大型塔类设备组焊技术方案

编号：ZYLJ/东明重催-01-JS

山东东明石化集团股份有限公司

60万吨/年重油催化裂解装置

大型塔类设备现场组焊安装

施工方案

中国石油天然气第六建设公司

东明工程部

二00四年四月

目录

1、工程简况

2、塔现场组焊安装施工方法及施工程序

3、组对焊接施工工艺

4、压力实验以及基础沉降观测

5、劳动力安排计划

6、质量保证措施

7、HSE保证措施

8、主要施工机具及手段用料

9、附件

1 工程简况

1.1 工程简介

山东东明石化集团有限公司投资新建的60万吨/年重油催化裂解装置中的催化分馏塔T2201、吸收塔T2301、解吸塔T2302和稳定塔T2401等四台设备直径大、设备金属重、高度高，整体组焊后运输不便，采用设备制造厂家分段到货、我方现场组焊的方式进行安装。为节约投资，根据建设单位的安排，塔段运抵现场后选用CKE2500型履带吊车吊装。四台塔的分段情况以及设计条件见下表1.1-1、1.1-2。根据设备的实际情况催化分馏塔分五段吊装，空中组对、焊接的方式安装。

四台塔的分段情况一览表表1.1-1

四台塔主要设计条件一览表表1.1-2

1.2 编制依据

1.2.1设备图纸及有关技术文件

1.2.2质技监局锅发[ 1999 ] 154号《压力容器安全技术检察规程》

1.2.3 GB50236-98 《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》

1.2.4 HGJ211-85 《化工塔类设备施工及验收规范》

1.2.5 JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》

1.2.6 JB4730-94 《压力容器无损检测》

1.3工程特点

1.3.1 分段到货的塔类设备几何尺寸大，高度高，且施工工期短，现场组焊、安装施工安装技术含量高，需采用大型吊装设备进行作业。

1.3.2塔类设备均布置在装置区东西走向的轴线上，其北侧分别为配电室、新建空压站，仅有一条施工通道供大型吊车行走。现场施工场地狭窄，须在距离设备就位地点260m的15万吨/年气体分馏装置北面的预留空地处、30万吨/年重交沥青装置西面和装置区西面进行摆放，二次倒运至设备基础处进行空中组对安装。

1.3.3 设备吨位重，均需采用大型履带吊车吊装作业，进行空中组对，高空作业以及交叉安装多，对安全的要求高。

1.3.4分馏塔底段（即裙座）及基础环、筋板等为散件到货，现场组装、焊接工作量大。

2 塔现场组焊安装施工方法及施工程序

2.1原则施工方法

2.1.1考虑到施工现场的实际条件，分馏塔（T2201）、吸收塔（T2301）、解吸塔（T2302）、稳定塔（T2304）等四台塔安装采用一台250 t履带吊车主吊、一台40 t汽车吊溜尾进行吊装，空中组对焊接。分段吊装的塔首先将塔段倒运至基础附近后，先将底段吊装就位并找正、找平，而后依次将中段、上段吊至空中组对，进行环缝焊接。吊装过程详见《山东东明石化集团股份有限公司60万吨/年重油催化裂解装置大型设备吊装施工方案》。

分片到货的分馏塔裙座、基础环等在地面组焊平台上将散片预先安装点焊成型，检验片体尺寸进行预组装合格后拆除，然后倒运至设备就位地点的北侧正式将片体组焊为单节筒体，筒体在道木堆上进行预安装，核对尺寸后按照分段要求进行筒体环缝焊接组对两段，进行空中组对环缝。

2.1.2分段到货的设备吊装需用250t履带吊和一台40t汽车吊和一台35t汽车吊从分片组装起到分段空中组对完成止全程配合进行。安装时采用正装法将各段按由底往上的吊装顺序进行吊装。

2.1.3各段筒体到货后需用2吨的钢材进行吊装加固，用角钢L75×7 82m在设备内部和外部进行打设组对临时平台，并制作钢栏杆，设置安全网待安装完毕再拆除，并进行组对口处的内件组焊。

2.1.4分段到货的设备筒体的直径过大，为了防止筒体在吊装过程中发生变形，每段筒体的两端组对口都要加“M”字支撑和弓形板固定加强，以保证筒体的椭园度，便于对接环缝的组对，为此每段要用1.6吨钢材来进行加固措施。每段筒节吊装的吊耳

