工裝在壓力容器設備中的應用

白崇暉，白崇陽，張正棠

工裝在壓力容器設備中的應用

白崇暉1，白崇陽2，張正棠3

（1. 中國石化銷售股份有限公司甘肅石油分公司，甘肅 蘭州 730030；2. 甘肅省城鄉發展投資集團有限公司，甘肅 蘭州 730000； 3. 甘肅省特種設備檢驗檢測研究院，甘肅 蘭州 730050）

隨著壓力容器設計技術的高速發展，目前已經生產制造出具有良好的耐腐蝕、耐高溫、耐低溫、綜合力學性能突出以及工藝性能良好的壓力容器。而且壓力容器規格也越來越呈現大型化、重量化，在制造過程中一些輔助工裝經常能減少制造工作量、保證制造過程安全性。介紹了壓力容器制造過程中所經常使用輔助工裝，通過這些工裝的合理使用減少制造過程中的一些困難，也能保證制造質量，提高制造、運輸效率。同時這些工裝也是安全的保證，合理的控制好每一個制造環節從而保證壓力容器的制造質量。

工裝；壓力容器；防護

在壓力容器制造過程中，工裝使用比較廣泛，壓力容器部件的吊運、預熱、運輸、檢查、支撐、裝配等都離不開工裝的輔助。工裝使用的安全性、合理性對壓力容器生產制造、運輸過程起著舉足輕重的作用。目前所使用工裝主要有用于大型筒體防變形以及筒體開孔使用的特殊支撐、基礎模板制造使用的工裝、厚壁筒體及接管焊接前預熱工裝、板料翻板工裝、筒體起吊運輸及翻轉工裝、直線度和橢圓度檢查工裝、發貨用的發貨工裝、設備整體起吊用的設備吊耳。這些工裝的設計、制造并無現成的標準可依，都是根據實際生產需要自行設計制造的，除設備吊耳有現成的標準之外其他都沒有，而且吊耳標準若按照《化工設備吊耳及工程技術要求》（HG/T 21574—2008）[1]則會比較局限，如該標準中并沒有提供公稱吊重超過10 t的TP型吊耳，所以對于大噸位的工裝吊耳，一般都是進行量身自行設計，來保證吊運的安全性。

本文根據制造廠的實際情況介紹幾種在壓力容器生產制造中常用的工裝，并詳細介紹每種工裝的用途、適用范圍，同時結合以往的制造方式介紹該工裝的優越性，通過實際生產使用，證明所提工裝的合理性和實用性。

1 特殊支撐

1.1 筒體及裙座使用支撐

該支撐主要用在大型超限設備筒體卷制、焊接、校圓完畢后防止筒體變形，在筒節邊緣及內部打防變形支撐（包括一字型、十字型、米字型）。該支撐也適用于現場制造需要從制造廠分段發往現場，在發往現場運輸過程中為防止變形采用打支撐的方式。在起吊轉運過程中為防止筒體由于本身自重加上吊具牽引力產生的變形，需要打支撐。筒節之間組對過程中，由于筒體直徑很大，容器外壁很薄，將筒體分段放置在滾輪架上時，通過滾輪架的轉動加上筒體自重筒體已變形，在焊接組對過程中無法保證直線度，這個過程也需要筒體內部打支撐，如圖1所示。

圖1 筒體內部打支撐

1.2 筒體開孔使用支撐

對于大型薄壁容器來說，往往需要在筒體上開大量的接管孔，尤其是塔器生產工藝流程復雜，內件安裝較多、接管也多，筒體上需要開制大量接管孔，而設備本身直徑較大，壁厚較薄，在用切割機氣割孔的同時已經有微小的變形，開完孔后組裝接管時，由于接管自身重量較大，在進行接管和筒體焊接的同時，筒體上開孔處局部溫度過高，無法承載接管的重量，導致接管在筒體開孔處發生坍塌、內陷，影響安裝尺寸。這時就需要在接管開孔邊緣處打支撐防止開孔及組裝接管過程中變形，如圖2所示。

