大直徑高爐煤氣鋼結構管道制作安裝技術

楊 云，劉錦華，梁旭明

（廣東省韶鋼建設公司，廣東 韶關 512123）

前言

鋼結構管道輸送是現代企業的重要標志，是企業走向大型化的重要環節，管道輸送具有運輸成本低、能源供應安全和穩定的特點，在大型企業中使用的越來越多。長期以來，由于大直徑高爐煤氣鋼結構管道施工技術和工藝不科學，加之整個建筑行業利潤空間的進一部縮小，施工單位經濟壓力越來越大。因此如何降低施工成本，實現利益最大化，是整個施工企業重中之重。

1 工程概況

韶鋼煤氣柜二期工程位于韶鋼8#高爐和韶鋼10萬m3焦爐煤氣柜之間，一號線東段南側。高爐煤氣鋼結構管道均從GZJ7附近固定端（坐標：X1=1124.993；Y1=150.909）接出，沿管線走向，接入原G5附近固定端（坐標：X1=276.694；Y1=151.471）。煤氣鋼結構管道規格為Ф3220mm×10mm，全長950m。其中，高爐煤氣管道設計壓力為20kPa，工作壓力為10～20kPa，設計溫差160℃，工作溫度150℃，鋼結構管道嚴密性試驗壓力50kPa。各種管道外表面及附件要進行徹底除銹處理，除銹等級執行GB/T8923，高爐煤氣鋼結構管道為Sa2.5級。高爐煤氣對焊縫均需進行無損檢測，檢測比例為5%。為適應現代建筑企業降成本要求，該煤氣鋼結構管道施工中需要運用科學施工工藝和施工技術。本文重點從現場施工角度進行闡述，具體到制作、安裝這兩個環節進行施工技術的探討。

2 施工技術措施

2.1 先進制作工藝

（1）焊接材料。手工焊接Q235B鋼時，采用E43系列焊條，其性能符合（GB/T5117-1995）的規定。鋼板拼接時采用埋弧自動焊接，焊絲焊劑型號為F4AO-H08A，其性能符合《熔化焊用焊絲》（GB/T14957-1994）的規定。各種材料必須具有合格證和質量證明書。

（2）煤氣鋼結構管道制作備料階段。根據鋼板運輸條件，以及現有的卷板設備，結合煤氣鋼結構管加強箍位置，合理選擇板的寬度和長度，盡可能的選擇定尺板，最大限度降低主材和輔材損耗。在管道制作過程中，通過選用寬板，可大大減少焊縫數量、輔材的消耗量及人工消耗。

（3）煤氣鋼結構管道預制階段。先根據現場實際情況繪制出管線圖，并根據管道運輸和安裝條件，結合煤氣管安裝施工規范，進行科學分段預制，盡可能的減少現場安裝焊縫，最大限度節省人工及機械費用。

3.2 最佳吊裝機械選擇

安裝時將待安裝煤氣鋼結構管就位到施工區域，選擇好吊點后用吊機將該段管吊起，直至安裝位置就位。就位后組焊固定，然后實施焊接作業，等焊接牢固后吊機松鉤，完成吊裝作業。該段煤氣鋼結構管安裝選用的吊裝機械及鋼絲繩的性能驗證，具體情況如下：

3.2.1 吊裝機械選

若采用一臺75t吊機完成吊裝作業，吊點分別位于L/2處（L表示第三段的總長度）。根據75t吊機負荷的重量（G1）19t，取吊鉤及鋼絲繩重量（G2）取1.5t，則起重總重量為：

式中， G——起重總重量，t；

G1——起重物的重量，t；

G2——吊鉤及鋼絲繩重量，t。

根據式（1），得出G=19+1.8=20.5（t），再根據起重物的安裝位置以及現場環境確定主臂桿長度和吊裝半徑。該段煤氣鋼結構管安裝75t吊機選用28.4m主臂桿，工作半徑8m。根據表75t吊機機械性能表，經查在上述參數以及吊機配重全加和支腿全伸情況下，75t吊機的起重能力（G0）為22t，22t＞20.5t，即G0＞G，即吊機的起重能力大于起重總重量，可見吊機選用滿足吊裝要求；且75t汽車起重機機械費用為5500元/臺班。滿足選擇的條件吊裝性能和機械費用最低，因此選用75t吊機作為吊裝機械。

