唐秀英 陸博福

(1.大慶榆林油田開發(fā)有限責任公司，黑龍江151100；2.中國第一重型機械股份公司重裝事業(yè)技術質(zhì)量部，黑龍江161042)

大型加熱一段爐是化工企業(yè)生產(chǎn)裝置的主要設備，投產(chǎn)運行多年后由于爐頂保溫結(jié)構(gòu)損壞,從而造成爐頂部鋼梁架燒損嚴重爐管掉落，嚴重危及生產(chǎn)。公司決定由壓力容器制造廠利用設備大修期用最短的時間來對爐頂進行改造。經(jīng)過認真研究確定采用"最佳布排板圖預制爐頂帶釘桿板塊裝焊技術"等一系列工藝措施，如期完成了任務。

1 改制爐頂原始條件和技術要求

大型加熱一段爐的主體是金屬鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)設保溫耐火材料。中間是85根爐管，爐體長度為17 m，寬度為4 m，外框架走臺為7 m，高度18 m。改造后爐頂鋼結(jié)構(gòu)是在主梁40號工字鋼內(nèi)設置28號槽鋼支撐著85根爐管，共有5跨40號工字鋼下面有6根18號槽鋼，每根17 m。爐頂鋼板厚度為10 mm、材質(zhì)為Q235-A焊接在18號槽鋼的下平面上。爐頂板的下平面內(nèi)焊接404件吊掛不銹鋼螺桿，用來吊裝緊固耐火纖維塊。螺桿的間距控制在(330±1.5)mm確保纖維塊的安裝。爐板的所有焊縫應避開槽鋼，以保證拼接鋼板對接焊縫的焊接質(zhì)量。在爐管中間設有扁鋼特制件與角鋼、筋板等構(gòu)成框架體供安裝吊掛螺釘及耐火纖維塊用。要求將原18號和28號槽鋼進行更換新件，修復原40號工字鋼。爐頂鋼板對接縫應保證不漏氣。要求在72 h內(nèi)完成爐頂鋼結(jié)構(gòu)改造任務。

2 結(jié)構(gòu)分析與方案確定

一段爐頂由于耐火層損壞而造成鋼梁嚴重燒損，在此之前檢修時在頂部組焊了一個爐管支撐架。該支架為這次改造創(chuàng)造了條件，即在修復更換28號槽鋼和40號工字鋼時不必再考慮爐管支撐設置臨時結(jié)構(gòu)。此次改造主要應解決爐頂板的制造裝焊與吊掛螺桿組焊工藝技術問題、大型槽鋼鋼板的上料問題以及如何確保工程質(zhì)量和工期問題。經(jīng)全面考慮各種因素制定如下工藝技術方案：

(1)考慮到爐頂距離地面高度在20 m左右，而且吊車運料不能直接進入爐頂內(nèi)，為此在爐體的南部西側(cè)組焊一個臨時上料平臺，其高度距爐頂下二層1.4 m為宜，伸出1 m、寬度2 m，長度為5 m以上，留出走梯。

(2)爐頂鋼板排料與尺寸確定應考慮到組焊上料安全可靠、簡便易行以及工廠現(xiàn)有條件，鋼板的幅面大小與焊縫布置要盡可能避開槽鋼。因為爐體結(jié)構(gòu)中間有爐管，每側(cè)有長17 m、寬度1.7 m的空間位置，這給進料運輸帶來了不便，同時考慮到拼板焊縫位置的布置，每塊排板鋼板長度不應大于4.3 m?？紤]到現(xiàn)有鋼板寬度幅面是1.6 m，將板塊寬度確定為865 mm和(730+1 000)mm，見圖1。

(3)吊掛螺釘桿組件的焊接順序安排。為保證施工工期和簡便易行，將螺釘桿組件預先組焊于爐頂板上，并將爐板排布編號做標記，確保裝配焊接位置準確無誤。

(4)對組焊螺釘桿的爐頂板在運輸?shù)踹\時應注意保護螺釘桿無損。

(5)爐頂不銹鋼扁鋼總長16 m、寬80 mm、厚5 mm，若制成整體后將無法進行現(xiàn)場組焊，為此采取預制后現(xiàn)場對接裝焊工藝技術。

(6)在組對爐頂鋼板塊時考慮到施工方便和組對時防止鋼板出現(xiàn)錯口，應采用手拉葫蘆牽引起吊板塊組對，以保證裝配焊接質(zhì)量。

(7)考慮到原鋼結(jié)構(gòu)燒損和可能修復更換性，對原主梁的40號工字鋼采取局部挖補燒損中間部位，其長度不應大于原爐管吊架支柱間距1.3 m，故取為1 m，且應保留上部100 mm寬度，組焊后兩側(cè)加補強板，補強板長為1.5 m、寬為300 mm、厚為12 mm。

(8)考慮到鋼結(jié)構(gòu)燒損，同時因上面有原搶修爐管支架，為此可對支撐原28號和18號槽鋼進行全部更換。

(9)在施工前對爐體尺寸進行實測復合，對全部爐管吊具鉤子進行檢查調(diào)整加固，以防止在更換施工中發(fā)生掉落爐管事故。

圖1 一段爐頂鋼板預制排料圖Figure 1 Furnace top plate prefabrication distributing chart of one-zone furnace

3 施工前各種件預制及輔助設施

一段爐頂改造工程量大，時間緊，為保證工期采取預制部件現(xiàn)場組焊，特別是帶螺釘桿的爐頂板。另外本工程的上料鋼板、型鋼等在施工前就應完成輔助設施工作，在爐體鋼架上組焊上料平臺等，其工藝安排如下：

