大直径立式容器下封头“莲花”式组装创新工艺技术应用.pdf

rquipment&Installation装置与安装大直径立式容器下封头“莲花”式组装创新工艺技术应用韩海英王长明刘进森赵波张德军中国石油天然气第七建设有限公司山东青岛2 6 6 30 0摘要采用大直径立式容器下封头“莲花”式组装创新工艺，对大港石化5 0 0 万t/a常减压装置减压塔下封头进行组装，节约了防变形加固措施和翻转工序所需要的材料、设备，加快了施工进度，提高了效率。详细阐述了实施过程、实施参数和评价数据，以及实施效果。关键词瓣片下封头加固措施翻转胎具莲花式中图分类号TE682,TQ082文献标志码B文章编号16 7 2-9 32 3(2 0 2 3)0 8-0 0 5 1-0 4在石油、化工、天然气等装置工程中大直径立式容器因整体运输受限，筒节与封头往往采用瓣片型式运输到现场组装。而对于容器下封头组装（见容器下封头部位与形式视图1)，通常采用下封头大口径（1)在下，小口径(2)在上,且组焊胎具由下封头内侧支撑和支撑圈梁组成，以防止各瓣片向下倾倒的下包式组装工艺。下封头大口径1容器下封头下封头小口径2图1立式容器下封头示意图现场各瓣片下包式组焊成容器下封头后，需要进行翻转方能与筒节立式组焊。在大港石化公司5 0 0 万t/a常减压装置减压塔改造工程中，国石油天然气第七建设有限公司对减压塔下封头的组装工艺技术进行了创新，采用各瓣片下封头大口径1在上的形状类似“莲花”式的组装创新工艺(以下称莲花工艺)。1莲花工艺技术方案设计容器上封头1.1莲花工艺设计图莲花工艺中，减压塔的下封头大口径1在上，即与容器下封头安装视图同向；组装胎具由内侧移至外侧设置形成支撑，并取消胎具横向连接件，由各瓣片间设置的工卡具（一般为加减丝或瓣片间组装专用调整间隙卡具)连接代替，或由临时连接板(焊接)连接代替。具体设计图见图2。1.2莲花工艺结构参数(1）对下封头上下直径放样划线：在钢平台上划出组装基准圆，即将下封头小口径划线到平台上，同时将大口径也划线至平台上。化 建1 2.0 5 1Erquioment&lnstalation装置与安装限高板瓣片中1定位板8钢平台工卡具基准圆划线图2 莲花工艺设计图(2）设置定位板：在钢平台基准圆划线下封头小口径基准圆各瓣中间位置内侧设置一块定位板，在距离瓣片两侧约10 0 mm内侧也各设置一块定位板，即每个瓣片设置3块定位挡板。(3）制作设置支撑：制作承载力符合要求的支撑，并设置在各瓣片外侧中部和两侧3个部位。支撑高度理论上应大于各瓣片组装的重心高度，为了安全稳固，一般要求支设在下封头大口径下部10 0 mm部位或低于容器下封头约10 0 mm的高度。并在各瓣片3个对应部位设置限高板，防止各瓣片受横向向外张力作用而滑移倾倒。这样由支撑和瓣片、钢平台组成了锐角三角形截面，确保瓣片的重心在锐角三角形截面的内部。(4）设置工卡具：各瓣片间对接口部位距离大、小口径上下两侧约10 0 mm外侧各设置一组工卡具。1.3莲花工艺技术指标1.3.1各瓣片到货验收技术指标各瓣片到货后，除按标准规范要求外，还应进行如下操作：各瓣片到场验收应有预组装合格的检查记录；各瓣片到场验收规格尺寸的核查应符合规格尺寸允许偏差(表1)。表1瓣片验收规格尺寸允许偏差表名称对角线大口径弧长弦长小口径弧长弦长对接口边长1.3.2各瓣片组装技术指标待各瓣片全部组装完成后，对下封头进行综合检查和调整，调整支撑高度或支撑与平台角度，利用投影法保证椭圆度等，确保组装质量。并将接口进行临时连接或固支撑mm允许偏差3222.5定焊。组装检查允许偏差见表2 2。