低温甲醇洗超限设备吊装方案分段版004课案.docx
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低温甲醇洗超限设备吊装方案分段版004课案
低温甲醇洗超限设备组对吊装
施工方案
编制:
张国涛
审核:
朱文俊
批准:
荣晓东
中化二建晋煤工程项目部
2008年2月17日
12.劳动力计划
13.施工机具及手段用料
14.施工进度计划
1.工程概况
1.1晋城煤业集团高硫无烟煤洁净化利用10万吨/年合成油示范工程低温甲醇洗装置有9台大型超限塔类设备。
拟采用300吨履带吊进行吊装。
本方案根据现有资料及以往的施工经验进行编制。
1.2超限设备技术数据表
序号
位号
设备
名称
规格、型号
(mm)
预计梯子平台重量(T)
单重(T)
预计附带管道重量(T)
总重T
1
E61201
粗煤气脱硫塔
DN4000×45356
10
上段:
80.14
9.1
177.697
下段:
78.457
2
E61202
变换气脱硫塔
DN2400×49830
10
上段:
62.926
4
155.396
下段:
78.47
3
E61203
CO2吸收塔
DN3200/3000×50520
15
上段:
79.064
4.1
206.857
下段:
108.693
4
E61204
CO2闪蒸塔
DN3600×38830
8
上段:
64.0
1.5
139.5
下段:
66.0
5
E61205
H2S闪蒸塔
DN2600×32150
7
上段:
23.5
3.4
60.9
下段:
27.0
6
E61206
二次吸收塔
DN2800×54300
15
上段:
24.995
5.8
124.915
下段:
79.12
7
E61207
热再
生塔
DN3800×45060
10
上段:
43.8
4.1
117.56
下段:
59.66
8
E61208
甲醇
水塔
DN1200×28040
6
整体到货
1.7
20.03
9
E61209
尾气吸收塔
DN3600×16400
4
整体到货
3.8
34.22
低温甲醇洗塔设备设计要求
序号
设备位号
名称
壁厚mm
水压试验要求
Mpa
气密试验要求Mpa
主体材料
无损检测
热处理要求
备注
1
E61201
粗煤气脱硫塔
16
0.69(立试)
1.1(卧试)
0.55
09MnNiDR
RT-II(100%)
MT-I(坡口、内外表面)
整体消除应力热处理
分段到货
立式组焊
2
E61202
变换气脱硫塔
34
4.5(立试)
4.97(卧试)
3.6
09MnNiDR
RT-II(100%)
MT-I(坡口、内外表面)
整体消除应力热处理
分段到货
立式组焊
3
E61203
CO2吸收塔
45
4.5(立试)
5.0(卧试)
3.6
09MnNiDR
RT-II(100%)
MT-I(坡口、内外表面)
炉内整体焊后热处理
分段到货
立式组焊
4
E61204
CO2闪蒸塔
16/22
0.25~1.63(立试)
0.32~1.75(卧试)
0.2~1.3
09MnNiDR
RT-II(100%)
MT-I(坡口、内外表面)
整体热处理
分段到货
立式组焊
5
E61205
H2S闪蒸塔
16/14
0.25~1.63(立试)
0.32~1.75(卧试)
0.2~1.3
09MnNiDR
RT-II(100%)
MT-I(坡口、内外表面)
参见厂家作业指导
分段到货
立式组焊
6
E61206
二次吸收塔
14
0.25(立试)
0.75(卧试)
0.2
09MnNiDR
RT-II(100%)
MT-I(坡口、内外表面)
整体热处理
分段到货
立式组焊
7