(1)現(xiàn)場實測爐體走臺等尺寸方位，繪制簡圖，然后設計上料平臺，繪制施工圖，見圖2。

(2)按平臺圖下料將下好的料運到現(xiàn)場焊制上料平臺。在工作中應有30 t汽車吊配合作業(yè)，使上料平臺具備使用條件。

(3)爐扁鋼預制，用等離子切割下料，不銹鋼板留出加工余量，刨床加工周邊，而后劃線銑削長孔。

(4)爐頂板預制排板下料轉(zhuǎn)刨床加工坡口兩處。對于大于刨床加工能力的料應先切割后再加工坡口，拼板排板圖尺寸要求；在地平臺上預拼，劃線組焊吊掛螺釘桿，控制尺寸允差確保質(zhì)量；編號做標記防止錯位。見圖1。

(5)28號、18號槽鋼放樣劃線下料，連接角鋼下料。

(6)其它件預制下料，如限位塊、爐體裙板、角鋼、不銹鋼扁鋼、修理40號工字鋼的補強板預制下料。

圖2 一段爐頂改造及上料平臺位置圖Figure 2 Innovation of one-zone furnace top and feeding platform location

4 爐頂改造鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場制造工藝技術

在爐熄火約60 h且建筑維修部門已將爐內(nèi)架好施工工作架子、拆除爐頂南北側(cè)保溫磚后進行爐頂改造的現(xiàn)場施工?，F(xiàn)場施工是在爐子熄火后由爐體砌筑施工與金屬結(jié)構(gòu)制作工序進行交叉作業(yè)，其施工方法與工藝過程如下：

(1)檢查爐管吊具拉筋鉤，調(diào)整爐管加固焊接。

(2)設置手動葫蘆，用繩子掛好一跨的28號和18號槽鋼，分別切割取下后吊起并運出爐外。待全部切掉運出后再從下面運上新18號槽鋼，并與爐體40號工字鋼下面按圖紙組焊。此作業(yè)由30 t汽車起吊配合作業(yè)上料，而后由人力運件到位再用手拉葫蘆吊拉靠到位組焊。

(3)為便于施工及安全起見，18號槽鋼組焊后即組焊爐頂鋼板。此項工作先用汽車吊運裝預制爐頂板塊，按順序號拉運到爐體附近，用30 t吊車上料，注意方向標記。然后用人力將板塊拉運到爐體內(nèi)到位，此項工作應注意防止吊掛螺釘桿脫落，為此在運輸時應使螺釘桿朝上，在板上焊接吊環(huán)。

(4)按位置設置手拉葫蘆，吊起爐板并組對焊接于槽鋼上，同時焊接鋼板拼縫接口。為便于施工、保證質(zhì)量和防止板塊錯運吊裝，裝配焊接時要從爐體外側(cè)進行裝焊，并應預先劃出中心線、位置尺寸，在兩內(nèi)側(cè)組焊后進行另一外側(cè)爐板組焊。

(5)組焊爐管中央兩側(cè)圍角鋼4號件，保證內(nèi)腔尺寸500 mm。

(6)40號工字鋼主梁修復，先將燒損部位爐體中間處的長800 mm、寬300 mm底部切割，保留上部的100 mm寬其余部分，而后按此大小切割新工字鋼組對焊接，最后兩側(cè)加焊補強板S=12 mm×300 mm×1 500 mm。見圖3。

(7)用30 t吊車吊運上料28號槽鋼，用10號角鋼連接固定焊接。

(8)不銹鋼圍板長扁鋼組焊，分兩節(jié)先對接焊好后，再從一頭南側(cè)運進，邊送進邊對接焊共計16.1 m。在送進時要在爐管間加設橫桿支撐，直到10節(jié)全部送進完成為止。而后兩頭固定放置端頭6.5 mm角鋼組焊。

(9)不銹小扁鋼組裝焊接，調(diào)整不銹扁鋼位置組焊為整體。

(10)檢查吊掛螺釘桿是否有被碰掉，根據(jù)情況進行補焊加固。

(11)拆下吊爐管支撐鋼架的拉筋、梁槽鋼，保留40號工字鋼上的支柱部分。此工作要用手動葫蘆牽引吊爐管后切割拉筋，而后緩落爐管。

圖3 一段爐頂鋼結(jié)構(gòu)圖Figure 3 Steel structural diagram of one-zone furnace top

(12)調(diào)整爐管位置，組焊限位塊。

(13)待上部耐熱纖維塊安裝好后點焊固定穿軸于長扁鋼孔和角鋼上。

(14)待砌筑封頂后組焊爐體圍板。

(15)對爐頂板對接焊縫進行煤油試漏檢查。

(16)拆除上料平臺，利用吊車將料運到地面，從而完成全部爐頂改造鋼結(jié)構(gòu)制造現(xiàn)場施工工作。

5 結(jié)論

(1)對于大型設備改造現(xiàn)場施工，部件制造及交叉作業(yè)首先應進行綜合分析，制定切實可行、安全可靠、省時省力的工藝方案。如本工程因時間緊、工程量大，質(zhì)量要求高，為此爐頂板吊掛螺釘桿采用預制排板布料標記注出及預先組焊吊掛螺釘桿等工藝措施。

(2)對于大型設備改造施工圖的主要元部件尺寸，特別是當客觀條件不具備而不能在預制元件之前實際測量核對尺寸時，為保證順利實施，應在組焊前進行實測核對尺寸。如爐頂板尺寸圖上標出數(shù)值是否與實際相符，應在停爐后進行實際測繪核對尺寸，以便修正爐頂鋼板塊組裝尺寸，保證施工質(zhì)量。

(3)該爐頂改造方案經(jīng)實際應用完全符合技術要求，保證了爐體改造工程如期完成。