全部采用管轴式吊耳，并将吊耳设置在筒体的外壁，100%磁粉探伤。

2.1.5分段到货的设备进场倒运至现场后，现场制作马鞍座将设备垫起，进行梯子平台安装，需要用4吨的钢材进行制作。

设备就位后采用垫铁安装。

2.2分馏塔底段（即裙座）及基础环、筋板等为散件到货，需现场进行组装、焊接，其具体措施为：

（1）用δ20钢板铺设一个8×12m2的预制平台用于裙座的组焊；

（2）单节筒体组装：按照排板图将同一圈的板片顺序或对称逐块吊至钢平台上的基准圆处进行组对，筒体在平台上组对完后，按规范要求检查，并做好记录(焊前、焊后的上下口周长)。然后进行加固，经交接方复检合格后，办理工序交接手续，交下一工序进行组焊，筒体采取“M”字型临时加固措施，加固件支撑在圆弧加强板上。（3）筒节组装：筒节组装在平台上采用倒装法分别将两单节筒体组对成段，然后手工焊接环缝，焊接完成后再吊上部一节单节筒体。组对时，先将下面一圈筒节吊至钢平台上，在上口内（或外）侧约每隔1000mm焊一块定位板，再将上面一圈筒节吊放上去，在对口处每隔1000mm放δ=2～3mm的间隙片一块，以保证对口间隙，同时上、下两圈筒节的四条方位母线必须对正，其偏差不得大于5mm。

2.3施工程序

施工技术准备→塔段进场检查验收→二次倒运至设备基础周围→基础检查验收、地脚螺栓尺寸核对→设备梯子、平台安装、附塔管线安装、临时组对平台栏杆安装→垫铁摆放→塔底段吊装就位→找正、找正→塔中段、上段由下往上依次空中组对、环缝焊接→焊接质量检查→二次灌浆→设备试压、基础沉降观测→竣工验收

3 组对焊接施工工艺

3.1 施工准备

3.1.1组织塔组对焊接安装施工人员熟悉施工图纸及有关规范要求，并对施工班组进行技术交底，使其明确并掌握塔组对焊接安装施工程序及安装质量要求。

3.1.2因施工场地狭窄，须在距离设备就位地点260m的15万吨/年气体分馏装置北面的预留空地处、30万吨/年重交沥青装置西面和装置区西面进行摆放，待设备焊接完成吊耳、内外临时组对平台加工成段后用250吨吊车吊装，以便腾出平台进行下段预制，并另行铺设δ20厚施工平台80m2进行梯子、平台的预制，然后用250吨吊车倒运至设备基础处进行安装。设备堆放场要用碎石铺设150毫M厚300平方M的场地，并用150根枕木进行垫护。塔段进场前做好施工现场的“三通一平”，特别是应使设备运输通道畅通，做好现场平面布置，清理出作业面。

3.1.3制作设备环缝组对用三角支架、吊装加固件、工卡具、胎具等。

3.1.4检查施工机具及手段用料和施工用水、电的准备情况，在两处预制、组焊平台处设置4个500A的配电箱，电缆过马路处穿长9m、DN100的无缝钢管做套管8处，

套管两边埋设枕木供大型施工车辆通过。

3.1.5现场准备两个集装箱，内用∠63×6 120m角钢制作设货架，用以存放设备零部件及配件。

3.1.6准备好必要的检测工具及施工记录表格。

3.2 塔段进场摆放及检查、验收

3.2.1由于塔类设备到货时间较晚，而现场现场钢结构基本施工完毕，塔段到货后存放在装置区西南面预留空地处，组焊前将塔段二次倒运至设备基础旁进行摆放好。3.2.2在有关人员的参与下对到货塔段进行清点、验收。

到货的塔段应符合设计要求并附有完整的出厂技术文件，塔的材料和零部件必须附有工程齐全的材料质量证明书（抄件）、产品质量证明书和质量技术监督部门的质量安全监检证书。

3.2.3对设备的外观进行检查，看是否存在划痕、锈蚀及变形等情况。

3.2.4 对照装箱单及设计图样，对设备的外形尺寸、管口方位等进行检查；对设备内件及附件的规格、尺寸及数量进行清点验收并作好记录。

3.2.5塔现场组焊前应对其结构尺寸以及制造质量进行复验。结构尺寸允许偏差复验要求见下表3.2.5。

对复验不合格者，应提交有关单位，进行处理合格后，方可进行组装。

塔段结构尺寸允许偏差复验要求一览表表3.2.5 单位 mm

3.3 塔组对的准备工作

3.3.1塔组对前应对分段处坡口加工的尺寸和质量进行检查，坡口面上不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷，并对坡口进行100%渗透探伤。

