钢要切割时,应采用机械方法或等离子切割,严禁将熔渣溅在复层表面。
d)不得在焊缝及其边缘开孔,接管、人孔、补强圈焊缝距其他焊缝应大于3倍壁厚不小于50mm。
e)焊前要预热的部分,按要求进行预热,在焊接过程中,应保持不低于预热温度。
f)定位焊应采用与正式焊相同的焊接工艺,定位焊长度为40-60mm,间距为300-400mm,定位焊缝厚度一般不应超过坡口深度的2/3,定位焊缝距丁字缝交叉点的距离不小于100mm,定位焊缝一般不应有裂纹、严重夹渣或气孔,否则必须清除重焊。
g)用碳弧气刨清根后,应用机械方法仔细清理修整刨槽,磨除渗碳层至露出从属光泽,然后检查刨槽表面有无裂纹、夹渣、分层等缺陷,必要时采用渗透探伤检查,如有缺陷应清除、焊补、修磨至合乎工艺要求。
6)焊接程序
a)塔体筒节壳板坡口为对称X形坡口,采用先纵后横,先内后外的焊接程序,对减少应力,降低角变形是有利的,同时清根在外侧也使劳动强度大为降低。
b)不锈复合钢筒节组对调整好后的定位焊应在外侧基层钢坡口内,施焊程序为:
先焊内侧碳钢部分,然后外侧清根、打磨、焊满,最后焊内侧的过渡层和复层。
c)焊工配置原则上应是:
对称均布,同时同步。
d)环缝同层不同道之间的接头应错开20mm以上,层间接头应错开40mm以上,多外焊工施焊同一条环缝时,焊工交界处层间接头应错开80mm以上。
e)不锈复合钢焊接时,基层熔焊金属不得超过距交界面1-1.5mm处,过渡层的熔焊金属必须完全盖满碳钢层并超过交界面1-1.5mm,过渡层要采用小规范直道多道焊,复层要采用小直径焊条多道焊,并尽量控制焊缝余高不得超过1.8mm。
f)焊接过程中,要注意对以下内容进行检查:
焊接工艺文件、技术标准和图样规定执行情况,焊接规范参数、层间温度,焊后检验的主要内容,现场施焊记录,焊缝外观及尺寸,无损体验。
7)焊接检验与控制
a)焊缝宽度以每边超过坡口边缘1-2mm为宜,表面不得有裂纹、气孔、夹渣等缺陷,焊缝咬边深度不得大于0.5mm,连续长度不得大于100mm,两侧咬边总长度不得超过该焊缝长度的10%,焊缝余高宜0-1.5mm。
b)复合钢复层表面不得有咬边、过烧、气孔,复层焊后余高不大于1.8mm。
c)塔器A、B类焊缝是100%射线探伤II级合格。
d)对缺陷的返修不能超过两次,修补后的焊缝用原检测方法进行检验,若检查仍不合格,则对该焊工所焊焊缝进行100%探伤检查。
5)焊缝检查合格后,及时将吊耳及夹具等拆除,并对其焊缝的残留痕迹进行打磨修整。
8)焊后探伤:
高浓浆塔:
射线探伤,下锥体100%,其余10%。
探伤工作探伤工作可与拼装焊接交叉开来进行,也可在塔体整体施工完毕后进行。
9)施工注意事项
a)所有不锈钢设备内壁的焊缝处必须打磨至与母材平并抛光,不锈钢设备内外表面都必须进行酸洗钝化;
酸洗钝化采用涂刷法,酸洗钝化液配方为硝酸20%、氢氟酸10%、水70%;
酸洗钝化时间为15~30min。
b)不锈钢母材表面或其焊缝两边必须妥善保护,防止划伤及焊渣飞溅。
c)焊接后,按照不锈钢的清洗方法清洗焊缝。
对于能够清洗的所有与介质接触的焊缝表面在焊接之后都应该使用酸洗钝化液浸泡最少二十分钟,然后用水清洗掉酸洗钝化液。
在这个过程中,应该清除所有的氧化物、锈蚀、氯化膜和现表面污垢。
换热管的焊缝不进行酸洗。
d)当接触介质的焊缝表面不能清洗时,如接管的对焊缝,必须使用吹扫气体最大限度地清除保护焊缝背面用气体,吹扫气体中氧气和水份的含量不超过25ppm,以求在不去除氧化物的前提下焊缝的最大抗汽蚀性。
(八)塔器类设备压力试验方案
1.试验准备
1)塔在压力试验前,应进行外部检查,要检查几何形状、焊缝,连接件及衬垫等是否符合要求,管件及附属装置是否齐备,操作是否灵活、正确,螺栓等坚固件是否已坚固完毕。
