高空受限空間整體平移換裝再生塔風冷段施工技術

劉若飛

（湖南省工業設備安裝有限公司，湖南 株洲 412000）

0 引言

風冷段位于再生塔的鋼結構框架內，安裝在再生塔中部，其底標高為一般21.0m∽25.0m；為節省投資，其上、下方的預熱段和加熱段一般不更換，整體換裝風冷段空間有限，無法采用大型吊車將風冷段整體吊裝到位，如現場組裝，則工效低成本高、安全措施費用高，重大安全隱患多、工期無法保證，目前，無成熟的技術方案。

1 工程概況

1.1 主要內容

風冷段由多孔管板、折流板、滲鋁管束、拉桿、定距管、殼體、膨脹節、煙風道等組成，總重量54噸。關鍵部件（多孔管板、折彎板等精密件）需定制加工，其他部件（殼體、管束、煙風道等）現場制作，整體現場組裝。

1.2 高空整體平移換裝

再生塔風冷段安裝在再生塔的鋼結構中部的24.5m處，采用自主研發的“高空受限空間整體平移換裝再生塔風冷段技術”在高空受限空間整體平移換裝風冷段。

1.3 適用范圍

本施工工藝適用于在高空受限空間整體平移換裝類似于再生塔風冷段的重型設備或構件。

2 工藝流程和施工工藝

2.1 風冷段組裝

2.1.1 工藝流程

準備工作→材料驗收→殼體板材下料、拼裝→滲鋁管下料、切割→風冷段組對→滲鋁管焊接、殼體焊接→氣壓試驗。

2.1.2 準備工作

（1）殼體制作可在混凝土地面上進行。制作前，清理地面雜物，確保制作場地平整。

（2）風冷段組裝前，用H型鋼制作組裝平臺，平臺用H型鋼制作，兩側各立2根立柱（如圖1風冷段組裝平臺），尺寸可根據風冷段實際尺寸變更。

圖1 風冷段組裝平臺

組裝平臺制作時，平臺框架四角需用水平儀找平，水平誤差在±1mm，立柱保持垂直，垂直度偏差≤2mm。

（3）根據施工圖，采用BIM技術制作風冷段模型（見圖2風冷段BIM模型）進行材料排版，編制材料計劃，采購材料。

圖2 風冷段BIM模型

（4）關鍵部件（多孔管板、折彎板等精加工件）按施工圖外委定制加工。

2.1.3 材料驗收

（1）材料進場由項目材料主管組織施工員、質量員等按設計文件要求對材料的型號、規格、材質、厚度、外觀進行檢查。

（2）滲鋁管的母材為20g, 按《鋼鐵構件固體滲鋁工藝及質量檢驗》JBT 10448-2005標準進行驗收。

2.1.4 關鍵部件驗收

（1）關鍵部件的驗收，需有廠家提供的質量證明文件。

（2）關鍵部件到場后，由項目技術負責人組織材料員、施工員、質量員、廠家代表共同進行驗收。

（3）關鍵部件外委定制驗收標準。

1）管板

a.下管板材質為Q345，上管板材質為SUS30408。

b.管板鉆孔后≥96%的管橋寬度必須≥45.11mm，允許的最小孔橋寬度為27.54mm，且不超過管孔孔橋總數的4%。

c.管孔的上偏差96%≤0.5mm，余下的≯0.6mm。

d.管板板材要求正火狀態供貨。

e.去毛刺，所有銳角倒鈍0.5×45°，管孔及螺栓孔上下倒角1×45°。

f.拼接管板對接接頭必須全焊透，并進行100%射線或超聲或TOFD檢測，按NB/T47013.2或NB/T47013.3或TOFD-Ⅱ為合格。焊后需按要求進行消除應力熱處理。