3.3.2凡坡口不符合要求者需通过整形修整后，方可进行组装。不锈钢复合板若采用氧乙炔修理坡口，应用机械的方法除去端面及热影响区缺陷，并注意切割时复层应朝下。严禁将切割的熔渣落在复层上。

3.3.3 塔段吊装前将不影响设备的吊装的梯子、平台安装到塔体上；空中组对的塔在组对口下方约1m处在塔体内用竹排搭设焊接平台，在塔体外搭设组对平台，见附图1。为保证焊接质量，在组对平台处用编织布搭设防风、防雨棚以及挂置安全网。

3.3.4 空中组对的塔段沿下段筒体对口处沿圆周外壁均布8块限位挡板（规格为300×80×16），焊接长度不小于80㎜。

在上下段距对口约150㎜处每隔约1000㎜设置圆孔螺母（自加工，应与自加工的日子卡配对），并与下段限位挡板相互错开。

3.3.5在地面组对的塔是在组对支架上进行。其不直度控制是采用采用0.5毫M的细钢丝，在0°，90°，180°，270°四个方向上进行。筒体直线度偏差≤H/1000mm且满足每3m不大于3mm。

3.3.6在各塔段上同一水平面互成90°的两个方位上引出上、下两个通过塔中心且有测量标记的测点件；标出塔段上的纵向组装基准线。

3.4 基础的交接、验收

3.4.1 塔安装前，应对基础进行交接验收。基础上应明显画出标高基准线及纵横中心线，基础外观不得有裂纹、蜂窝、空洞及露筋等缺陷。基础各部尺寸及位置允许偏差应符合规范要求，同时应核对基础地脚螺栓位置与塔底座相对尺寸一致。

3.4.2 基础混凝土强度应达到设计要求，安装前应将基础表面清理干净，放置垫铁处（至周边50mm）应铲平，铲平部位水平度允许偏差为2mm/m。

3.5垫铁放置

3.5.1塔安装找正、找平采用调整垫铁来进行，垫铁规格经计算后加工并应在基础处理合格后进行摆放。四台塔及安装用垫铁型号、规格及数量见下表3.5.1。

塔安装用垫铁型号、规格及数量一览表表3.5.1

3.5.2每根螺栓旁至少应有一组垫铁且尽量靠近地脚螺栓，垫铁组应成对使用斜垫铁且斜向应相向使用，其搭接长度不小于全长的3/4。每组垫铁一般不超过4块，高度控制在50～100mm范围内；斜垫铁下面应有平垫铁。

3.5.3设备调整后垫铁应露出设备支座底板外缘10～20mm，垫铁组深入长度应超过地脚螺栓，且应保证设备支座受力均匀；地脚螺栓的紧固应均匀对称。

3.6塔底段就位与找正、找平

3.6.1 塔组焊前准备工作就绪后，进行塔底段就位。塔底段就位采用250t履带吊主吊、40t汽车吊溜尾方法进行安装。

3.6.2 塔底段就位后，应按基础上的安装基准线对应设备上的基准测点在同一平面内互成直角的两个方向或两个以上方向上对设备的安装标高、中心线位置、方位以及垂直度进行调整测量。塔段垂直度的调整和测量的方法为：用两台经纬仪在互成90°的两个方位上对应塔段上预先作的测点进行，注意塔体垂直度的调整和测量不应在一侧

受阳光照射或风速大于4级的条件下进行。

3.6.3空中组对的塔底段找正找平后及时将组对口处未安装的降液板等放入塔内。3.7 塔现场组焊安装

3.7.1底段找正找平后进行上一段塔段的吊装。当组对口将要碰到时，吊车停止下落，按照塔段上的纵向组装基准线进行对中、找正，然后用加减丝、日子卡等工卡具调整对口间隙及错边量，同时用经纬仪在互成900的两个方位上指挥调整上段的垂直度（整体吊装的塔同）。

3.7.2塔环缝组对通过工卡具调整对口间隙及错边量。对口错边量允许值为10%s+1且不大于6mm。对口间隙为2～4 mm。

3.7.3筒体组装后，施焊前将坡口表面及内外侧不小于20mm范围内的表面清理干净。点固焊长度在30～50mm范围内。

3.8环缝焊接

3.8.1正式焊由四名焊工对称布置，首尾追逐。焊接过程中，应随时注意焊接变形，每焊完一层，测一次垂直度（直线度）并根据垂直度（直线度）的变化，改变焊接起始位置以利用焊接收缩变形对垂直度（直线度）进行微调。筒体全部组焊完成后，还有偏差，用调整斜垫铁的方法进行垂直度进行调整，使之符合规范要求。

