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沉降槽施工方案
1.沉降槽施工方案
1.1概述
沉降槽是渣水处理装置中一大型非标设备,重量123.630t。
底为锥体结构,筒体大小19000×4800。
为了保证施工质量,确保安全、文明、有序施工,特编制本方案。
1.2编制依据
招标文件
《钢结构焊接常压容器》
《钢制压力容器焊接规程》
1.3施工原则
钢柱、罐体、支撑梁等主要部件在现场组装焊接。
顶盖仅安装支撑型钢结构及部分顶板,影响群抱的顶板暂不安装。
采用群抱(见群抱吊装方法)与吊车配合倒装,待筒体组对完成后,再装预留顶板的方法施工。
1.4施工程序
1.4.1基础验收
本设备主体基础采用预埋地脚螺栓,析架及梯子基础采用预留地脚螺栓孔。
基础外观不得有裂纹、蜂窝、空洞、露筋等缺陷。
地脚螺栓纹部分无损坏,不生锈,各种标注明确。
混凝土强度达到要求,并由基础施工单位提交质量合格证明书、测量记录及其它施工技术资料。
设备基础的偏差应符合规范的要求
1.4.2材料检查
储罐所用板材应具有质量合格证明书,核对材质及型号,逐张进行外观检查,表面不得有裂纹、拉裂、折叠、夹杂、接疤和压入氧化皮及分层等缺陷。
厚度在允许偏差(板厚8-25mm,允许-0.8mm,板厚6mm允许-06mm)范围内。
型材,焊接等要有质量合格证,外观合格。
1.4.3预制
1.4.3.1钢板切割及坡口加工应符合下列规定
1)钢板的直线切割采用半自动火焰切割机加工,弧形边缘手工切害业的应圆滑。
2)锥体、筒体采用的V型坡口,顶盖的拼版采用的直口,在组装前都应用磨光机加工合格。
3)弧形预制件应放在胎具上,其它素材要用道木垫平,防止变形,损伤,锈蚀。
4)锥体拼版1-1-1由于板幅的限制需拼接,拼接V型坡口双面焊,并按10%的RT抽透,Ⅲ合格,钢板拼接后变形较大的需校正。
5)底板对接板偏差要见下图:
L1-L2之差不得大于士2.5mm。
1.4.3.2预制
预制应根据材料实际尺寸绘制排版图并报总承包审核。
排版图应符合下列规定:
1)各圈壁的纵向焊缝宜向同一方向逐圈错开1/3,最小距离500以上。
2)底圈壁板的纵向焊缝与罐底边缘板对接焊缝之间距离不小于200mm。
3)罐壁开孔接管或开孔接管补强板外缘与罐壁纵缝之间间距不小于200mm,与环缝间距不小于100mm。
4)罐顶与壁板包边型钢的对接缝与壁板纵缝间距不小于200mm。
5)壁板宽度不小于500mm,长度不小于1000mm,壁板尺寸的允许偏差应符合下表规定:
测量部位
允许偏差mm
宽度AC.BD.EF
±1
长度AB.CD
±1.5
对角线之差│AD-BC│
≤2
直线度
AC.BD
≤1
AB.CD
≤2
6)壁板卷制后应立置在平台上用样板检查,垂直方向用直线样板检查间隙不得大于lmm,水平方向用弧型样板检查,间隙不得大于4mm。
7)壁板圈圆时进出卷板机均要先用带头卷板出两端。
8)底版任意相临焊缝间距不得小于200mm。
9)顶板的包边角钢及槽钢采用机械加工方法垠弯,用弧型样板检查间隙不大于2mm,放在平台上检查其翘曲变形不超过4mm。
10)所有预制件均应有编号,并用油漆做出清晰的标志,注明构件名称、规格、图号及设备位号,并做好复检,不合格品需修正。
1.4.4组装
1.4.4.1钢柱与支撑梁的安装
1.罐底支撑钢柱的安装采用无垫铁安装,具体施工方法如下:
l)安装前清除基础表面的油污、碎石、泥土、积水等污物。
2)储罐每一基础墩上放置4组临时垫铁,具体放置位置如图所示:
3)安装钢柱并经初步找正后,安装支撑梁的工字钢等,并沿圆周找平等支撑梁的工字钢。
精确找平、找正并经各方确认合格后,再安钢柱支撑及余下的支撑梁,停点检查合格后,柱底板下面除垫铁处外,用C30无收缩细石混凝土二次浇灌,浇灌前用清水冲洗干净并湿润基础,浇灌时要采用T型工具捣实,用草垫遮盖并经常浇水养生,待达到规定强度75%以后拆除临时垫铁组。
