大型塔类设备的制作安装

论大直径塔类设备的制作

李晓峰

选题理由

由于石油化工企业向大型化发展，所需的设备直径也逐渐增大。本文以一直径为φ7500mm的塔为例，介绍大直径塔类设备在工厂的制作程序和方法，以及在安装现场的组装程序和方法。

因为该类设备直径较大，运输超限，故常采用分片预制、现场组对成段（或整体）的方法。

一、设备制作

1.筒体的预制

1.1排版

根据材料规格、现场及运输条件等进行筒体排版，其焊缝部位不应有接管和内件。

1.2下料

根据排版图，一般采用找对角线法对钢板进行号料。下料时要考虑切割损耗。每张板板宽允差不大于0.5mm，板长允差小于1.5mm，对角线允差不大于2.0mm。号料精度越高，卷制的筒体错口越小，正圆度越高，组对间隙越均匀。

1.3坡口加工

检验放线准确的情况下开始切割坡口，坡口的加工采用刨边机机械加工，坡口切割完成后，坡口角度误差不大于2.5°，钝边尺寸偏差为±1mm，并且打磨光滑，去除氧化皮。

1.4拼板

单节筒体拼板要在平台上进行，接缝要均匀，严格控制焊接变形，保证两板对接后的直线度。

1.5筒节卷制

因为是分片预制，筒体不存在整圈校圆，故每片筒体都应有2个预弯头来消除滚圆直边。一般采用对钢板两边进行压边处理或在下料时，将钢板两端各预留出或焊接200mm左右的直边量，在卷制完成后去除直边量，或者利用滚板机上下辊的移动对压头预弯。

1.6分片筒体预组装

如分片筒体的下料、刨边全过程的质量控制能得到保证，可不用做预组装。对于用户或图样有要求、或对上道工序有怀疑的，应进行筒体预组装。

2.封头和翻边过渡的预制

2.1分片数量的确定

根据压力机操作空间矫形的难易，及制作胎具的成本来确定，等分越多，越易成形，但焊缝越多。

2.2分片封头的冲压

将封头分片冲压上下胎具安装在压力机上，将加热的分片封头板放入上下胎具中间进行冲压。

2.3分片封头的切割和预组装

对压制好的瓜瓣进行检查，间隙应小于2mm，不合格的瓜瓣应重新矫形。将切割好的每个瓜瓣按图样进行预组装，将预组装好的每

个瓜瓣按顺时针方向连续编号序号，并在排版图上做好标记。

二、大型塔类设备现场组装工艺流程示意图

1. 裙座组焊

裙座基础环预制时，按照图纸尺寸，在组对平台上划出基准圆，基准圆直径D=L+n·G/π

其中：L到货基础环累加周长

n为等分数

G为对口间隙，一般取2mm。

在基准圆内外侧，点焊定位板，然后进行组焊。待裙座基础环焊接完毕后，将裙座筒体板采用25t吊车吊运至基础环上部组对成型，裙座筒体板焊接成型后再与基础环板进行组焊，然后安装裙座立筋板与盖板。

裙座具体组焊流程如下：

基础环板组对焊接裙座锥段第一层板片组对

裙座锥段剩余板片组对裙座锥段组对后焊接

（包括基础环板角焊缝）

图4.4 裙座组焊流程示意图

裙座组对时应注意以下几点：

1）分片到货的基础环组焊后平面度不允许超过为3mm；接口处地脚螺栓孔中心距允许偏差为±2mm；地脚螺栓孔中心圆直径允许偏差为±2mm。

2）基础环、裙座与设备本体轴线允许偏差为5mm。

3）裙座与设备本体相接处，如遇到拼接焊缝时，应在裙座上开出豁口。

1.1 锥形封头组焊

封头瓜片板到货后，认真进行验板工作，在符合标准要求的平台上放样划基准圆，在基准圆内，设置组装胎具，用吊车配合将封头瓜片板按排版图顺序安装。

封头组装在钢平台上按下述程序组装：

在钢平台上划出组装基准圆，封头基准圆直径DB可按下式确定：DB=L+n·G/π

其中：L为到货基础环累加周长

n为等分数

G为对口间隙，一般取2mm。

将基准圆按照封头的分瓣数n等分，在距等分线约200mm处点焊定位板，每个瓣片的定位板不少于二块。如下图：

图4.5 封头定位板位置示意图

以定位板和组装胎具为基准，用工卡具使瓣片紧靠定位板和胎具，并调整对口间隙和错边量。

封头瓣片在钢平台上组对焊接成封头后，应对每道缝按照附表1中的要求进行检测，并做好记录，最终检测结果应符合规范要求。

封头全部组对完毕，经检验符合要求并做好记录后，可根据封头对缝的长度和板厚情况，每条纵缝上可适当加2～3个防变形弧板（详见附图2）以减小焊接变形。组焊合格后，按排板图定出0°、90°、180°、270°四条方位母线并做上标记。

