創新“兩器”封頭翻轉用傾斜軸式吊耳

姚成龍 吳慶運 田彥軍 王勁松 林 歡

中國化學工程第六建設有限公司 湖北襄陽 441100

中國化學工程第六建設有限公司承建的中海石油東營某公司升級改造及配套工程項目中，沉降器及再生器（簡稱“兩器”）為催化裂化裝置的核心設備，也是整個催化裝置施工的重點和難點。為方便組對和襯里，通常需要在地面進行封頭180°翻轉施工。而“兩器”設備封頭重量大、直徑大、體積大，操作存在難度。以最大的再生器橢圓封頭為例（圖1），其總重130t，安裝高度48.24m，下口直徑12.6m，封頭高度3.22m。因而，選擇合理的翻轉吊裝工藝是保證吊裝作業施工安全的重要條件。

圖1 再生器封頭

1 施工方案的確定

1.1 吊耳的制作安裝

1.1.1 吊耳的選型

結合施工現場情況及再生器封頭特點，項目部技術人員提出兩種不同形式的吊耳方案（圖2），并進行了方案的模擬對比。

圖2 吊耳形式圖示

技術人員采用CAD 制圖對兩種封頭翻轉方案進行示意，詳見圖3。

通過上述兩種吊耳選型的對比分析，發現采用垂直軸式吊耳翻轉施工時，鋼絲繩存在夾角，有安全隱患，且在翻轉過程中易出現索具脫鉤或鋼絲繩劃傷，造成安全事故；而采用傾斜軸式吊耳，翻轉過程平穩、可靠。故選定吊耳類型為傾斜軸式吊耳。

圖3 兩種封頭翻轉示意圖

1.1.2 吊耳的數量

通過對大型再生器橢圓封頭翻轉施工方法和相關文獻及專利進行查新，以及咨詢公司技術專家庫的專家，對吊耳數量的選擇提出了兩種方案（圖4）：方案一，采用3 個吊耳翻轉，吊裝時單獨焊接吊裝吊耳；方案二，采用4 個吊耳進行翻轉和吊裝。

圖4 吊耳數量選擇方案

（1）方案一：共設3 個吊裝點，其中主吊2 個吊裝點、溜尾吊車1 個吊裝點，穩定性較差；輔助吊車只有1個吊裝點，平衡性較2 個吊裝點差。且吊裝就位時，需要單獨另焊接吊耳，施工量增大。

（2）方案二：共設4 個吊裝點，穩固性較好。采用2根平衡梁，2 臺吊車各設2 個吊裝點，平衡性容易控制。且翻轉完成后，可直接利用該吊耳繼續完成封頭的吊裝就位。

通過對比，最終選用4 個傾斜軸式吊耳。

1.1.3 吊耳的加固形式

通過查閱HG/ T 21574《化工設備吊耳及工程技術要求》，橢圓形封頭重量為130.982t，考慮吊裝動載荷系數1.1，吊裝計算載荷為144.08t。采用4 個吊耳翻轉吊裝，通過計算，單個吊耳需承受重量≥75t。利用現場邊角料加工制作井字形吊耳AXC- 450- 24（圖5），以Φ480×24mm 鋼管作為管軸，24mm 鋼板作為Φ480×24mm 加強筋及擋圈，20mm 鋼板作為吊耳護板，材質均為Q345R，通過受力分析計算，可滿足載荷要求）。

圖5 傾斜式吊耳設計圖（井字型和十字型）

1.1.4 吊耳的安裝

針對吊耳的安裝，項目部創新工藝，采用傾斜軸式吊耳中心線與設備軸向相切安裝方式（圖6）。整個翻轉吊裝過程中，吊耳始終與地面保持水平，通過平衡梁使吊耳受力均衡，安全性能可靠。吊耳安裝順序如下：

（1）主筋板與設備本體；

（2）吊耳管與設備本體；

（3）吊耳護板與吊耳管及設備本體；

（4）擋圈與吊耳管及吊耳護板；

（5）加強筋板與擋圈、吊耳管及吊耳護板；

（6）各個主筋板之間的焊接采用雙面滿焊；

（7）主筋板與吊耳管之間采用雙面滿焊；

（8）主筋板與設備本體采用雙面滿焊；

（9）角焊縫間的焊接為兩焊件薄板厚度。

圖6 吊耳安裝示意圖

為保障吊裝過程平穩，根據受力點載荷分析，要求4 個吊耳的焊接位置位于封頭兩側靠邊緣1/ 3 處。通過CAD 制圖，最終確定吊耳與封頭中心兩側均勻分布，吊耳兩兩平行，兩中心線之間的距離為8.6m，且吊耳中心線距封頭上口垂直距離為0.7m。另外，為了避免吊裝過程中鋼絲繩與封頭口相碰，設置吊耳擋環與封頭邊緣距離為0.15m，保障吊裝過程安全可靠（圖7）。