3.8.2焊接必须严格按照规定的焊接工艺进行，焊接工艺卡。

3.8.3焊接过程中在设备人孔处设置轴流风机向设备内部送风，以排除烟尘，避免确氧，内部照明使用安全行灯，采用安全电压。

3.9 焊接检验

3.9.1外观检查

3.9.1.1焊缝表面及热影响区，不得有裂纹、气孔、夹渣、弧坑、凹陷及熔合性飞溅等缺陷。

3.9.1.2焊缝系数为1(T2301、T T2302、T2303、T2304)的焊接接头，焊缝表面不允许有咬边；T2201焊缝：咬边：深度<0.5mm，总长度不超过焊缝全长10%且连续长度小于100mm。

3.9.1.3对接焊缝焊宽按比坡口宽度两侧各增加1-2mm确定；焊高为0-3mm。

3.9.1.4焊后错边量：不大于10%壁厚+1mm。

3.9.2 无损探伤

筒体组焊焊缝无损检测要求详见设计图样要求，并符合JB4730-1994《压力容器无损检测》中合格要求。

3.10焊缝返修

3.10.1返修前要先对缺陷进行定位。当缺陷位置距外侧表面不大于板厚的1/2时，应在外侧进行返修；否则，可从内侧进行返修。

3.10.2碳弧气刨清除缺陷时，刨槽底部应修磨成U形，槽长不得小于50mm。

3.10.3返修后的焊缝应修磨成与原焊缝基本一致，并按原无损检测要求检验。

3.10.4焊缝返修工艺与正式焊接工艺相同。同一部位返修次数不宜超过二次，当超过二次时，须经施工单位技术负责人批准。

3.10.5及时将焊缝返修次数、部位和无损检测结果等记入返修记录中。

3.11焊后热处理

3.11.1按设计要求, 吸收塔T2301、解吸塔T2302、稳定塔T2304现场组焊焊缝焊后须进行热处理。

3.11.2焊后热处理须在焊缝旁的组对工卡具已拆除、焊缝外观检查合格、表面焊疤已清除、母材表面凹陷已补焊合格且焊缝无损探伤合格后方能进行。

3.11.3塔体直径大、壁厚大，热处理的难点在于如何减少温度损失。为保证热处理质量，拟采取下列措施：

3.11.3.1采用电加热法，10KW履带式加热器进行加热，JF-D-180型智能温度控制仪控制温度，长图式打点自动记录仪记录温度，硅酸铝保温棉与玻璃纤维布缝制成保温被进行保温，K型热电偶测量温度。

3.11.3.2塔外侧焊缝上放置好加热板和热电偶后,外缠硅酸铝保温棉与玻璃纤维布缝制成的保温被。为防止温度损失过快，塔内壁焊缝也应缠好保温被进行保温。外壁加热板、保温棉及热电偶均采用铁丝捆绑的方式固定,不允许焊接固定；内壁保温棉的固定方法见图10.3.2。

3.11.3.3热处理的加热范围，应为以焊缝中心为基准、两侧各不小于50mm的区域，加热区以外的100mm范围应予以保温。

3.11.4 焊后热处理参数见下表：

备注：1、400℃前升温速度可以不控制；400℃后保温缓冷。

3.11.5 焊后热处理曲线图：

3.11.6

点温度差应低于50

3.11.7（同一横截面上焊

缝、HB≤225。对

度直至符合要求。

3.12二次灌浆

塔组焊完成并找正找平后，经检查验收合格应作好隐蔽工程记录，将垫铁层间点焊并及时进行二次灌浆工作。二次灌浆按有关规定执行。

4 压力实验以及基础沉降观测

4.1压力实验

4.1.1采用立式进行压力实验，实验介质为洁净水，水中的Cl-的含量不超过25mg/L。水压实验前在每个塔基础上打上四个沉降观测点，在塔基础旁选择一个基础沉降观测的水准基点。

4.1.2水压实验前应将塔内清扫干净，现场组焊处未安装的降液板等安装好；将塔组对时所搭设的脚手架等临时设施予以拆除；检查塔体与其它构件之间的连接是否是断开或活连接。