3.2.2 鋼絲繩的選用

該段煤氣鋼結構管道安裝，鋼絲繩全部采用捆扎形式與鋼構件連接，根據鋼絲繩的連接形式，適合6×37系列的鋼絲繩，因為6×37系列的鋼絲繩用于起重作業中捆扎各種物件、設備及穿繞滑車組和制作起重用索具，適用于繩索受彎曲時，因此選用6×37系列的鋼絲繩。每一規格的鋼絲繩允許受的最大拉力有一定的限度的，超過這個限度，鋼絲繩就會被破壞或拉斷，因此在工作中需對鋼絲繩的受力進行計算。

主要根據吊機分擔重量來選用鋼絲繩，吊機負荷重量達19.0t。吊點位于該段煤氣管L/2處，重心為煤氣管中心軸線上，繩距3.0m，采用兩條鋼絲繩捆綁風管，鋼絲繩每頭負荷重量為 9.5t，夾角 60o。

根據吊機負荷的重量和捆繩數量，以及捆繩夾角，每頭繩承受負荷為G（9.5t），根據鋼絲繩的系列，計算鋼絲繩的許用拉力。根據公式：

式中， P——鋼絲繩的許用拉力，kN；

K ——安全系數為8～10（根據鋼絲繩用作捆綁吊索用），本次取10；

Sr1——鋼絲繩的破斷拉力，kN。

根據式（2），可推導出公式：

由式（3）可得：Sr1=P1K=[（9.8kN/t）·（G /sin60o）] ·10=1075.06 kN，其中G =9.5t。則鋼絲繩的破斷拉力為1075.06 kN。

根據鋼絲繩的破斷拉力值和采用的鋼絲繩系列，查表可以看出，鋼絲繩的破斷拉力值界于975.50～1180.00之間，原則選用大值型號，則選用型號為6×37，φ47.5mm的鋼絲繩。

鋼絲繩的長度，根據直角三角型的特點，即：L12=1.52+2.62， 求 得 L1=3m；L02=πD=3.14×3.22， 求 得 L1=10.11m計算得最小繩長L=L1+L0=3+10.11=13.11m，根據捆繩情況，選擇繩長為14.0m。

選擇好合適的鋼絲繩后，用鋼絲繩將鋼結構管捆扎結實（注意鋼絲繩與構件捆繩點加套保護），司索工一人，指揮吊裝作業。起吊時先慢慢起吊，吊起離地面約200mm時停止起吊，觀察吊機的工作狀態和吊物的狀態，各項指標安全可控后再繼續吊裝，直至安全就位。

4 實施效果

韶鋼煤氣柜二期工程大直徑高爐煤氣鋼結構管施工中，在鋼結構管道制作階段，所有管道的制作通過采用先進制作工藝，管道制作工效大大提高。輔材及人工均節約20%費用。在管道安裝階段，所有管道的安裝采用吊裝參數的計算，避免在吊裝過程中選用大型號的吊機，可大大節約機械成本[2]。

從大直徑高爐煤氣鋼結構管制作和安裝過程中可以得出以下結論：先進制作工藝和選擇最佳吊裝機械是降低施工成本的關鍵環節，是施工成本能否降低的決定因素[3]，必須給予重點控制。

5 結語

韶鋼煤氣柜二期工程超大直徑高爐煤氣鋼結構管施工，針對施工具體工藝和方法等施工技術，總結出大直徑高爐煤氣鋼結構管施工技術和吊裝技術，徹底解決了施工中如何最大限度的降低成本的難題，以達到施工成本最低的目的。也為今后大直徑鋼結構管道安裝提供了寶貴的經驗，具有很好的借鑒意義。

[1] 沈世釗.大跨空間結構理論研究和工程實踐[J].中國工程科學，2001，3（3）.

[2] 李成就.施工企業項目成本管理控制原則及措施[J].管理縱橫，2007（3）.

[3] 唐振達.對施工企業成本控制有效性問題的破解[J].會計之友，2008（1）.