大型空分冷箱保護性拆遷施工技術

趙世元 羅德鵬 楊春宇

中國化學工程第六建設有限公司 湖北襄陽 441100

2019 年中國化學工程第六建設有限公司（以下簡稱六化建）承建了山東省某空分拆遷項目2×42000Nm3/ h冷箱保護性拆遷項目。由于冷箱高度高、危險性大、拆解量多，冷箱內部塔器需空中切割拆除，并且拆除的所有設備、管道、鋼結構需二次利舊使用。六化建通過開發(fā)應用大型空分冷箱保護性拆遷施工技術，冷箱鋼結構采用模塊化拆除，管道及設備采用二維碼標識，提高了拆除施工安全系數(shù)，保證了后期二次利舊安裝的準確性，減少了后續(xù)安裝的工程量。

1 工藝流程

冷箱拆除工藝流程見圖1。其中主冷箱鋼結構拆除與主冷箱管道拆除依據(jù)現(xiàn)場情況交叉進行。

圖1 冷箱拆除工藝流程示意圖

2 確認拆除工程量

根據(jù)業(yè)主所提供的工程量清單進行現(xiàn)場確認，最終確認拆除工程量，如表1 所示。

表1 確認拆除的工程量

3確認最優(yōu)拆除模塊

根據(jù)冷箱結構、塔器圖紙，結合運輸條件、安裝要求，以及新、舊廠址的平面布置情況，綜合確定冷箱結構、冷箱內管道和塔器的最優(yōu)拆除模塊。

確認冷箱板除頂板外以4 塊為一組進行拆除吊裝，放置地面后進行細化拆解，最終保留冷箱板直角，其余冷箱板完全拆除為單塊板。保留冷箱板直角有助于防止冷箱板變形，減少利舊安裝時鋼結構焊接工程量。裝車運輸時，兩塊直角冷箱板對放，將單塊板放入中間，保證運輸?shù)陌踩裕瑴p少運輸車輛的使用量。

管道拆除時以能吊出冷箱內為主；放置地面后進行二次拆解，拆解時以能裝車的最大模塊為主，并且盡量保留焊縫，減少二次焊接工作量。經(jīng)與設備生產(chǎn)廠家技術部咨詢，塔器需從原焊縫進行切割，以保證利舊安裝后塔器原有標高和塔器分餾量不變。

管道拆除模塊以業(yè)主提供的竣工單線圖為準，以不影響運輸裝車為原則最大程度保留原焊縫。

4 冷箱內珠光砂移除

采用抽真空設備+ 人工排砂結合的方法來移除冷箱內的珠光砂。在冷箱標高1.5m 處開直徑150mm 的孔洞3～5 個，每個孔洞開設之前設置手動封閉裝置，以方便取砂。同時，在取砂區(qū)域設置防塵罩，盡可能防止珠光砂飄散污染環(huán)境。

5 板式冷箱拆除

板式冷箱內換熱器拆除前需將所有管道切斷，無法拿出冷箱的放置于地面，管道直徑較大的管壁較薄，需下墊方木防止變形。由于板式冷箱內兩臺高壓換熱器共用一套支架主梁，每三臺低壓換熱器共用一套支架主梁，所以兩臺高壓換熱器需同時拆除，三臺低壓換熱器需同時拆除。拆除完成后，將管道吊出冷箱，把所有冷箱板采用碳弧氣刨切割拆除。

6 主冷箱拆除

6.1 確認主吊車

經(jīng)過吊裝計算，在保證吊裝安全的情況下，優(yōu)先選用費用最低的主吊車，最后確認使用400t 履帶吊（不帶超起），不需要對現(xiàn)場土建結構進行破碎且滿足所有吊裝作業(yè)。

6.2 冷箱內管道拆除

（1）冷箱內管道拆除作業(yè)順序與管道安裝基本相反，即采取“先小管、后大管，先支管、后主管，先儀表管道、后工藝管道”的原則。

（2）在冷箱管道系統(tǒng)內，應先拆除非承重管道后再拆承重管道。

（3）不銹鋼管道用不銹鋼專用砂輪片進行切割，鋁管道用圓盤鋸、砂輪片及割刀等器具進行切割。

（4）與設備連接的管口切割時，需采用多次切割法，且要在設備管口內安裝好清潔堵頭后方能開始切割，以防止切割過程中產(chǎn)生碎屑掉入設備內。切割完成后，將管道內部及管口碎屑清理干凈，用內置式塑料管帽進行封堵，以保證管道內部清潔度。

