61 大型塔类设备分段拆装施工工法 大型塔类设备分段拆装施工工法 陆 江 1.前言 1.前言 近年来，许多炼油装置中大型塔器（如减压塔、分馏塔、稳定塔等）使用周 期已达到设计寿命，而且最初设计制造时塔壁材料选择多为碳素钢或低合金钢， 由于长期使用，在介质严重的腐蚀下，大部分塔壁减薄，内件损坏，导致设备的 操作不正常，产品质量下降，能源材料消耗增大，严重威胁着企业的安全生产 九十年代初，不锈钢复合钢板制造工工艺得到突破，由于不锈复合钢板压力 容器复层具有较好耐蚀性，基层具有较高的强度和刚度，造价要比纯不锈钢低得 多，而且已具有较先进可靠的加工、组焊、检验、安装工艺 因此， 许多炼油企业对介质腐蚀较严重， 服役期满的碳素钢或低合金钢塔器， 在装置检修中，拆除更换成主体为不锈复合钢的理想耐蚀塔器不难看出，此类 塔器的更换势必成为目前石化安装的主要市场之一时间就是效益，炼油企业停 工检修时间都非常短暂， （一般为一个月） ，因此供塔器拆除更新的工期极短，但 塔器更换安装工程量大；内部结构复杂、量大：内件中既有多层塔盘、多层分布 管、集油箱安装，又要填充大量的填料，且内件多为不锈钢材料，制造安装工艺 较复杂，成品保护要求高；外部既有大量的劳动保护，工艺配管，又有大面积的 防腐、隔热工程。
作为石化安装行业，更要牢牢把握“质量为本，安全第一”的 方针因此，我公司针对大型塔器更换工程量大，工期短，质量要求高，作业环 境差的特点下，开发应用了以“超前准备，新旧塔体巧妙分段，深度预制，地面 完成利旧件的拆装，大型吊车配合作业”为特点的大型塔器更换分段拆除安装工 法，成功地解决了短期内，完成大型塔器更换的施工任务实践证明，本工法满 足用户需要，符合发展趋势，综合效益显著，既能确保工期，又能保证工程质量 及安全 2.适用范围 2.适用范围 2.1 本工法适用于大型塔器（DN≥4200）的改造、新建，尤其适用于短期改 造工程 2.2 同时适用于其它几何尺寸庞大，内件及外部构件较多其它类似设备的施 工 62 3.特点 3.特点 3.1 本工法采用新塔器超前深度预制 在满足运输条件下，工厂内完成零、部件及构件的制作，在现场地面组焊成 若干吊装大段，每段均完成焊缝检验、内件、劳动保护、管架及保温支撑件等的 安装减少了高空作业，改善了作业环境，便于安全管理，有利于保证工程质量， 同时将绝大部分工程量安排在装置停产前完成，有效地解决了工期短的矛盾 3.2 本工法选用大型吊车配合正装施工作业，是本工法采用深度预制得以实 现的前提条件，大型吊车在改造期间集中作业，有效地缩短了改造工期。
另外大 型吊车的选用，成功地解决现场周围环境复杂所造成的施工难度，避免了环境影 响导致的额外工作量，很大程度上降低了施工人员的劳动强度，保证了工程顺利 安全地进行， 本工法使大型吊车吊装能力大， 作业范围广的优点得到充分的发挥， 充分体现了现代化大型机具在施工生产中所创造的价值 3.3 本工法在满足吊装能力的前提下，旧塔的拆除，及新塔的安装上巧妙的 进行主体分段口位置的设计旧塔的分段口位置选择便于利旧内件（塔盘、填料 等）的拆卸，便于旧塔段的解体运输，又要充分利用旧塔平台，以减少解体时临 时脚手架的搭拆工作量新塔分段口位置的选择首先满足易于保证筒体环缝组焊 质量的需要，其次便于利旧内件的安装，使分段口附近内件、附件得到最大限度 的深度预制安装，充分利用塔平台，减少临时架设的工作量，为施工人员创造一 个良好安全的作业环境， 提高筒体环焊缝组焊的质量， 施工安全得到充分的保证 3.4 本工法将改造塔器利旧件的拆卸、安装均安排在地面完成，施工环境得 到改善，小型吊车即可满足预制需要，降低了施工成本，而且大大提高了劳动生 产率 3.5 本工法在旧塔器拆除中，采用塔体分段口预切割的方法，即吊装前，将 分段口大部分进行切割，均匀对称预留若干塔壁暂不切割，吊车挂钩受力后，再 进行分段口的最终切割，缩短了拆除工期并减小大型吊车台班费的耗用。