圖2 筒體開孔打支撐

2 厚壁筒體環形預熱工裝

對于厚壁壓力容器為了保證焊接性能，在焊接前需要對焊接坡口進行預熱，坡口達到一定溫度才能進行焊接，以及在焊接過程中需要邊焊接邊保溫，預熱工裝的作用將非常重要，如果預熱效果不好或者不預熱將會導致焊縫質量不合格甚至脆性鋼會導致焊縫周圍炸裂。對于厚壁筒體為了防止焊接過程裂紋產生，在進行基層焊接之前對筒體進行預熱，經過長期實踐，根據實際需要制作筒體焊縫預熱工裝，如圖3所示。

1—進氣管；2—加熱管；3—燒嘴；4—連接管。

壓力容器預熱工裝包括：進氣管、加熱管、燒嘴、連接管、支架。上述部件焊接連接，根據所預熱部位高度對支架進行調整，使用時，首先將加熱管根據筒體直徑大小進行煒彎，加熱管兩端封閉，在連接燒嘴的部位上鉆孔用于給燒嘴輸送天然氣，燒嘴與筒體外表面距離20~30 mm，整個工裝根據焊縫寬度和筒體直徑確定預熱范圍及工裝支架的高度，確定好焊縫預熱范圍進而確定連接管長度，進氣管與連接管相連進氣進而將天然氣傳遞到加熱管，為了增大預熱范圍及加熱速度，在燒嘴中部兩側開孔，最后將所有部件焊接連接，將整個工裝焊接固定在焊縫預熱處正下方，所述工裝根據預熱部位可進行改進使用，對于接管預熱將加熱管連成整圈，提高預熱效率。如若工作量較大，可一次制造多個加熱管同時使用，以提高生產效率。

3 卡子轉運、翻轉工裝

壓力容器的生產制造中，筒體起吊、轉運、翻轉是必不可少的程序。之前所使用的筒體轉運、翻轉工裝一般由鋼絲繩或者普通卡子使用吊車直接通過吊鉤連接鋼絲繩或者卡子起吊，對于重量大的筒節，鋼絲繩的承受載荷有限，疲勞、磨損程度不確定，對鋼絲繩起吊能力無法判斷，可能導致鋼絲繩超出所承載的范圍，鋼絲繩斷裂筒體滑落；另外，卡子對筒體的卡力度不夠，可能導致筒體滑落，造成安全事故，也不好防護。我廠根據筒體轉運長度及起吊高度制造一種通過吊車起吊，連接動滑輪增加卡子對筒體卡力度的起吊吊具，克服鋼絲繩和普通卡子在起吊中無法估量吊具承重的缺陷，改善了筒體起吊、翻轉工裝性能，操作安全、可靠，提高制造效率，降低成本。該裝置結構通用性強，操作簡單，易于移動，方便耐用。

如圖4所示， 1與2采用螺栓連接，吊具A、B之間通過鋼絲繩與動滑輪連接，在1和2的內側面上堆焊鋸齒臺，鋸齒臺的高度為3~5 mm，作用是為了增大1、2與筒體內、外壁的摩擦力。

1—筒體外壁卡子；2—筒體內壁卡子；3—筒體；4—鋼絲繩；5—滑輪。

通過天車連接滑輪和鋼絲繩，將起吊力通過滑輪和鋼絲繩傳遞到筒體內壁卡子上增大卡子對筒體的卡緊力。所述模具配合使用，將吊具卡在筒體壁上進行吊裝和翻轉。

4 塔盤支撐圈安裝、檢查工裝

壓力容器的生產制造中，塔盤支撐圈的安裝是必不可少的，而且安裝精度直接決定設備能否正常投入生產。之前塔盤支撐圈及內件安裝都是鉚工師傅靠整體劃線，然后每一件再劃線來確定安裝位置，由于是人為操作，誤差較大，效率低，精度不高，而且費時、費力。我廠經過長期實踐設計制造一種塔盤支撐圈安裝工裝，克服人工操作帶來的不足，改善塔盤支撐圈及內件安裝精度，提高制造效率，降低成本。該工裝結構通用性強，操作簡單，易于移動，方便耐用。