2）折流板

a. 管孔的上偏差96%≤0.4mm，余下的≯0.5mm。

b. 去毛刺，所有銳角倒鈍0.5×45°，管孔及螺栓孔上下倒角1×45°。

2.1.5 殼體拼板、下料

（1）將殼體板材擺放在平臺上進行拼板、焊接，消除焊接變形后，按照BIM模型確定的殼體排版圖放線、下料。

（2）殼體壁板切割使用等離子半自動切割機。

（3）計算滲鋁管下料長度時，下管板端部預留5mm焊接量,伸出上管板10mm；同時，一根管束不容許在中間連接。

（4）為保證管口平直，滲鋁管切割使用便攜式管道切割機，切割后，按要求磨去焊接處滲鋁層（見圖3滲鋁管切割）。

圖3 滲鋁管切割

2.1.6 風冷段組對

（1）用吊車將管板吊至平臺兩側，利用平臺立柱固定并保證垂直（管板安裝）。

（2）安裝風冷段一側壁板及膨脹節（見圖4、5膨脹節安裝）。

（3）依次安裝折流板，折流板用拉桿和定距管固定，不與殼體及任何構件焊接。在管板四角及中部各穿入數根換熱滲鋁管，確保折流板管口與兩側管板管口同軸心，擰緊拉桿螺母并按設計要求點焊固定（見圖6 折流板安裝）。

圖5 膨脹節安裝

圖6 折流板安裝

（4）按從下往上順序，穿入其它換熱滲鋁管（見圖7滲鋁管安裝）。

圖7 滲鋁管安裝

（5）穿管完成后，安裝風冷段其余側壁板（見圖8側壁板安裝）。

圖8 側壁板

2.1.7 焊接

（1）風冷段焊接的重點在于換熱滲鋁管與管板的焊接。

（2）按設計，采用氬弧焊打底電焊蓋面的焊接方式，換熱管與管板采用強度焊，焊縫至少通過兩道焊接成型。為提高工效和焊接質量，采用新設備“全位置自動管板氬弧焊機”進行全氬焊（見圖9全位置自動管板氬弧焊）。

圖9 全位置自動管板氬弧焊

（3）焊接前，換熱管與管板焊接端外表面必須先去除滲鋁層約100mm。

（4）所有焊縫的第一道焊縫和最后一道焊縫都應進行100%PT試驗（見圖10焊縫PT試驗）。

圖10 焊縫PT試驗

（5）壁板采用全焊透對接焊縫，不得出現十字焊縫，平行焊縫最小間距不得小于500mm且此部件中有且只有兩道，其余對接焊縫不小于所購板寬。

所有焊接均采用連續焊，未注明的角焊縫的焊腳高度按較薄板厚度。

2.1.8 壓力試驗和氣密性試驗

風冷段焊接完成后，殼體、膨脹節及管板等按設計壓力要求進行氣密性試驗，合格后方可進行安裝。

2.2 風冷段整體平移換裝

2.2.1 施工工序

準備工作→整體平移換裝裝置安裝→風冷段整體吊裝→風冷段整體平移→風冷段就位→風冷段與抽氣段連接。

2.2.2 準備工作

（1）按照“高空受限空間整體平移換裝再生塔風冷段技術”準備平移軌道梁、搬運小坦克、各種鋼板和型鋼、千斤頂、電動和手動葫蘆、凹面滾輪等。

（2）編制風冷段吊裝專項施工方案，經審核批準后，租賃吊車。

2.2.3 整體平移換裝裝置安裝

（1）軌道梁安裝。

1）軌道梁安裝在風冷段安裝位置底部A/B/C軸橫梁上方。軌道一端搭在A軸橫梁上（經查A、B軸梁規格及承重，滿足風冷段的荷載要求），另一端延伸至D軸混凝土承重梁。軌距中心以再生器中軸線為準。軌距定位后焊接固定在橫梁上（見圖11風冷段軌道梁安裝平面圖）。