基础支设外模板,用C30无收缩细石混凝土浇注基础空余部分,捣实、抹平、养生。
1.4.4.2罐壁组装
壁板组装前对预制的壁板进行尺寸及弧度的复检,合格后方可在划好组装的罐底上组对,严禁强行组对。
顶圈壁板,底圈壁板的组装应符合下列规定:
l)相临两块壁板上,上口水平的允许偏差不大于2mm,在整个圆周上任意两点水平的允许偏差不大于6mm。
2)壁板垂直偏差不大于3mm。
3)组装立缝采用反变形法,焊完后在距罐底lm高处,内表面任意一点半径的允许偏差为士19mm。
4)其它各圈壁板的铅垂允许偏差不大于5mm。
5)壁板对接接头的组装间隙,纵缝1-2mm,环缝2-3mm。
6)壁板组对时,应保证内表面平齐,错边量:
纵缝≤1.5mm,环缝≤3mm。
7)组装焊接后,焊缝的角变形用1m长弧型样板检查角变形蕊10mm。
8)组装焊接后,罐壁局部凸凹变形应平缓,局部凸凹变形用1.5mm弧形样板检查≤13mm。
9)为保证以上质量要求,壁板组装时利用2-3mm厚间隙板调整对口,并保证组对间隙均匀,间隙板设置距离不宜超过500mm。
1.4.4.3罐顶顶盖的安装
安装原则:
顶盖的安装在罐壁完成前不安装或只部分安装顶板,其中活动天窗要做好,件号l-10-1的工字钢留一根不安装,留做安装耙子时用。
安装措施:
l)顶板包边角钢及槽钢检查合格后方可安装
2)组对包边角钢及槽钢时应对壁板采用米字型结构加固,并时刻检查其变形。
3)包边角钢、槽钢点固后,停点检查罐体,检查合格后再安装其它型钢,合格后再整体焊接。
1.4.4.4罐体开孔接管
l)开孔应先画好中心线,中心偏差不大于10mm,并画好切割线等待检查,正确无误后方可切割。
2)开孔补强的曲率与罐体曲率一致,并钻开密封检查孔。
3)开孔接管法兰密封面不得损坏,法兰面与接管轴线垂直,法兰的螺栓孔应跨中安装。
接管外伸长度偏差士5mm。
1.4.5焊接
l)容器施焊前,应根据图样要求评定合格的焊接工艺,制定焊接工艺规程。
焊工必须严格按焊接工艺施焊。
2)焊接工作必须由持有锅炉压力容器焊工考试合格证的焊工担任。
施焊前应检查组装质量,并用抛光轮清除焊道两侧200mm范围内的油污、铁锈和水分。
3)定位焊长度不宜小于50mm。
4)焊接时严格控制焊接顺序,控制焊接线能量,尽量采用小电流,小焊条。
5)雨天或风速超过10m/s,大气相对湿度超过90%时,不允许焊接,除非采取搭设防风,防雨棚和焊道烘烤除湿等有效措施。
6)为保证罐体几何尺寸符合要求,采用下列焊接顺序:
壁板的焊接应先焊纵缝,后焊环缝,焊环缝时,焊工应均匀分布,并沿同一方向施焊。
罐底与壁板角缝应在壁板纵缝焊完后进行,并由数名焊工从罐内外对称沿同一方向施焊。
7)焊材采用焊条E4303,焊条烘干温度100-150℃,恒温0.5-1小时,使用要有保温筒。
1.4.6焊缝检查
1.4.6.1焊缝外观检查
对接焊接接头的余高e应控制在0-4mm之间,角焊缝接头的焊脚,在图样无规定时,取焊件较薄者之厚度。
补强圈的焊脚不小于补强圈厚度的70%,且不大于补强圈的名义厚度。
角焊缝接头与母材应平滑过度。
焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷,不应保留有熔渣与飞溅;焊接接头咬边的连续长度不得大于100mm,焊缝接头两侧咬边的总长不得超过该焊缝接头总长的10%;咬边深度不得大于0.5mm。
1.4.6.2焊缝的无损检查
l)钢柱或工字钢支撑梁中心拼接的对接焊缝作为二级焊缝则应做20%超声波检测,且不少于一条,三级合格。
钢柱开V型坡口,工字钢开V型坡口斜接。
2)罐底的焊接接头,应进行下列检查:
a.所有焊接接头应采用真空箱法进行严密性试验,试验负压值不得低于53kPA,无渗漏为合格;
b.拼板对接焊缝进行10%射线探伤
c.对接罐底板的T型接头的根部焊道焊完后,在沿三个方向各200mm范围内,应进行渗透检查,全部焊完后,再次进行渗透检查。
3)罐壁的焊接接头,应进行下列检查:
a.纵向焊接接头,每一焊工在最初焊接的3m焊接接头的任意部位取300mm进行射线检测。
以后不考虑焊工人数,对每30m焊接接头及其尾数内的任意部位取300mm进行超声或射线检测,检查部位中的25%应位于T型焊接接头处,且不少于2处;
b.环向对接接头,在最初焊接的3m焊接接头的任意部位取300mm进行超声或射线检测。
以后在每60m焊接接头及其尾数内的任意部位取300mm进行射线检测。
上述检查均不考虑焊工人数;
c.壁板全部T型焊接接头均应进行射线检测。
d.射线检测不合格时,应在该检测长度的两端延伸300mm作补充检测,但缺陷的部位距离底片端部75mm以上者可不再延伸。
e.底圈壁板的纵向焊缝,应从每条纵向焊缝中取两个300mm进行射线检测,其中一个应靠近底板。
4)根据充水实验情况,罐如发生大的变形或基础沉降超标,则罐内壁与底板形成的角焊缝进行渗透检验
5)开孔补强板焊完后,由信号孔通入100-200KPa压缩空气,检查焊接接头严密性,无渗漏为合格。
1.4.7罐体几何尺寸和形状检查
l)锥体的局部变形,罐顶的局部变形用样板检查,间隙不大于巧mm。
2)罐壁几何形状和尺寸应符合下列规定:
罐壁高度允差不大于24mm
罐体垂直允差不大于19mm
罐底局部凸凹变形≤13mm
罐内半径允差≤士19
1.4.8要保证贮罐中心线的准确定位和传动轴的垂直度
贮罐制作时,钢柱及支撑梁中心均以基础中心为标准,且使顶盖槽钢内圈与支撑梁内圈中心高度一致。
为了保证传动轴的垂直度,在设备制作完成后,测定顶盖内槽钢圈的平行度,并采用调整、补磨等方式,使平行度等误差不超过传动装置要求,盖板的搅拌口开孔待设备到货后再开,开孔圆心和锥体圆心一致,顶盖制作完毕后,加工N1、N2、N11、N12密封面及搅拌口法兰面。
1.4.9充水实验及基础沉降观测
1.4.9.1充水试验应达到下列规定:
a.充水试验前,与罐体焊接的所有构件及附件应全部完工。
b.充水试验前,所有与严密性试验有关的焊接接头,均不得涂刷油漆。
c.充水试验应采用淡水,水温不应低于5℃。
d.充水过程中,如基础发生不允许的沉降,应停止充水,待处理后方可继续进行试验;
e.充水和放水过程中,应打开透光孔,且不得使基础浸水。
充水速度根据土建的设计要求确定,当土建无要求时,按下列步骤进行:
坚实地基基础,预计沉降量很小时,可快速充水到罐高的1/2,进行沉降观测,并应与充水前观测到的数据进行对照,计算出实际的不均匀沉降量,当未超过允许的不均匀沉降量时,可继续充水到罐高的3/4进行观测,当仍未超过允许的不均匀沉降量,可继续充水到最高操作液位,分别在充水后和保持48h后进行观测,当沉降量无明显变化,即可放水;当沉降量有明显变化,则应保持最高操作液位,进行每天的定期观测,直至沉降稳定为止。
固定顶的强度及严密性试验,罐内水位应在最高液位下lm进行缓慢冲水升压,当升至0.002×1.5MPa压力时,应以罐顶无异常变形,焊接接头无渗漏为合格。
试验后,应立即使储罐内部与大气相通恢复到常压。
引起温度剧烈变化的天气,不宜做固定顶的强度,严密性试验和稳定性试验。
固定顶的稳定性试验应充水到最高液位用放水方法进行。
试验时应缓慢降压,达到试验(由设计定)负压时,罐顶无异常变形为合格。
试验后应立即使储罐内部与大气相通,恢复到常压。
罐底的严密性以充水试验过程中罐底无渗漏为合格。
若渗漏,按规定焊补。
罐壁强度及严密性保持最高设计液位48h,无渗漏与异常变形合格。
基础沉降观测方法及标值:
罐下部设8个观察点,储罐基础任意直径方向上的最终沉降差,不应超过190-285mm,沿罐壁圆周方向任意10m弧长内的沉降差应不大于25mm。
支承罐壁的基础部分与其内侧的基础之间不应发生突变。
1.4.10防腐
设备制造完毕且试验合格后,壳体内部碳钢件去油污,除绣,表面光洁度达到Sa3级后,涂三遍环氧树脂。
罐内的轴及表面除绣后涂环氧沥青漆两边。
本设备外露部分应涂红丹底漆两遍,灰色面漆两遍。
关于储罐的除锈、防腐工作不属于二标段安装工程的施工范围,本方案不详细叙述其施工方法。