如圖5所示，塔盤支撐圈安裝精度定位、可調式工裝使用時，首先測量所安裝的塔盤支撐圈及內件的尺寸，根據塔盤支撐圈及內件的尺寸先確定好1和2的長度。如果該設備直徑較小，所需塔盤支撐圈及內件尺寸規格也小，可以直接使用1和2進行劃線安裝。如果設備直徑較大可在2上鉆孔連接3進行安裝，使其安裝精度達到圖紙及技術要求。如若是壓力容器變徑設備，可同時制作多個同規格的模1和模2，只需更換模3的尺寸就可以對另一臺設備進行劃線安裝，以提高生產效率。

1—角鋼；2—連接鋼板；3—調試鋼板。

5 設備整體直線度檢查工裝

直線度是壓力容器生產制造中以及制造完畢后都必須要保證的。壓力容器生產完畢后直線度控制不合適將會導致該設備可能無法投入使用。而且對于壓力容器規格較大，使用其他設備檢查不方便，人工測量精度不高，所以使用一種整體工裝將會實現高效、快速檢查。

所述塔器整體直線度檢查工裝，其結構包括：一對角鋼、一根細鋼絲、數根細線加吊墜；將等長角鋼焊接在上下封頭中心接管上，細鋼絲固定在兩根角鋼同一位置。一對角鋼長度必須一樣并且角鋼邊緣在接管中心上，細鋼絲在角鋼上固定的位置也一樣并且繃緊，將數根細線從筒體同一方位自然垂下，檢查細線與細鋼絲間的距離來判別直線度是否合理，如圖6所示。

圖6 設備整體直線度檢查工裝

6 結 論

1）工裝在壓力容器生產制造中起著非常重要的作用，往往對于大型超限設備經常需要借助工裝來進行安裝和檢查，合理地使用工裝對提高制造效率、加快生產進度具有重要的意義。

2）上述工作在具體生產制造中完全符合標準及技術協議要求，所以上述工裝是可行的。

［1］HG /T 21574—2008，化工設備吊耳及工程技術要求[S]．

［2］GB 150—2011，壓力容器[S]．

［3］GB 713—2014，鍋爐和壓力容器用鋼板[S]．

Application of Fixture in Manufacturing and Installation of Pressure Vessel Equipment

1,2,3

（1. Gansu Petroleum Branch of Sinopec Sales Co., Ltd., Lanzhou Gansu 730030, China;2. Gansu Urban and Rural Development Investment Group Co., Ltd., Lanzhou Gansu 730000, China;3. Gansu Special Equipment Inspection and Testing Institute, Lanzhou Gansu 730050, China）

With the rapid development of pressure vessel design technology, the pressure vessels with the characteristics of good corrosion resistance, high temperature resistant, good low temperature resistance, outstanding comprehensive mechanical properties and good process performancehave been manufactured. And pressure vessel specification is becoming more and more large, heavy quantization, some auxiliary tools in the process of manufacture can often reduce the manufacturing workload and ensure the safety manufacturing process. In this paper,the auxiliary tools used in the manufacturing process of pressure vessels were introduced. The reasonable use of these fixtures can reduce some difficulties in the manufacturing process, ensure the quality of manufacturing, and improve the efficiency of manufacturing and transportation. At the same time, these fixtures are also a guarantee of safety, and each manufacturing process is reasonably controlled to ensure the manufacturing quality of pressure vessels.

Fixture; Pressure vessel; Protection

2020-08-27

白崇暉（1989-），男，政工師，碩士，甘肅省蘭州市人，2016年畢業于蘭州理工大學制冷及低溫工程專業，研究方向：壓力容器制造及檢驗檢測工作。

張正棠（1989-），男，工程師，碩士，研究方向：壓力容器、壓力管道檢驗檢測，非金屬管道研究。

TQ050.5

A

1004-0935（2021）04-0523-03