4.1.3水压实验应在无损检测合格后以及塔内件安装之前进行。同时地脚螺栓应紧固完毕，隐蔽工程经检查合格，塔体垂直度测量完毕，二次灌浆已完成。

4.1.4 实验前设两块精度为1.5级，量程为被测压力1.5～2倍且经校验合格的压力表分别置于塔的最高处和最低处。塔体上除进水管和塔顶放空口外，其余管口用盲板封死。

4.1.5 采用多级泵连接临时水管向塔内进水，在塔底抽出口处接临时管线配以消防水龙带将塔内的水排出装置外。塔内充满水后用试压泵进行升压。

4.1.6 塔充满水后，应保持48小时，对基础作沉降观测并作记录。然后缓慢升压至设计压力，确认无泄露后缓慢升至规定的实验压力，保压30min，对所有焊缝及塔体接管与盲板连接部位进行检查。然后降至规定实验压力的80%，保持足够时间进行检查。无可见异常变形、实验过程无异响、无渗漏、无压降（以塔顶压力表为准）为合格。

4.1.7 水压实验合格后对焊缝进行20%渗透检测，应无裂纹等缺陷。

4.2 基础沉降观测

4.2.1四台塔容积大、重量重，按照规范要求作基础沉降观测。

4.2.2用多级泵向塔内充水，在充水前、充水1/2、充满水后作48小时基础沉降观测；

在放水1/2、放水后还应测量基础的回升情况。

4.2.3在实验过程中，应详细记录基础下沉和回升情况，并填写“基础沉降观测记录”。5劳动力安排计划

备注：以上人员不包括梯平栏预制、安装人员

6质量保证措施

6.1施工过程中要严格按照ISO9002质量保证体系运行，全体施工人员应明确各自的质量责任。

6.2 按照公司《压力容器质量保证手册》的要求建立压力容器现场组焊质量保证体系并保证质量体系的有效运转，严格按照《压力容器安全技术检察规程》的要求进行压力容器现场组焊施工。

6.3 施工前应对施工人员进行技术交底，使他们熟悉每道工序的安装要点和安装质量要求；施工过程中应坚持自检、互检和专检相结合制度，严格工序检查，不合格不得进行下一道工序。

6.4 施工人员必须严格按照施工部署进行作业，施工过程中必须作好施工原始记录，并有检测人员签字。

6.5 分段到货的塔段必须经过严格的验收，其出厂合格证明书以及制造单位所在地的质量技术监督部门颁发的质量安全监检证书必须齐备。

6.6 压力容器现场组焊必须与当地的质量技术监督机构及时取得联系并接受监检，设备竣工验收时，需有当地质量技术监督部门颁发的质量安全监检证书。

6.7检测过程中所用的计量器具必须有合格证。并在检验有效期内使用，所用的测量器具的精度等级应满足检查、测量的需要。

7 HSE保证措施

7.1严格遵守国家颁发的《建筑安装工程安全技术规程》以及公司、建设单位、工程部颁发的安全生产有关制度。

7.2 塔段以及零部件吊装时，需统一指挥，操作者对信号不明确时，不能随意操作，并在吊装区域内设置警戒标志。

7.3 施工中必须佩带必备的各种劳动保护用品，高空作业所搭设的脚手架必须牢靠，杜绝探头板。脚手架搭设完毕经安全员确认后方可投入使用，HSE措施需用手段用料见第8.4条。

7.4高空作业必须配带安全带，工具袋装，避免坠落伤人；放置好辅助工具如焊条筒、焊渣锤等，严防坠落伤人，焊条头及时放入焊条筒内。严禁高空作业时随意向地面或塔内抛掷物品。

7.5各种施工机具设备应经安全员的确认后方可操作，且应按照操作规程正确操作。

7.6 设备内部施工照明必须采用安全电压，并由专职电工接线。

7.7 进入设备内部前需打开所有人孔并安装轴流式通风机保持通风，避免缺氧；进入设备内部后，应有专人在一旁监护。

7.8 现场应文明施工，材料或半成品堆放整齐。焊条头应放入现场指定的垃圾桶内，边角料、废料及时归堆，焊条包装盒、袋等及时清理。下班前及时清理场地，做到整洁有序。

7.9电焊机、烘干箱等用电设备可靠接地，焊把线、手套等绝缘良好。地线应接在焊件上，不得设置在法兰密封面、阀门或其它易损坏的管配件和电仪设备上。

8 主要施工机具及手段用料

8.1 主要施工机具

8.2主要检测机具

8.3施工手段用料

9 附件

9.1 附件1

设备现场组焊施工平面布置图9.3 附件3

焊接工艺卡