圖11 風冷段軌道梁安裝平面圖

2）根據軌道跨距及承重量計算，軌道采用HW588×300H型鋼制作。H型鋼上翼板前后用角鋼焊接做為擋板，上翼板外側焊接通長∠80角鋼，做為軌道兩側擋板，用于防止移動平臺跑偏（見圖12軌道及框架平臺安裝剖面圖）。

圖12 軌道及框架平臺安裝剖面圖

（2）平移小車制作。

1）平移小車由搬運小坦克、搬運平臺組成。

2）在兩根軌道梁上分別安裝2個20噸搬運小坦克（見圖13搬運小坦克）。

圖13 搬運小坦克

3）在四個小坦克上用H型鋼和鋼板制作一個平臺，平臺與小坦克直接焊接并保證焊接牢固，平臺尺寸根據風冷段的截面尺寸確定（見圖14 搬運平臺示意圖）。

圖14 搬運平臺示意圖

4）移動小車底部靠近軌道處，前后左右各焊接一個滑輪，用于牽引導向及防止小車跑偏。

（3）安裝牽引裝置。在軌道未端安裝一臺電動卷揚機用于牽引平移小車。移動小車及軌道未端各安裝一個滑輪組，用于牽引平移小車并降低牽引速度[1-3]。

（4）操作平臺鋪設。軌道安裝完成后，在軌道下翼板上，鋪設一個腳手架平臺，平臺上滿鋪鋼架板并固定牢固，用于操作人員行走。

2.2.4 風冷段吊裝

（1）按照經審核、批準的專項施工方案，風冷段擬使用1臺300噸吊車進行吊裝，吊車擺放在再生器南側吊裝區。

（2）風冷段制作、轉運時一般都是平放的，吊起前，需將風冷段翻轉立起，用吊車將風冷段吊到搬運平臺上，落位時，注意風冷段煙風道開孔方向（見圖15風冷段吊裝）

（3）風冷段需擺放在移動小車的中心，防止中心偏移造成四個搬運小坦克受力不均。

2.2.5 風冷段平移

（1）風冷段落到移動小車上后，開啟卷揚機，讓牽引裝置稍微受點力，確定風冷段安全可靠后摘掉吊車吊鉤。

（2）用電動葫蘆緩慢牽引移動小車平移至C/D軸間風冷段安裝位置。

平移過程中，軌道表面應清理干凈，電動葫蘆牽引時，移動需均勻（見16風冷段平移）。

2.2.6 風冷段就位

（1）將移到小車牽引到風冷段安裝位置后將移動小車固定在軌道上，再根據再生塔抽氣段的位置找正風冷段的垂直度、軸線。

（2）使用線錐校核風冷段四角與上方抽氣段接口四角在同一垂直線上。

（3）在小車上對風冷段的縱、橫位置進行找正。可用千斤頂將風冷段輕微頂起，在風冷段與移動小車之間放入小圓鋼，根據需要找正方向，在對應的移動小車框架側面焊接L型牛腿，用千斤頂將風冷段頂正。