试验前还应进行内部检查,要检查内部是否清洁、有无异物,但有封闭记录确认无问题时,可不揭开检查,图样上注明不耐压力的部件,试验前应拆除或隔离。
2)压力试验应在无损探伤、涂漆、绝热,塔内件安装之前进行,在压力试验前,还应以压缩空气检查开孔补强圈焊缝质量,空气压力应取该处可以承受的最高压力,但不应超过0.5MPa,需要进行气密性试验时,要在水压试验合格后进行。
3)对在制造厂已作过耐压试验,且有试验合格证的塔,安装前可不作耐压试验,但在投产前,应在设计压力下用气体或液体检测其严密性。
4)进行压力前,各部位的坚固件必须装配齐全,装设两块压力表,压力表应设在塔的最高处与最低处,且避免安设在加压装置出口管路附近,试验前应对安全防护措施、试验准备工作进行全面检查。
5)耐压试验要用清洁水(或设计图样上指定的无危险液体进行试验)较为安全。
对有特殊要求,不宜作水压试验的塔,可用气体代替液体进行耐压试验,但气压试验前,应对塔所有焊缝进行100%无损探伤检验,要全面复查有关技术文件,必须有可靠的安全防护措施,并经安装单位技术总负责人和安全监察部门检查批准后方可进行。
2.水压试验
1)水压试验应在环境温度5℃以上进行,否则有防冻措施。
2)水压试验时,塔外壁应当是干燥的,试验时要防止因温度骤变或塔体泄漏引起塔内产生负压的情况发生。
3)锈钢制塔用水进行试验时,应采取措施,防止氯离子腐蚀,否则应限制水中氯离子含量不超过25ppm。
4)塔充满水,待塔壁温度与试验水温大致相同时,缓慢升压到规定试验压力,停压30分钟,然后将压力降到设计压力至少保持30分钟,对所有焊缝和连接部位进行检查,无可见异常变形,无渗漏,不降压为合。
5)水压试验后,应及时将水排净,排水时,不得将水排至基础附近,排水后,可用压缩空气或其它惰性气体浆塔内表面吹干。
6)对设计要求在基础上作水压试验的塔,压力试验同时,在充水前、充水时、充满水后、放水时,应按预先标定的测点作基础沉降观测,详细记录基础下沉和回升情况,并填写沉降观测记录。
六、施工机具
表2施工机具表
序号
名称
规格
单位
数量
焊罐环链电动葫芦
10t
套
20
逆变焊机
Zx7-500
台
12
3
自动横焊机
MSHW-Z/D
4
气电立焊机
MEGW-Z/D
5
真空泵
2X-叶片式
6
碳弧气刨炬
7
空压机
0.7Mpa/m3
8
手提砂轮机
φ100、φ150
10
9
烘干箱
500℃
恒温箱
300℃
11
汽车吊
25t
对讲机
七、劳动组织
表3作业人员配备表
工种
人数
作日数
工日
铆工
15
50
750
电焊工
40
400
起重工
160
气焊工
80
电工
油漆工
120
保温
管理人员
合计
八、质量、安全控制
(一)质量控制
按现行有关标准对储罐几何形状尺寸进行检查,对焊缝进行外观和无损检验。
质量控制点如下:
1.下料尺寸复验或半成品尺寸复验;
2.组装尺寸检测,坡口尺寸检测;
3.焊接质量检验;
4.罐体试验,重点检查底板真空试漏、充水试验,罐顶严密试验和强度试验等。
(二)安全控制
施工过程中,安全控制点如下;
l.中心抱杆和裙抱杆的稳定性检验;
2.每一个电动葫芦可靠性检查;
3.胀圈及筋板焊接质量检查;
4.罐体试验时严格按程序操作。
九、经济效益分析
与正装法相比,节省人工50%,效率提高40%,机械成本降低80%,施工工期比工期定额减少40%。
施工安全、稳定性好,工作中设备无噪声,集中电动葫芦控制便于操作。
十、工程应用
在白俄纸浆项目两台高浓浆塔,采用此工法,原计划使用150吨的履带吊工作120天,应用此法后150吨履带吊未采用,人工数量也比原计划减少30%。
因此工法不占用其他空间,可以同时施工,工期比原计划提前50天完成。
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