（5）管道切割時應盡量選擇在原有焊縫處進行切割，并選擇在水平管段焊縫位置，避免在垂直管段焊縫位置處切割，以減少切割碎屑對管道內部的污染。管道拆除時在主冷箱底部放置10t 卷揚機一臺，在冷箱頂蓋骨架鋼梁上焊接制作臨時吊耳，并設置滑輪組，由下至上依次拆除并放至冷箱內地面（將能拆除的管道盡量全部拆除），從東西兩側運出。DN500 以上以及難以放置于冷箱內地面的管道在冷箱板拆除到相應高度后，使用吊車從冷箱側面吊出。管道拆除時，必須要采用軟帶吊裝，不允許用鋼絲繩直接拴在管道的本體上，防止損傷管道。

（6）在對冷箱內管道進行保護性拆除前，現(xiàn)場核對管道實物布置是否與圖紙一致。在管道圖紙模型或單線圖中提前劃分標明切割位置，根據(jù)實際情況給每根管線編好管段號，并將每根管線管段號移植到之后對應的拆除管段上明顯位置處。

（7）拆除后的管道應及時按照管道單線圖進行編號制作二維碼，粘貼于不易磨損處。

（8）對拆除管段及管件進行完好性檢查，如有損傷，需由廠家、業(yè)主等確定修復或更換，以保證安裝需要。

6.3 冷箱鋼結構拆除

（1）采用模塊化拆除、吊裝冷箱鋼結構，拆除模塊為單軸面直角形邊的鋼結構箱體，含立柱、斜撐、面板、樓梯等。單軸面直角形邊的鋼結構箱體拆除、吊裝后，在地面進行解體，使冷箱鋼結構拆除與冷箱內塔器拆除可以平行施工，減少安全隱患。同時，在拆除前將每一塊冷箱板編號焊在箱板頂部，區(qū)分兩臺冷箱，以保證二次安裝箱板位置的準確性。冷箱板模塊化拆除見圖1。

圖1 冷箱板模塊化拆除

（2）各箱板之間連接內部是間斷焊接，外側是連續(xù)性氣密焊接，中間有定位連接螺栓。在冷箱內部管道拆除完成后，利用吊籠及氣刨等工具對冷箱箱板外側連續(xù)氣密焊接焊縫進行切割，同時利用冷箱內部腳手架由上至下對內部箱板間斷焊接焊縫處進行切割，待吊車將所拆卸箱板固定后再松開連接螺栓。吊裝至地面后，應進行更加詳盡的分解以達到運輸條件。選擇切割時應盡量選擇機械切割甚至手工切割，避免火焰切割。受現(xiàn)場實際操作空間等因素影響時，可采取火焰切割，但需提前采取防護措施以防止結構熱變形。

（3）對未拆除模塊及已拆除的模塊部分均須進行臨時加固處理，防止冷箱板發(fā)生變形。

6.4 冷箱內塔器拆除

（1）冷箱內塔器采用“一車主吊，一車配合”的方式拆除吊裝。

（2）冷箱內塔器拆除吊裝前，對吊車站位、行走路線提前落實，對承載力不滿足要求的路基進行處理。且路基承載力、吊索具等檢查合格后，方可開始拆除。

（3）設備與管道接口切割時盡量在原焊縫處切割，一定不能破壞設備原有接口處的預留長度。現(xiàn)場切割時，設備生產(chǎn)廠家及業(yè)主相關負責人須到場進行現(xiàn)場確認。切口要非常慎重，以保證后續(xù)安裝時有合適的對接坡口余量。

（4）冷箱內主塔、氬塔切割拆除前，需要用不可擦拭標識線垂直貫穿切割縫，便于在二次復位組對安裝時找準角度和方位。

（5）上塔上段與上塔下段切割前，塔內需進行內部剛性支撐。剛性支撐材質為角鋁（∠75），米字型焊接形式，以免吊裝及運輸過程中發(fā)生變形。上塔上段拆除見圖2，上塔下段拆除見圖3。

圖2 上塔上段拆除

圖3 上塔下段拆除

（6）對拆除后的塔器進行完好性檢查，如有損傷，需由廠家、業(yè)主等確定修復或更換，以保證安裝需要。

（7）塔器切割時，必須先用主吊車吊住塔器上部的吊點，初始用力約占容器重量的10%。塔器壁厚16～18mm，焊縫為單面焊雙面成型焊縫，內部有一道不銹鋼襯環(huán)。為防止切割碎屑污染塔內，經(jīng)協(xié)商決定采用分道切割法。即先用圓盤鋸定高將塔器鋁鎂合金部分完全切割，再采用不銹鋼切割片對剩余厚度進行切割；待切割鋁鎂合金剩余厚度約3mm 深度后，主吊車將起力提高到25%；隨著切割的不斷進行，吊車提升力不斷增加；即將切透時，主吊車將起力提高到100%，最后將塔器吊出冷箱結構。圓盤鋸定高切割鋁鎂合金見圖4。