如安排我单位施工另编制施工方案。
1.5文明施工及安全措施
1)参与施工的人员必须接受安全教育,遵守工地的安全规定,接电作业要有合格电工操作,施工机械要有相应的安全防护,防止事故的发生。
2)进入施工现场的人员必须佩带必要的劳动保持用品,登高作业必须佩带安全带,架子,跳板经检查合格后方准作业;传递东西不准抛掷,脚下走道清理干净。
3)罐内照明用电必须使用36V安全行灯,进入罐内施工必须有足够的照明通风条件,并有专人监护。
4)壁板在吊装组对过程中,其中工、铆工、吊车司机应密切配合,统一指挥,防止挤伤、压伤等事故发生,指挥吊车的起重工在没有组对负责人发出的命令时,不允许擅自发出动作信号。
5)现场使用的吊装钢丝绳、索具、磨光机、电源插座等应定期进行安全检查。
6)电焊机必须接地或接零进行保护,其接地电阻不大于4欧姆。
7)作业区域尤其是电焊机集装箱、氧气、乙炔存放点等处,动火地点必须配置安全有效的灭火设施,按规定办理动火证。
8)氧气瓶、乙炔瓶应分离使用,二者之间距离大于10m,乙炔瓶严禁放倒使用,现场空瓶应及时回收,统一设置氧气棚和乙炔棚防晒、防雨。
9)现场所有材料配件应堆放整齐,保持现场清洁及道路畅通。
10)施工现场应备置防暑及其它急救药品,防患于未然。
1.6工程验收
储罐竣工后提交下列资料:
l)储罐交工验收证明书
2)竣工图或施工图,并附设计修改文件及排版图
3)材料和附件出厂质量合格证书或检验报告
4)储罐基础检查记录
5)储罐罐体几何尺寸检查记录
6)焊接接头无损检测报告
7)焊接接头返修记录(附标注缺陷位置及长度的排版图)8)强度及严密性试验报告
9)基础沉降观测记录
2.
沉降槽吊装方案
2.1编制依据
招标文件;
《现场设备、工艺管道焊接工程施工及验收规范》
《起重工工艺标准》
2.2工程概况
沉降槽是渣水处理车间中外形尺寸最大的一台现场制作设备。
设备重123.630吨,底为锥体结构,筒体大小19000×4800,内置一台大型搅拌,设备安装在钢结构上,对于这样大直径的设备运输是很困难的,因此沉降槽将在基础上组对安装,根据现场条件,使用较传统的方法:
群抱进行安装沉降槽。
2.3沉降槽安装
沉降槽制作安装将采用倒装的施工方法进行安装:
沉降槽施工顺序:
基础验收→支撑设备钢柱及支撑梁安装→锥底安装→第一带板与角钢圈、槽钢圈安装→顶盖安装,罐顶盖部分结构暂不焊接→群抱安装→提升→第二带板安装→第一带板与第二带板组对焊接→提升→第三带板安装→第二带与第三带板组对焊接→第三带板与锥底组对焊接→群抱拆除→耙子吊入罐中→剩余顶盖部分组装焊接→筒体检验→搅拌器结构及梯子平台安装→搅拌器安装→盛水试漏→搅拌器试车→交工。
沉降槽基础验收合格后,首先进行支撑设备的钢结构安装,之后锥底根据排板图直接在钢结构上组对焊接。
完成锥底后,安装第一带板及于之相连的角钢圈和槽钢圈,锥顶盖钢架及盖板直接在施工完的第一带板上组焊,但影响群抱的顶盖梁和盖板暂不安装,待设备筒体组对完后再进行安装。
待组焊结束后,用5吨倒链和群抱把锥盖连同第一带板提起,提升高度为第二带板的高度1.6米。
群抱的布置:
选用12个∮159×6mm、高3.5米的无缝钢管,作为沉降槽安装群抱,群抱是均匀布置在锥底板有支撑梁的位置上,顶部焊有一个能承载5吨的板式吊耳,群抱中心与罐内壁的距离为300mm,罐内中心竖∮219×7无缝钢管为中心柱,12根∮159×6钢管顶部与中心柱∮219×7管用∠75×75×6角钢连接。
12根抱杆上各设置一台5吨倒链,用于提升沉降槽筒体组对。
在顶盖与第一带板组对焊接后,第一带板下部制作一加强圈,防止在吊起第一带时变形和围第二带板用;加强圈接头处用一15吨螺旋千斤顶胀紧。
具体位置见附图。
在组焊完第一带与第二带板后,同样在第二带板下部加一[16槽钢加强圈,方法同上。
提起筒体围第三带板,进行组焊。
群抱所承载的载荷最大为37.39吨(顶盖重量加第一、二带板重量)。
对于我们所选用∮159×6,高3.5米的群抱是否满足施工条件呢?