E61207
热再生塔
16
0.38~0.63(立试)
0.42~0.47(卧试)
0.3
20R(正火)
20
RT-III(20%)
MT-I(角焊缝外表)
参见厂家作业指导
分段到货
立式组焊
8
E61208
甲醇水塔
12
0.39(立试)
0.64(卧试)
0.3
20R(热轧)
20
RT-III(20%)
无
整体到货
9
E61209
尾气洗涤塔
10+3
0.125(立试)
0.26~1.2(卧试)
无
20R
09Cr18Ni9
RT-III(20%)
PT-I(角焊缝)
无
整体到货
2.编制依据
2.1晋城煤业集团高硫无烟煤洁净化利用10万吨/年合成油示范工程低温甲醇洗塔类设备装配图
2.2《化工塔类设备施工及验收规范》HGJ211-85
2.3《钢制塔类容器》JB/T4710-2005
2.4《钢制压力容器》GB150-1998
2.5《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709-2002
2.6《塔器设计技术规定》HG20652-2002
2.7大型设备吊装手册及相关起重机吊装性能表。
2.8履带吊性能参数表
2.9总包提供招标文件中的设备一览表及设备的到货状态
3.施工准备
3.1技术准备
3.1.1施工前设备图纸、设备平面布置图、管口方位图等技术文件已齐全,并经图纸会审。
3.1.2施工方案已批准,对作业组已进行技术交底和必要的技术培训。
3.2基础验收及处理
3.2.1设备基础已经施工完毕,具备安装条件,并办理了中间交接。
3.2.2基础验收的基本要求如下:
3.2.2.1基础施工单位应提交测量记录及设备基础有关施工技术文件,基础应明显地画出标高基准线、纵横轴线,相应的建构筑物上还应标有坐标轴线。
设计要求做沉降观测的设备基础,应做出沉降观测水准点。
3.2.2.2基础外观不得有裂纹、蜂窝、空洞及露筋等缺陷。
3.2.2.3基础砼强度应达到设计要求,周围土方应回填、夯实、整平。
3.2.2.4设备基础表面和地脚螺栓预留孔中的油污、碎石、泥土、积水等均应清理干净,预埋螺栓的螺纹和螺母应保护完好,放置垫铁部位的基础表面应凿平,且面积应大于垫铁。
3.2.2.5基础各部尺寸及位置的偏差不得超过下表的规定:
序号
项目名称
允许偏差(mm)
(mm)
1
基础纵横轴线
±20
2
基础各不同面标高
0
-20
-20
3
基础平面外形尺寸
±20
4
凸台上平面外形尺寸
-20
5
凹穴尺寸
+20
6
基础上平面不水平度
5mm/m全长10mm
7
基础垂直度
5mm/m全长10mm
8
预埋
地脚螺栓
标高(顶端)
+20
中心距(在根部和顶部测量)
±2
3.2.3放置垫铁的基础表面应铲平,水平度应不大于2/1000(mm)。
3.3现场准备
3.3.1施工现场具备三通一平(路通、水通、电通、场地平整)条件。
3.3.2安装过程中使用的材料、起重设备和作业机具齐全,劳动力充足,能够保证连续施工。
3.3.3现场用电符合安全使用要求。
3.3.4塔类设备按照既定的到货顺序及到货时间陆续进厂,具备安装条件。
3.3.5设备吊装前,所有梯子平台部分应随设备一起进行吊装(不包括栏杆部分),设备的防腐工程施工完毕,保温层应待设备吊装完毕后进行。
对于设备所附管道,应根据总承包商图纸及材料的到货计划以决定是否携带吊装。
4.地脚螺栓及垫铁
4.1预埋地脚螺栓应符合下列规定:
4.1.1地脚螺栓的铅垂度允许偏差不得超过螺栓长度的5/1000;
4.1.2螺栓上的油脂、铁锈和污垢应清除干净,螺纹部分应涂油脂加以保护;
4.1.3螺母与垫圈、垫圈与塔底座环间的接触应良好;