表2 组装检查允许偏差表mm名称允许偏差椭圆度25棱角度3对口间隙241.4莲花工艺设计计算书莲花工艺设计主要是支撑承载力的计算，即各瓣片所受的重力、抗滑移张开倾倒的支撑承载力等。1.4.1瓣片重心确定瓣片重心按瓣片安装调整后理论计算比较繁琐，因为瓣片结构有椭圆、圆形、锥台形等多样性，计算要用到微积分等数学理论，所以现场不建议应用。采用放样法计算瓣片重心，详见图3。支撑瓣片1 2 钢平台 143瓣片020一瓣片重心点；1一支撑点；2 一重心水平方向作用点；3一支撑与平台交点；4 一瓣片定位点；一瓣片重心倾斜角，即瓣片重心点和瓣片定位点连线与钢平台支撑点组成的夹角；一支撑倾斜角；0 1一下封头重心；0 2 一下封头瓣片重心距离平台高度1的水平面与瓣片交汇的圆缺或投影的重心；1一瓣片重心距离平台高度；L一支撑高度；h一一下封头高度图3瓣片重心放样法示意图瓣片重心按下封头在钢平台上放样作图法和计算机辅助绘图软件（CAXA、C A D 等），求出单瓣片重心：(1）第一步：绘出下封头重心（图3中0 1)并过重心点画出瓣片重心距离平台高度(图3中1)的水平面。(2）第二步：画出瓣片重心距离平台高度的水平面与瓣片交汇的圆缺或投影。(3）第三步：画出与瓣片交汇圆缺或投影的重心（图3 中 0 2)。(4）第四步：过重心（图3中0 2)做投影线与平台高检查方法投影法样板塞尺Erquipment&Installation装置与安装度（图3中1)的水平面的交点（图3中0),即为所求瓣片所以UNSQ245R+N06625镍基不锈钢下封头内衬层不重心。接触碳钢，很好地预防了对不锈钢的渗碳问题。1.4.2不同型钢规格的承载力表4 下封头设计参数表型钢规格承载能力按2 0 0 4 年化工设备设计全书名称下封头材质钢架中表3-16、3-17.3-18 型钢承载能力表 3查取,其等下封头板厚(t)/mm边角钢、槽钢和工字钢部分型钢承载能力见表3。下封头总重（6 瓣）/kg表3部分型钢规格承载能力表kg/m跨度(L)规格1m2505723/400280 x63699/123629076116/1861210078504/231686535/32381012792/508116a55880/1380211015800/627211672896/180481.4.3支撑承载力的计算支撑承载力按公式(1)和(2)计算。Lf2=G x cos 式中：fi单支撑最大承载力，kg；f瓣片重心横向最大张力，kg；G一单瓣重量,kg。1.4.4支撑规格选用原则(1）瓣片单支撑尤其第一个组装的瓣片，其最大承载力选择原则要小于型钢规格表3中的承载力，即fi型钢规格承载力；(2）随着组装瓣片的全部就位，瓣片间用工卡具连接完成，而瓣片单支撑承载力逐渐减小，各瓣片间全部连接完成后，瓣片支撑力近乎为“0”。2实施过程大港石化公司5 0 0 万t/a常减压装置减压塔改造工程，其减压塔下封头分6 个瓣片运输、组装，采用莲花工艺方案实施，其设计参数表4。实施过程中，组装用支撑安全、稳固、简易，瓣片防倾倒效果良好，各瓣片组对顺畅，组装偏差控制简便，而且组装后无需考虑下包式组装工艺的翻转。另外，因下封头内部无需设置防变形技术措施，数据UNS Q245R+N0662530+316173下封头大口径（1)/mm9800下封头小口径（2)/mm82002m下封头高度（h）/m m/单瓣重量(G)/kg4620/3161036/6421063/579816/8091600/12706982/34651975/15689107/4512(1)(2)220026963实施参数和评价数据3.1实施参数3.1.1瓣片重心距离平台高度和瓣片重心倾斜角瓣片重心距离平台高度和瓣片重心倾斜角参数的确定，现场用绘图软件CAXA放样作图法求得：l1133mm;62。