圖7 再生器封頭4 個傾斜軸式吊耳安裝尺寸

1.2 翻轉吊裝方案

結合現場場地實際情況與現場已有業主包月的600t 履帶吊，項目部召開了“封頭翻轉吊裝方案”專題會，提出了封頭垂直轉180°翻轉施工方法。即：主吊持續緩慢起鉤，溜尾吊車緩慢遞送至90°垂直，拆除輔吊索具；旋轉封頭180°后，掛上輔吊索具，輔吊緩慢提升完成翻轉。并且對該方案進行了三維動畫模擬（圖8）。通過動畫模擬，確定此方案可行。

圖8 封頭垂直轉180°翻轉法三維動畫模擬

2 施工工藝的確定

（1）按照傾斜軸式吊耳設計圖對現場已安裝的吊耳進行現場核對（圖9），經核驗，符合圖紙設計要求。

圖9 傾斜軸式吊耳設計圖及現場實物圖對比

（2）對現場焊接吊耳的數量進行復核，共焊接4個傾斜軸式吊耳（圖10），且對焊接完成的吊耳進行了磁粉檢測，合格率為100%。

圖10 4 個傾斜軸式吊耳設計與現場安裝對照圖

（3）按照井字型軸式吊耳AXC- 450- 24 設計圖紙對各項加固材料規格及加固方式進行檢查（圖11），均符合井字型軸式吊耳圖紙設計要求。

圖11 傾斜軸式吊耳加固設計圖與現場實物對照圖

（4）現場采用卷尺、水平管和施工線對4 個傾斜軸式吊耳安裝尺寸進行了檢查。經查驗：吊耳中心線與設備軸向相切，4 個吊耳兩兩平行，且吊耳兩中心線之間的距離為8.6m，吊耳中心線距封頭上口垂直距離為0.7m，吊耳擋環與封頭邊緣距離為0.15m，與圖紙要求一致（圖12）。

圖12 安裝完成的傾斜式吊耳

（5）技術人員對參與再生器封頭翻轉施工的工人進行了技術交底及安全技術交底，并組織施工工人觀看再生器封頭翻轉全過程的三維動畫模擬。

（6）利用現場已有的600t 履帶吊空檔時間，進行再生器橢圓封頭翻轉。經查閱相關吊車性能參數表并計算，表明采用600t 履帶吊為主吊，350t 汽車吊為輔吊，即能完成封頭的翻轉。吊裝參數見表1。

表1 吊車參數表

(7) 根據現場場地實際情況，按照吊車站位圖中預先確定的方向和位置，進行吊車支車站位，并確保吊車支腿平穩（圖13）。

圖13 吊車站位圖及現場照片

(8) 主吊及輔助吊依據起重指揮信號，同步緩慢抬升封頭（圖14）；待封頭離地約0.1m 時，主吊持續緩慢起鉤，輔助吊車緩慢遞送（圖15），速度與主吊車起吊速度同步，同時確保封頭底部距離地面不大于200mm。

圖14 封頭開始起吊

圖15 封頭遞送中

（9）待封頭由主吊車起吊至與地面垂直（圖16），輔助吊車完全不受力時，主吊停止起鉤，對輔助吊車鎖具進行摘除。

（10）由作業人員對封頭旋轉180°（圖17）。

圖16 封頭直立

圖17 封頭180°旋轉

（11）再次掛上輔助吊車鋼絲繩，輔助吊車持續緩慢起鉤，主吊車緩慢遞送，保持速度的同步性；待封頭與地面平行時，兩吊車同時緩慢落鉤，緩慢將封頭就位在已處理場地上（圖18、圖19），即完成封頭翻轉吊裝（整個封頭翻轉過程與三維動畫方案一致）。

圖18 封頭翻轉圖

圖19 封頭翻轉完成后落鉤

（12）封頭安裝就位。

3 結束語

“傾斜軸式吊耳”成功應用于中海石油東營某公司升級改造及配套工程項目“兩器”設備封頭安裝施工上，取得了良好的效果，得到了業主方和監理方的高度認可。該吊耳為“兩器”封頭翻轉施工提供了一種成熟的新工藝，中國化學工程第六建設有限公司計劃進一步在同類型項目或其他類似工程中進行推廣和應用。