4.1.4螺母上端螺栓螺纹部分应露出两个螺距。
4.2地脚螺栓上一般应配一个螺母和一个垫圈;高度超过20米的塔,考虑到风载荷等因素的影响,宜增加一个锁紧螺母,若设计图纸有具体要求,则应根据设计图纸规定进行;地脚螺栓应对称紧固,受力均匀。
4.3设备的负荷垫铁组承受,垫铁组的位置和数量,应符合下列要求:
4.3.1每个地脚螺栓旁边至少应有一组垫铁,垫铁组应尽量靠近地脚螺栓;
4.3.2相邻两垫铁组的间距视塔底座的刚性程度确定,一般为500㎜左右;
4.3.3有加强筋的塔底座,垫铁应垫在加强筋下面。
4.4采用平垫铁或斜垫铁找平时,一般应符合下列规定:
4.4.1放置垫铁处的混凝土基础表面应铲平,其尺寸应比垫铁每边大50mm;
4.4.2直接承受负荷的垫铁组,应使用成对斜垫铁,两垫铁的斜面要相向使用,搭接长度应不小于全长的3/4,偏斜角度应不超过3°,斜垫铁下面应有平垫铁;
4.4.3应尽量减少每一组垫铁的块数,一般不超过四块,并应少用薄垫铁。
放置平垫铁时,最厚的放在下面,最薄的放在中间,调整后应将各块垫铁互相点焊牢固;
4.4.4每一组垫铁均应放置整齐平稳,接触良好;垫铁表面的油污等应清除干净;塔体找平后各组垫铁均应被压紧,可用0.25公斤手锤逐组轻击,听音检查;
中小型塔(小于等于80吨)的垫铁组高度一般为30~60mm,大型塔(80吨以上)的垫铁组高度一般为50~100mm,其他设备的垫铁组高度一般应大于30mm;
设备调整后,垫铁应露出塔底座环外缘10~20mm;垫铁组伸入底座环底面的长度应保证裙座受力均衡;找正后的垫铁组应整齐平稳,接触良好,受力均匀;调整后的垫铁组应露出设备底座板外缘10~20mm,垫铁组的层间应进行定位焊。
设备安装完毕应填写“安装纪录”和“垫铁隐蔽纪录”。
5.设备到货原则及对场地的要求
5.1设备的到货情况分析
5.1.1根据总承包单位所提供的资料,除尾气洗涤塔、甲醇水塔整体到货外,其余设备均分两段到货。
5.1.2根据设备到货情况,吊装施工应按照先里后外,先大后小,先安装的设备不得影响以后设备的吊装原则进行,根据低温甲醇洗设备布置图,低温甲醇洗管廊暂不施工,以免影响吊车移位。
低温甲醇洗框架部分应暂不施工,为大型设备的现场组对及吊装提供场地。
5.1.3设备到货前必须提前通知施工单位,并不得随意变动到货时间和顺序,如必须变动应提前和施工单位沟通,以便对整个施工及时进行调整。
5.1.4考虑到卸车方便且节省费用,大型设备要尽量集中到货,集中卸车。
塔类设备到货卸车示意图附后。
5.1.5设备卸车可采用现场150吨履带吊车进行,根据其到货时间及重量,也可利用现场组对用300吨履带吊车及120吨汽车吊进行卸车。
5.2设备到货周围场地要求
塔类设备运输要充分考虑施工现场的实际情况,主要运输道路要平整、且无障碍物,各主要路口回转半径满足车辆要求。
为满足此条件须做以下事宜:
5.2.1对于现场临时道路不能满足设备运输车辆回转要求的,则需对现场临时道路周围进行辗压、铺垫块石,以保证运输车辆正常通行。
根据现场道路实际情况,低温甲醇洗装置区净化办公楼与煤气净化开闭所中间道路作为设备进厂主要路线,对其敷设25mm厚碎石垫层,碾压处理。
5#路作为设备倒运道路,E61206、E61208进厂时应优先考虑本路线。
5.2.2吊车行驶、吊车站位、设备停放位置的地基处理
施工现场道路不利于重型设备运输和卸车;土建基础施工后基础标高都将超出地面,使起重机械无法近靠设备基础。
为顺利、安全满足设备运输吊装,必须对现场进行地面处理,其处理方法如下:
对低温甲醇洗周围的道路及场地应进行辗压夯实处理,吊车站位处要填铺块石,增加地面承载力。
碾压处理方法为:
18~21吨压路机碾压,保证其地耐力达到200KPA,敷设碎石厚度应达到20mm,且需在吊车行走路线敷设25mm厚钢板。
吊装施工时对吊装有影响的建筑工程材料要全部清理走,施工现场要清理干净,不能影响大型吊车回转作业。
履带吊车站位及行走处需敷设钢板,汽车吊支腿需钢板铺垫。
施工场地处理工程量汇总:
项目
处理方法
场地作用
处理范围
工程量
运输道路机械场地平整
50装载机清理
设备运输,设备堆放
120m宽65m长
7800m2
道路及场地碾压夯实
18-21压路机碾压
设备堆放,厂内运输
120m宽65m长
7800m2
敷设块石
装载机敷设,压路机碾压
吊车行走路线,设备运输路线,设备堆放场地
4000m2,15mm厚
600m3
25㎜厚钢板
履带吊车行走路线,
1600×8000×20六块
43.2m2
30mm厚钢板
汽车吊支腿
1600×1600×30四块
10m2
5.2.2设备进厂路线及组对场地区域划分见附图。
6.设备吊装
6.1吊装方法选择
6.1.1本工段最重、最高的设备是CO2吸收塔(E61203),规格为DN3200/3000×50528,重量206.8吨,分两段吊装。
履带吊如能满足此设备的吊装要求,其它设备的吊装均可用此吊车进行吊装就位。
(设备重量包括梯子平台及附属管道重量;设备吊装吊耳出厂时自带)
6.2履带吊选择
根据CO2吸收塔及热再生塔的重量和高度以及履带吊的性能表,拟采用cc1400型300吨履带吊进行吊装。
6.3具体吊装方法
6.3.1吊装前的准备工作
a设备吊装前,设备基础应验收合格。
b基础预埋螺栓要清理干净,复测预埋螺栓的尺寸(中心距、高度)并要和设备底座逐一落实,确认无误后方可进行吊装。
c用螺帽对预埋螺栓逐一拧紧检查,检查拧紧是否顺利,不合格的要及时修补。
d设备吊耳检查合格,具备吊装条件。
e设备组对用的临时爬梯、平台、临时加固件均已制作完毕,组对用工具、机具准备齐全。
f设备垫铁布置处麻面铲完并经检查合格,每组地脚螺栓旁要预先布置4~8组斜垫铁且要初步找平完毕。
g设备正式平台制作完毕并焊接在设备上,如吊装条件不允许时,可先将平台支撑先焊在设备上,以便于以后施工。
h设备吊装时综合考虑,将需要附带的设备钢平台及设备顶部管线附带,进行吊装计算时考虑此部分重量。
6.3.2吊装数据核算
a选取吊装难度最大的CO2吸收塔进行吊装核算,CO2吸收塔的吊装方法:
1)CO2吸收塔重:
206.857吨,基础高度为:
0.3米,地脚螺栓高度为570mm。
2)设备到货要求:
分2段到货,上段重89吨(包含平台及顶部管线),下段重117.8吨,根据塔的尺寸,下段高度约为29.8米,上段高度约为20.7米。
3)吊装机械:
选用CC1400型300吨履带吊主吊,120吨汽车吊(可根据实际情况调整)溜尾进行设备吊装就位。
b受力分析
1)CO2吸收塔下段吊装,跨距12米,直接用CC1400型300吨履带吊就位。
本方案仅作上段重量校核。
上段重89吨,高度50.4m。
2)吊车选用:
根据上述条件,cc1400型300吨履带吊在跨距12m,杆长66m,SSL工作状况,超起配重40t,吊重能力为144吨。
见cc1400型履带吊性能表。
c受力计算:
P=K×(Q+q)
P—计算载荷
K—动载系数取1.1
Q—设备重量为89吨
q—吊装绳索具等重量约3吨
P=1.1×(89+3)=101.2(吨)
小于吊车额定载荷,所以可以进行吊装。
d是否碰杆复验:
吊装高度:
h=62m
吊车杆长:
L=66m
吊车臂宽:
c=2.8m
吊臂边设备中心距离:
a≈12.6m
塔顶可能碰杆处:
b
塔高:
h1=50.4m
(h-h1)/h=b/a
b=a(h-h1)/h=12.6(62-50.3)/62=2.38m