3.6 本工法使用了大型吊车，虽然单个台班费用较高，但使用时间较集中， 总体施工机械费用并未加大，而且保证了施工工期，建设单位获得良好的生产效 益，因此综合效益显著 4.工艺原理 4.工艺原理 4.1 模拟原理 地面预制组焊塔段成型过程中，严格控制塔段的垂直度，在此工况下，完成 基准圆划线，塔段内塔盘及其它附件的安装；塔段吊装组对以上下口水平基准圆 为基准，保证塔器主体安装工程质量 4.2 空间力系平衡原理 63 本工法采用大型吊车，按空间力学平衡原理，由上到下拆除旧塔器，分段正 装新塔器 5.施工程序 5.施工程序 技术方案编制 技术交底 附塔更换管 线预制 新塔分段 预制组焊 附塔管 支架制安 水压真空试 验管线预制 组焊就位 无损检验 更新内件、附件安装 施工准备 大型吊车 组焊就位 装置停车处理 交付施工 旧塔分段切割拆除 利旧件回装至新塔 新塔分段正装 旧塔解体运出 附塔管线拆除 大型吊车解体退出附塔管线安装 无损检验 内件、附件完善安装 水压试验 真空试验 酸洗钝化 总体检查验收水压真空试 验系统安装 64 6.主要施工方法 6.主要施工方法 以复合钢板为原材料的减压塔为对象简述如下： 6.1 施工准备 6.1.1 认真研究施工方案并编制施工工艺文件，做好技术交底。
6.1.2 对大型吊车行走路进行地下隐蔽工程的核查，路面承载能力计算及相 应加固方案的确定与实施 6.1.3 按照工艺文件要求，平整场地，铺设道路、平台、安装施工水电系统， 施工机具准备就位 6.1.4 基础交接验收 6.2 到货零部件、半成品构件清点、检查、验收 按不锈复合钢板相应规范进行化学成分、机械性能及贴合程度等进行检验， 复层表面应保持清洁，避免与碳钢接触 6.3 下料切割及坡口加工 6.3.1 若在复合钢板基层侧划线，则与普通钢板一样；若在复层侧划线，不 能采用划针、样冲等钢质工具划伤或损伤复层表面，宜采用铅笔、记号笔等做标 记 6.3.2 采用机械方法剪切或加工坡口时，板材复层朝上，并且防止损伤复层 表面，在压板等卡具放置处加垫橡胶板、石棉板等衬垫材料，复层表面还应避免 油脂污染刨坡口时，复层切削速度应比基层切削速度低 10～30% 6.3.3 当复合比（复层厚度／整个复合钢板厚度%）在 25～30%以内时，可采 用氧-乙炔焰切割切割时基层朝上，由基层面开始，切割速度比碳钢减小 10%， 并且割嘴向后倾斜约 10°左右，可得到光滑的割面 6.3.4 当复合比超过 30%时，可采用等离子切割，切割由复层面开始。
6.3.5 采用等离子或氧—乙炔焰切割后，应采用机械加工或砂轮机清理切割 面上产生的氧化层，并将切割面加工平整 6.4 塔段成型 6.4.1 封头、过渡段组焊 先组焊封头和过渡段，按照焊后的实际周长确定筒体的壁板的下料长度及组 对 封头和过渡段按排版图在胎具上组对，沿组对基准圆周线上均匀布置若干相 对水平的（如图 6.4.1）钢支座，保证每块瓣板位于两个支座之上，内部用钢管 与加减丝进行支撑和调整，用专用卡具调整对口间隙错口，安装极盖板，点焊成 型，检查合格交焊接，先焊接外口，开孔接管安装，翻个后清根焊接内口，进行 无损检测，安装内件及附件 65 图 6.4.1 6.4.2 单节组对 将筒节板按排版图依次置于相对水平的钢支座上，保证每块壁板下至少有 3 个支承点，用挡板调整下口在组对基准圆上（如图 6.4.2）用丝杆调整组对间隙， 用龙门板与楔子调整对口错边量，用丝杠与钢管调整上口椭圆度，用线坠测量筒 节垂直度，用 U 型管水平仪测量上口水平度纵缝点焊后，在外侧设置三块弧形 背板，以防止焊接变形按排版图在器壁上确定 0°中心线 图 6.4.2 6.4.3 大段组对 用正装法或倒装法将单节按排版图组焊成大段。