我们知道:
我们选用的倒链是5吨,按不均匀系数1.2倍来计算倒链:
12×5吨>1.2×37.39吨,所以所选用倒链是满足施工条件的。
对群抱校验:
Q=5吨、L抱杆高3.5米,选用小159×6无缝钢管作为抱杆,查表∮159×6管的截面积:
F=28.3mm2
惯性半径ρ=5.42cm
惯性矩J=831.6cm4
则细长比σ=H/ρ=350/5.42≈64.59
材料弹性模数:
E=2.1×1000000kgf/cm2
则:
抱杆的临界载荷
ρij=π2E.J/H2=.14×3.14×2.1×1000000×831.6/350×350=140558.5kgf
取抱杆的安全系数k=2.5
则抱杆所许用的安全负荷:
[ρ]=ρij/K=140558.5/2.5=6223kg=56吨
[ρ]>5吨
许用应力计算
σ=M/W+P/(∮×F)=3×20/110.3+3/(0.77×28.84)=0.68t/cm2
其中:
W=πδR2=π×0.6×7.65×7.65=110.3
F=πDδ=π×15.3×0.6=28.84
M=3t×20cm(假设管中心到倒链钩头中心距离为20cm)
2σ<[σ]=1.4/cm2
故选用∮159×6无缝钢管抱杆能满足沉降槽制作组对的条件。
2.4沉降槽制作群抱布置图
选用∮159×6,高3.5米的群抱组对沉降槽时,筒体最下一代板,选择倒链和计算群抱是不考虑的。
因此,只考虑第一、二代板的重量和罐顶盖的重量,由于顶盖板在围第一代板时,群抱露出顶盖很高,大部分顶盖因影响群抱,而无法安装,因群抱在组对沉降槽时,沉降槽最大重量不超过37.39吨。
用12台5吨倒链作为组对沉降槽的提升装置,倒链承重总重量能力应满足拉走筒体重量的1.2倍:
12台×5吨>37.39吨。
故选用12台5吨倒链能满足沉降槽制作组对的条件。
通过计算∮159×6无缝钢管满足沉降槽制作时的条件。
2.5
安全技术措施
l)遵守厂方的安全规定和其它厂法、厂规。
2)参加施工的人员须熟悉本方案内容,施工前要进行技术交底。
3)设备运输、吊装要按起重施工规范进行。
4)吊装用的机、索具在使用前要经过检验合格。
起吊前要先进行试吊,检查合格后方可进行正式吊装。
5)吊装工作要分工明确,各负其责,一切行动听指挥,严禁脱岗,窜岗。
6)吊装现场要设有明显的界线,闲杂人员不得入内。
7)夜间施工要有足够的照明,容器内施工要用36v安全电压,并有人监护。
8)施工现场工、机具排放整齐,用电设备要挂牌,氧气、乙炔瓶相距10米以上摆放。
施工用电线和电焊机把线等不得与钢丝绳等机、索具相碰。
9)吊装工作要作好与其它工种的配合、协调工作。
10)施工现场要有必须的消防器材。
施工现场禁止烟火。
11)文明施工,工完料净。
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