塔直径φ=3m
R=φ/2=1.5m
b>R
经复验:
QUY300型300吨履带吊在上述状况下吊装时不碰杆可以作为主吊使用。
6.3.3绳索准备与计算
6.3.3.1受力分析
≤60º
≤30°每根绳子受力为F=P/4*1/cos30
平衡梁
p/4p/4(两端用双股绳每股受力p/4)
绳索受力分析
6.3.3.2绳索计算
根据吊装E61203二氧化碳吸收塔下段起吊重量,初选ф65-6*37+1-170钢丝绳,总破断力为218.5吨,钢丝绳受力为F≤120/4*1/cos30°=34.64t,安全系数n=F破/F=218.5/34.64t=6.31满足要求。
因此可采用此规格钢丝绳4根,每根18米。
溜尾抬吊钢丝绳选择Φ52-6×37+1-170钢丝绳,取22m。
6.3.4卡环准备与计算
6.3.4.1卡环销轴计算
计算轴应力
销轴最大弯矩为M=P(a+b)/8
抗弯截面模量W=3.14*d3/32
销轴正应力为σ1=M/W=2.978P/d²
计算剪应力
销轴受剪力θ=P/2
销轴截面面积A=3.14d²/4
销轴剪应力τ=4θ/3A=0.849P/d²
按第四强度理论求得合应力σ盒=σ12+3τ2=3.32P/d²≤[σ1]
销轴的材质为Q255A,屈服极限σs=24~26kg/mm2,取σs=25kg/mm2,安全系数为K=2,
[σ1]=σs/K=12.5kg/mm2=0.0125t/mm2
d≥√3.32P/[σ1]=16.3√P
6.3.4.2卡环本体计算
根据曲梁弯曲公式,并考虑强化系数,卡环本体环曲线部分中点的应力:
σ2=2.9697P/d1²≤[σ2]
卡环本体材质为Q235A,屈服极限σs=24kg/mm2,安全系数为K=1.5
[σ2]=σs/k=16kg/mm2=0.016t/mm2
d1≥√2.9697P/[σ2]=13.62√P
直径D的计算:
由拉应力公式知道P/[2(D-d)b]≤[σ2]
求得D≥d+P/2b[σ2]
6.3.4.3根据以上公式,结合现场实际情况,卡环选用规格见下表:
序号
卡环规格及数量
备注
1
150吨4个
2
50吨4个
6.3.4.4卡环结构图形如下:
卡环受力分析图
6.3.5平衡梁准备与计算
6.3.5.1对于轴耳型吊耳,应选用吊装平衡梁。
SP型吊耳则不采用吊装梁。
6.3.5.2塔平衡梁选用Φ273×12的无缝钢管制作,在钢管端头焊有-490×370×10的钢板,每端用4个螺栓与槽钢夹具将吊索加紧固定。
为了不割钢丝绳,随吊索角度焊有挡板过渡,并磨成圆滑过渡。
平衡梁受力分析如下图。
平衡梁受力分析示意图
6.3.5.3平衡梁校核
钢管横截面面积A=(D-δ)πδ
求得:
Φ273×12无缝钢管截面面积A=(273-12)×3.14×10=8258.2mm2,
钢管的惯性矩J=π(D4-d4)/64d=D-2δ
计算得回转半径r2=J/A
Φ273×12无缝钢回转半径为3100mm
长细比λ=L/r当10≤λ<40时,A=1.018,B=0.0023,
则:
折减系数Φ=A-Bλ
由于Px≤Ptgn30º
计算得σ=Px/ΦA≤[σ]时满足要求
其中P=(Q+Q卡+Q绳)/2(t),平衡梁材质为20#[σ]=25/1.6Kg/mm2=156Kg/mm2=0.0156t/mm2
根据以上公式平衡梁参数见下表:
序号
设备位号
吊耳位置以上
设备直径(mm)
P
(t)
Px
(t)
L
(mm)
λ
(mm)
Φ(mm)
重量
(t)
σ
(t/mm2)
1
CO2吸收塔
3200
120
34.64
3100
21.50
0.97
0.13
0.0074满足要求
6.3.6吊耳检查