圖4 圓盤鋸定高切割鋁鎂合金

（8）拆除完成的塔器需放置在特定鞍座上，防止塔器圓度發(fā)生變化，并采用大功率吸塵器及時清理切口處鋁屑，焊接悶板及擋削板，進行充氮保護。

上塔下段放置在特定鞍座上見圖5，塔器擋削板制作見圖6，塔器悶板及支撐焊接見圖7，塔器二維碼標識及掃描結果見圖8。

圖5 上塔下段放置在特定鞍座上

圖6 塔器擋削板制作

圖7 塔器悶板及支撐焊接

圖8 塔器二維碼標識及掃描結果

7 材料運輸

由于舊、新廠址相距約1100km，僅可使用汽運的方式。為避免超限，冷箱板采用17m 平板車運輸，管道及小件鋼構采用13.5m 高欄車運輸，超噸位的塔器只可辦理超限證采用大件運輸專用車輛運輸。

包裝方式分箱裝（木箱、集裝箱）和裸裝，并且需滿足長途運輸、短期存儲、多次搬運的要求。

7.1 裸裝

（1）裸裝的設備主要有鋼結構、大直徑管道和冷箱內塔器等。

（2）冷箱內塔器為圓筒形，需制作相應尺寸弧度的馬鞍形底座，設備放好后上面再用箍筋包住。底座和車廂廂板焊接，旁邊用倒鏈或綁帶封車。

（3）冷箱內塔器設備管口需焊接盲板，并充氮保護，加蓋防雨布。

7.2 木箱

（1）采用木箱包裝運輸?shù)闹饕虚y門、儀表件、壓縮機組和各類附件等。

（2）木箱內閥門、儀表件等包裝前需做好標記，并在木箱內放置詳細裝箱清單。封箱后，要加蓋防雨油氈布，并在木箱外表面顯著位置要有合適的向上、防潮、勿壓、易碎等標志。如果設備重心偏離中心，要在包裝木箱上予以標示。

（3）對于精密閥門和儀表件，如壓力變送器，應采用紙箱包裝外加木箱包裝的方式，紙箱內要有緩沖泡沫板。

7.3 集裝箱

（1）電纜、冷箱內小直徑鋁管、不銹鋼管、設備底座墊板等采用集裝箱裝箱運輸。并且集裝箱內要放置詳細裝箱清單。

（2）由于鋁鎂合金管道管徑較大，管壁較薄（僅為3～5mm），無法堆積運輸。所以每次運輸冷箱板時，在不超高、不超重的前提下將管道放置于箱板上一起運輸，管道下需墊入泡沫防止磨損，剩余管道采用13.5m 高欄車進行運輸。封車時采用軟質繩索，在箱板棱角處用薄鐵板折彎墊入，防止運輸過程中磨斷繩索。隨車單需精確到每一塊箱板號、每一段管道二維碼編號。臨沂與大路均需有專人負責裝卸車，仔細核對隨車單。

8 質量控制

（1）本工程中最重要的就是要保證鋁鎂合金塔器內禁油、禁水、禁灰塵。塔器內部的潔凈度是影響開車后空分產(chǎn)品純度的最重要因素，也是空分安全運行的最重要指標。因此，在塔器切割時要嚴禁鋁屑掉入，切割完成后要及時將切口用剛性支撐并覆蓋，嚴禁雨水流入塔內。吊裝時所用鋼絲繩及吊鉤用布完全包裹，防止勾頭及鋼絲繩滴油污染塔器。

（2）塔器切割時需沿原對接焊縫進行切割，切割前需業(yè)主及設備生產(chǎn)廠家相關技術人員進行現(xiàn)場確認。切割需熟練工進行操作，保證切割縫水平度，防止利舊安裝時對接塔器處理坡口導致塔器標高不足。

（3）冷箱板的變形量是影響后續(xù)安裝時冷箱垂直度的重要因素。為防止冷箱板過度變形，切割時大量采用碳弧氣刨，以減小箱板變形量及后期箱板打磨量。

9 結語

大型空分冷箱拆遷技術結合了模塊化施工及現(xiàn)代化二維碼標識，極大地提高了施工效率及施工安全性。通過實例應用，發(fā)現(xiàn)該技術是切實可行的，為同類工程提供了有效可行的經(jīng)驗借鑒。該技術適用于大型空分冷箱的拆除，以及大型復雜狀況裝置拆遷工作，如空分冷箱、鍋爐、氣化裝置、大型壓縮機組等裝置的保護性拆遷工程。

其具有以下技術特點：

（1）采用模塊化拆除，將大量需在高空進行的拆解工作轉為地面進行，加快了施工速度，保證了施工的安全性，減小了鋼結構的變形量和安裝時鋼結構的焊接量。

（2）對拆除的管道及鋼結構等進行二維碼標識，確保管道酸洗、堿洗之后標識依然完整，便于裝箱運輸過程的控制，減少了設材部門對材料出入庫的錄入工作，提高工作效率，保證了后期安裝的準確性，減少管道材料的浪費。