2. 筒体组装

2.1 单节筒体组对

1）单节筒体组对前，根据每圈板片数、封头端部实际周长及焊接收缩量在钢平台上划出筒体基准圆，在基准圆内侧每隔1000～1500mm焊一块定位板。

2）按照排版图编号将同一圈的板片吊至基准圆处，利用工装卡具组对成整圈筒体，并进行检查。检查结果应符合下列要求：

①对口错边量不大于3mm。

②纵缝棱角E用弦长等于1/6设计直径且不小于300mm的样板检查，其间隙值应不大于δs/10＋2mm且不大于5mm。

③圆度e应小于等于25mm（直径为7500mm）、22mm（直径为4250mm）

④相邻两筒节外圆周长允许偏差值为±18mm（直径为

4200mm～6000mm）、±24mm（直径为大于7600mm）。

⑤筒体直线度应满足表4.2的要求。

表4.2 筒体直线度允许偏差值（单位：mm）

3）检查合格后，在纵缝的内侧点焊防变形弧板。

4）筒节纵缝焊接后几何尺寸应满足2.4.1条中第二条要求。

5）单节筒体焊接后，标出方位线（0°、90°、180°、270°），进行号孔划线。筒节内用“米”字型支撑固定。

图4.6 筒节“米”字形加固图

2.2 筒体组焊

1）采用正装法进行筒体组对，在组对口下方1.5m处搭设临时操作平台，以满足组对及焊接需要。

2）组对时，在上口外侧每隔约1000mm焊一块定位板，再将上面一圈筒节吊放上去，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。

3）用卡具调整间隙、错边量，组对完成后应满足下列要求：

①筒体环缝对口错边量应符合以下规定：

表4.3 环缝对口错边量（单位：mm）

②组对后形成的棱角度E，用长度不小于300mm的直尺检查，其间隙值应不大于δs/10＋2mm且不大于5mm。

③相邻筒节A类接头焊缝应相互错开，距离应大于钢板厚度的3倍，且不小于100mm。

④筒体分段组焊后，应按照排版图上的方位在各段内外壁校准相隔90°的四条方位母线。

4）分段组焊后，应满足下列要求：

吊装段形成后，检查对应筒节的周长及圆度且在误差范围内。

2.3 接管安装

2.3.1 人孔、接管应按设计文件规定，以壳体上的四条方位线和基准圆为基准划线开孔并进行组焊。

2.3.2 接管与设备壳体相对位置见图4.7。图中各种相交或交叉形式的接管均应先放样并做出样板；其安装角度也应做出样板，且样板

靠接管一边的长度应不小于100mm。

a)接管中心线与设备轴线垂直相交b)接管中心线与设备轴线不垂直相交

c)接管中心线与设备轴线垂直交叉d)接管中心线与设备轴线不垂直交叉

图4.7 接管与设备壳体相对示意图（1——接管；2——壳体）

2.3.3 接管的法兰面应垂直于接管中心线，其允许偏差见下表。

表4.4 设备接管等允许偏差值(单位：mm)

2.3.4 直接焊接于筒体上的法兰应垂直于筒体中心轴线，其允许偏差为法兰外径的1%，且不大于3mm。

2.3.5 接管法兰螺栓孔应与壳体中心轴线跨中布置，见下图4.8。

图4.8 法兰跨中示意图

2.3.6 人孔和接管组合件与壳体组装时，应先将补强圈套入接管，接管与壳体焊接后再组装补强圈；补强圈应紧贴于壳体上；补强圈影响接管焊接时，可将补强圈预制成2～3片，在接管焊接检查合格后组对焊接补强圈；开孔补强圈与壳体变截面交界处的焊接接头相碰时，可割除部分补强圈，保留补强圈的宽度应不小于设计文件规定宽度的2/3。

2.3.7 补强圈、支座、垫板等覆盖的焊接接头余高应磨平。

2.3.8 补强圈应设信号孔，信号孔宜位于补强圈下部，且为M10螺孔；多片组成的补强圈，每片上均应设信号孔。

2.3.9 补强圈焊接后应经0.4MPa～0.5MPa气压试验，并涂刷中性发泡剂进行焊接接头质量检查，无渗漏为合格。

2.4 内构件的安装

塔内固定件组焊一般分为划线及固定件组焊两个步骤。

固定件安装划线以基准圆为依据，在塔壁上划出每层塔盘固定件的位置。塔内其他固定件按图所示的位置进行划线。

塔内除塔盘支撑以外的固定件在对划线进行检查核对正确后，按

图样进行组装。塔盘支撑固定件在对其划线的准确性进行检查后，按照受液盘——支持圈——降液板的顺序进行组装和焊接。焊接过程应采取措施防止焊接变形。焊接前要检查安装尺寸位置正确。

三、设备压力试验

设备安装完成后，根据技术要求，采用水压、气压试验，检验是否渗漏。