6.3.6.1设备吊装采用设备自带吊耳。
吊耳的牢固性是设备吊装的关键所在,因此对吊耳的检查是必要的。
在检查时应注意以下几点要求。
6.3.6.2吊耳的几何尺寸、焊角高度是否符合要求。
6.3.6.3吊耳外观锈蚀程度及变形程度。
6.3.6.4必要时应用着色探伤检查焊缝是否有裂纹等缺陷。
6.3.7吊装加固
吊装加固可在内部预焊件上采用钢管进行十字加固,钢管采用108*10高压钢管。
确保内部均匀受力,且组合件刚度不小于设计所提供壳体刚度。
吊装加固简图如下:
7塔类设备的组对焊接
根据现场实际情况及设备到货情况,E61208、E61209塔整体吊装,其余分段到货塔器进行空中组对。
7.1塔类设备空中组对
7.1.1先进行下段塔体的吊装就位。
7.1.2待下段塔体找平、找正、螺栓紧固工作完成后,方可进行上段塔体的吊装组对工作。
7.2塔类设备组对技术要求
7.2.1塔设备的组焊工作应严格按照装配图组装,依据焊接工艺进行。
7.2.2设备组对前,应对其结构尺寸进行复验,对于复验不合格的项目,应提交相关单位,做出处理意见。
7.2.3筒节组对要求:
7.2.3.1上部筒节与下部筒节组对时,应对标示线进行确认,保证筒节相对位置正确性。
7.2.3.2组对前应仔细检查筒节对接口的椭圆度,以保证组对时的坡口间隙,坡口间隙具体数值按照厂家的焊接作业指导书中规定执行。
7.2.4组对过程中应检查对口错边量,错边量应符合下表的规定:
对口处钢板的厚度δs
环焊缝对口错边量允许偏差
12~20
≤1/4δs
20~40
≤5
40~50
≤1/8δs
7.2.5上下段筒体组对,其直线度偏差不大于0.5L/1000+5mm。
采用垂线测量后再用经纬仪测量。
7.2.6筒体对接环缝处形成的棱角E应小于或等于壁厚S的10%加2mm,且不大于5mm;用长度不小于300mm的直尺检查。
7.2.7塔体空中组对时,为保证焊接坡口间隙,大型吊车应按照厂家作业指导书中所规定焊缝间隙将上段筒体保持稳定,至焊缝焊接完毕后方可卸钩。
7.2.7上下段筒体对接坡口表面应进行磁粉或渗透探伤,不应有裂痕、分层和夹渣等缺陷。
7.2.8筒体等部件组装后,施焊前应将坡口表面及其内外侧边缘不小于12mm范围内的油、污垢、锈、毛刺等清除于净,对不预热的焊接接头区域内的湿气,焊前应清除,应在焊缝两侧采取防止飞溅的措施。
7.2.9塔体组装时的点固焊,应符合下列规定
a筒体等部件组装的点固焊焊接工艺,应与正式焊接的要求相同。
b筒体组装时焊缝接点固的焊道长度在30~50mm,焊道应有足够的强度,点固焊焊接宜采用回焊法,使引弧焊和熄弧焊点均在焊道内,对不清根的焊缝,由点固焊引起的缺陷,应及时处理。
c焊接要求预热的场合,点固焊焊接亦必须按相同要求进行预热,其预热温度应取要求预热温度的上限,预热范围在焊缝两侧各不得小于150mm.
d卡具应采用与设备相同或焊接性能相似的材料及相应的焊条,焊接工艺与正式焊接的要求相同。
e吊耳及卡具等拆除后,应对其焊缝的残留痕迹进行打磨修整,并认真检查,修整后的厚度不得小于设计要求的厚度。
f塔组装完毕经检查合格后,应立即填写组装记录。
7.3塔体焊接(详见设备制造厂家现场焊接作业指导书)
7.3.1焊接应符合焊接工艺评定的要求。
7.3.2当施焊环境出现下列任一情况,且无有效防护措施时,禁止施焊:
手工焊时风速大于10m/s;相对湿度大于90%;雨、雪环境。
7.3.3安装组对用工装夹具,组对点焊和工卡具焊接要按正式焊接工艺要求进行。
安装组对用临时平台及工装夹具,组对点焊和工卡具焊接要按正式焊接工艺
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