3.1.2单支撑最大承载力依据公式（1)核算得出第一个组装瓣片单支撑最大19003.1.3单支撑规格参数支撑型钢规格实施参数在支撑倾斜角90时，对材质Q235进行核算，并选取单支撑规格参数：实施支撑规格选择 8 和Z1007、8、110;实施支撑长度选择L=19002000mm。3.2评价数据大港石化公司5 0 0 万t/a常减压装置减压塔下封头组装采用莲花工艺方案，通过调整支撑倾斜角，控制上口径投影位置检查合格后，将固定支撑与平台、支撑与限高板、瓣片与定位板固定（一般采用点焊或焊接），确保了组装质量。另外，因实施支撑长度选择19 0 0 2 0 0 0 mm,大于瓣片重心高度，且瓣片受定位板的限制，所以控制了瓣片向下滑移和张开倾倒的问题。最终，安全、稳妥、高质量地一次组装成功。图4 为现场施工图。(下转9 7 页)rquipment&Installation装置与安装因重力集中于一点而使管子变形。管子不能直接与加热(6）热处理过程中要确保有人值守，尤其是平台热器接触。处理，避免意外事故的发生。(4）用与弯管材质同类或相似的材料固定测温电(7）由于设备故障或断电等意外情况，造成热处理偶。防止测温导线和电源线埋入加热区。测温电偶应固定中断，可重新进行热处理，重复热处理次数一般不超过两牢固，以免工作过程中脱落。测温点要和相应加热器相配次。合，避免因测温区域与加热器错位而不能准确控制加热2.5酸洗器工作，从而损坏管子和设备。每两温控点间距离1m，酸洗是一种化学除锈方法，通过化学分解的方法在实现多点群控，显示各点温度，自动修正加热功率系数并不锈钢表面去除氧化铁或者含铁物质，最典型的处理方式记录温度曲线，确保控温精度。是通过酸溶液去除不锈钢表面污染，对不锈钢本身无太大(5）对于非规则管子，在管子上应设置门型支持，然影响。主要就是对热处理的不锈钢表面进行氧化层处理。后覆盖保温棉。保温层放置时应注意搭接处要错开，防止参考文献热量散失。保温棉要便于拆除，以达到控温的目的。要注1ASMEB31.1动力管道,19 8 9.2 PFI ES-24弯管技术说明,2 0 0 8.意各个方向的密封，避免热量散失太多，以致温度不能达到热处理温度。(收稿日期:2 0 2 3-0 6-0 7)(上接53 页)工卡具支撑图4减压塔下封头现场组装施工图4实施效果4.1经济效益下封头组装采用莲花工艺具有原理简单、支撑选择方便，以及劳动强度低、效率高、综合成本低等优点。与下包式组装工艺相比，减少了将组装、焊接完成的下封头进$1限位挡板接口2行18 0 翻转所需防变形加固的措施，以及大型吊装设备的台班，而且减少了翻转后取消下封头的加固措施和再次的调整圆度工作，提前完成了组装。依据炼油化工检维修定额2 0 16 版，节约综合成本约35万元，提高了经济效益。4.2社会效益与下包式组焊胎具相比，莲花式支撑具有调节灵活、简单的优点。各瓣片组装过程中设置间隙调整工卡具，以及定位板、限高板，使组装常见质量问题得到很好的解决。此技术的应用获得了总包单位、监理单位、业主单位及质量监督站的高度评价，在炼化工程建设行业中树立了良好的标杆。参考文献1】SH/T 352 4-2 0 0 9,石油化工静设备现场组焊技术规程.2GB50461-2008,石油化工静设备安装施工质量验收规范。32004,化工设备设计全书钢架.(收稿日期：2 0 2 3-0 6-2 3)油化工建 2 0 2.0 1 9 7