组对大段各筒节以 0°线为 基准上下对齐，用丝杠调整环缝间隙，用龙门板与楔子调整对口错边量用线坠 分别由两个互相垂直的方向测量垂直度，用 U 型管校核上口水平度 6.5 内件及塔壁附件安装 6.5.1 划线 根据模拟原理， 将大段筒体找正后，在距上下口各 100mm～200mm 处筒体内外I 封头或过渡段 加减丝 支撑钢管 钢平台I定位挡板 龙门板支座楔子楔子 龙门板定位挡板 加减丝钢管 支座 钢平台 66 划出两个水平基准圆， 作为大段环缝组对、 内件及器壁附件 （加强圈、 开孔接管、 劳动保护吊耳等）划线的轴向基准；然后按排版图及筒体实际周长，在器壁内外 划出 0°、90°、180°、270°四条中心线，作为大段环缝组对、内件及附件划 线的周向基准；然后按照施工图及排版图确定内件及附件的安装位置 6.5.2 安装 按照施工图核对零件的规格型号，由下至上逐层安装 6.6 旧塔拆除 首先拆除附塔管线，拆除旧塔分段口处保温层，按照施工技术文件上确定的 旧塔分段口高度，在旧塔外壁相应位置上划制切口位置，采用 U 型管水平仪在旧 塔壁上划制切口位置同一水平面上其它数点，将这些点连线，即为分段品的切割 线。
采用氧-乙炔焰从塔外侧进行分段品的切割分段口可提前进行预切割，每道 分段口上均布预留若干段一定弧长的塔壁暂不切割，待吊车挂钩受力后，切割开 预留塔壁，拆除旧塔塔段预留暂不切割塔壁应按下列方法通过计算确定： 6.6.1 参数说明 W—分段口以上所有设备的重量(包括附件)，Kgf S—分段口处塔壁实际测量厚度 mm [a]—塔壁钢材常温许用应力 Kgf/mm2 L—分段口上预留暂不切割塔壁总弧长 mm n—分段口上预留暂不切割塔壁分段段数， 分段段数计算值小于 4 时， n 取 4 l—分段口上预留暂不切割塔壁分段每段长度 mm，一般取 500～1000mm 6.6.2 计算公式： 塔段落地迅速拆除利旧件，并进行解体倒运，及时清理现场，做好文明施工 6.7 旧塔拆除 塔段吊耳的设计、制作应符合规范要求，在塔壁上水平对称布置，利于塔段 吊平、吊正，便于环缝组对距塔段上下口 300mm 处应设置“米”字管式支撑， 吊装索具采用平衡扁担，防止因重力作用下分段口椭圆变形依据空间力学平衡 原理，采用大型吊车将新塔分若干经深度预制的大段正装组焊成型，大段组对以 上下口基准圆为基准，同时复核塔体的垂直度与塔盘水平度。
6.8 焊接检验及返修 6.8.1 焊接 W L = [σ]S L n= l 67 1.不锈复合钢的焊接较为复杂，必须选择经评定合格的焊接工艺，正确选择 基层、过渡层、复层相匹配的焊接材料，由持有相应材料、位置资格考试合格证 的焊工完成 2.不锈复合钢板点焊均应设置在基层金属的坡口内，点焊工艺与基层金属的 焊接工艺相同 3.不锈复合钢焊接时，先焊基层金属，再焊基层与复层间的过渡层，最后焊 复层基层、过渡层的焊接时，采用小线能量、多道焊基层焊接时，应防止基 层焊缝金属熔敷到复层金属上过渡层焊接应采用合理的焊接方法和焊接规范， 使基层侧熔深较浅， 以减小过渡层焊缝金属中合金元素的稀释及基层金属合金化， 防止产生裂纹焊接复层时应采用小规范短弧，不摆动的多道焊，使用的扁铲、 钢丝刷和刨锤要用不锈钢制，复层侧焊口各 200mm 宽范围内应涂刷白垩粉，防止 焊接飞溅灼伤复层金属表面 6.8.2 检验 基层、过渡层焊后按施工图要求进行射线探伤，合格后焊接复层，并对复层 焊缝进行渗透探伤检验塔壁上开孔接管及补强圈形成角焊缝进行渗透探伤，并 且对于公称直径小于或等于 DN80 的开孔接管角焊缝进行煤油试漏，大于 DN80 的 开孔接管及补强圈角焊缝应由工艺孔通入 0.4～0.6MPa 压缩空气进行气密试验。
6.8.3 返修 不锈复合钢板基层和过渡层焊完后，先进行无损检验，如有缺陷，返修时要 注意保护复层从复层侧返修一般采用砂轮机等机械。