（4）將4個QL32型螺旋千斤頂放置在軌道上風冷段四角的位置，用千斤頂將風冷段頂升就位，如所需高度偏高，可用自制支墩及鋼板墊實，重復頂升（見圖17風冷段就位）。

圖17 風冷段就位

（5）風冷段頂升到位后，再次檢查風冷段四角與上方抽氣段接口位置四角軸線及風冷段垂直度。如有偏差，可調節各千斤頂頂升高度來調整風冷段垂直度。

2.2.7 風冷段與抽氣段的連接

（1）風冷段找正后，將風冷段上管板與抽氣段殼體板點焊牢固。

（2）確認風冷段點焊牢固后，可松退千斤頂，撤離整體平移換裝裝置。

（3）安裝預存在風冷段平臺下部的下錐段，把風冷段與下錐段連接。

（4）按《壓力容器焊接規程》NB/T 47015-2011將風冷段與再生塔的預熱段、抽氣段焊接。

3 質量控制

3.1 關鍵部件質量控制

（1）加強監造，保證兩塊管板孔的同心度在驗收標準范圍內。

（2）按定制技術協議嚴格質量驗收。

3.2 換熱管質量控制

（1）換熱管應選用冷拔或冷軋鋼管，鋼管的尺寸精度應選用高級精度。

（2）換熱管不允許拼接。

（3）滲鋁層表面應全部呈均勻銀灰色或灰黑色。滲鋁層應致密并全部覆蓋構件表面，不應有漏滲、滲鋁層破損等缺陷，對可疑的漏滲點，在常溫下用濃度為25%的硝酸溶液涂抺，保持1-2min后進行檢查，氣泡發生點則判定為漏滲點[4-5]。

（4）滲鋁層厚度應不小于0.08mm。

3.3 組裝要求

（1）殼體外部橫向槽鋼不得拼接,安裝時允許適當上下調整；所有加固筋（肋）端部應倒角，避免與焊縫干涉。橫向槽鋼與人孔補強圈干涉保留人孔補強圈。

（2）螺紋拉桿與管板連接端應連接牢靠，自由端螺母應旋緊并焊接牢靠且不得影響穿管。

（3）折流板應固定牢靠，折流板間距及缺口方位應符合設計要求。

（4）除管板外，其他任何零件均不得與換熱管相焊。

（5）吊裝管束時，應防止管束變形和損傷換熱管。

（6）管束穿管時，不應強行組裝，換熱管表面不應出現凹癟或劃傷。

（7）管口方位及支座方位按施工圖，安裝時需與土建以及工藝布置圖核對無誤后吊裝就位。組裝后整個塔左右前后必須對中，對接接頭對口錯邊量不大于3mm,殼體直線度允差不大于9mm。

3.4 焊接質量

（1）管板管孔表面應清理干凈，不應有影響焊接質量的毛刺、鐵屑、銹斑、油污等。

（2）加固肋焊接前應先進行跳焊施工，防止集中焊接產生的熱應力導致鋼板變形。組對完成后對各部件邊長、垂直度、對角線等尺寸進行復查，確認無誤后進行整體焊接工作。

（3）管板與壁板焊接時，應兩人或四人同時對稱焊接，焊接質量因滿足《壓力容器焊接規程》NB/T 47015-2011。

（4）焊接接頭的焊腳尺寸應符合設計文件的規定，焊縫表面的焊渣及凸出于換熱管內壁的焊瘤均應清除。有缺陷的焊縫，應清除缺陷后補焊。

（5）當施焊環境出現下列任一情況且無有效防護措施時，禁止施焊：

a.手工焊時風速大于10m/s

b.氣體保護焊時風速大于2m/s

c.相對濕度大于90%

d.雨、雪環境

4 安全措施

（1）施工區域應懸掛《危大工程告知牌》及《危險源公示牌》。施工過程中配備專職的安全監督員，具體負責拆除安裝作業的監督、檢查工作。施工前經專職安全監督員確認安全措施實施情況后方可開始作業。

（2）起重作業人員都必須持有上崗證，且有熟練的安裝經驗。

（3）平移換裝區域應搭設好腳手架操作平臺，不能搭設腳手架防護的位置，一定要系好安全纜繩，確保安全帶有地方懸掛。

（4）平移換裝區域內的預留孔洞必須臨時封堵。

（5）嚴禁使用未經核算的吊耳或未焊接牢固的吊耳吊掛重物或起重機具。

5 結語

通過實際應用，保證了業主正常生產，保證了換裝質量，降低了投資成本，縮短了改造工期，施工安全。實踐證明，本技術成熟，安全可靠，經濟和社會效益明顯，在高空受限空間整體平移換裝類似于再生塔風冷段的重型設備或構件的工程中具有廣泛的推廣價值。