時(shí)昊琰 陳光照

中國(guó)化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司內(nèi)蒙分公司 河南開(kāi)封475002

1 工程概況

河南義馬氣化廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整項(xiàng)目硝酸裝置位于硝銨裝置的北邊，生產(chǎn)規(guī)模10 萬(wàn)t/ a，占地面積（平面）54m×40m，設(shè)備布置于EL0.000 和EL8.00 平面上。

硝酸裝置的風(fēng)筒總長(zhǎng)度為70m，采用現(xiàn)場(chǎng)組焊，整體吊裝。其尺寸為φ1205mm×70000mm×5mm ,筒體總重量12600kg；風(fēng)筒上有23 個(gè)加強(qiáng)圈，總重332kg；風(fēng)筒通過(guò)抱環(huán)和拉桿與吸收塔相連，拉桿共12個(gè)，抱環(huán)數(shù)量共6 個(gè)，總重1353kg。風(fēng)筒吊裝總重量為14.3t。

根據(jù)設(shè)備長(zhǎng)度、重量及現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地情況，主吊車(chē)采用500t 履帶吊（吊裝吸收塔時(shí)用500t 履帶吊，吸收塔吊裝完成后吊風(fēng)筒，可以節(jié)省費(fèi)用），設(shè)3 個(gè)吊點(diǎn)，另有50t 汽車(chē)吊溜尾協(xié)助吊裝。

2 吊裝工藝原理

綜合考慮設(shè)備自重、設(shè)備平面布置及場(chǎng)地情況，決定采用吊車(chē)抬吊法吊裝工藝，吊裝步驟如下：

（1）主吊車(chē)：1 臺(tái)利勃海爾LR1500 型履帶吊提升臥置設(shè)備上部；

（2）輔助吊車(chē)：1 臺(tái)50t 汽車(chē)吊抬送設(shè)備下部, 吊點(diǎn)選擇在離設(shè)備底部13m 處；

（3）吊車(chē)工況：臂長(zhǎng)90m，工作半徑16m，額定起重量96t，吊車(chē)負(fù)荷率=15/ 96=15.6%。

風(fēng)筒起吊狀態(tài)及吊裝平面布置圖分別見(jiàn)圖1 和圖2。

圖1 風(fēng)筒起吊狀態(tài)

圖2 吊裝平面布置圖

3 吊點(diǎn)的確定

（1）考慮風(fēng)筒為細(xì)長(zhǎng)薄壁構(gòu)件，防止吊裝時(shí)工件撓度過(guò)大；

（2）風(fēng)筒上裝有加強(qiáng)圈，以防止焊接吊耳時(shí)破壞原有結(jié)構(gòu)。

吊點(diǎn)位置如圖3 所示。

圖3 A、B為主吊車(chē)吊點(diǎn)位置，E為溜尾吊點(diǎn)位置

由于風(fēng)筒設(shè)備長(zhǎng)、細(xì)，且壁薄易彎曲，穩(wěn)定的許用應(yīng)力較低，故選用多支點(diǎn)吊裝。主吊車(chē)用兩個(gè)吊點(diǎn)A、B，溜尾吊車(chē)選用一個(gè)吊點(diǎn)E。A 吊點(diǎn)設(shè)立在離頂部7100mm 處，在頂部第一個(gè)抱卡（離頂7400mm）的上部, 吊耳為長(zhǎng)130mm，Φ194 無(wú)縫鋼管；B 吊點(diǎn)設(shè)立在離第一個(gè)吊點(diǎn)A 的20m 處，吊耳為長(zhǎng)210mm 的Φ194 無(wú)縫鋼管；E 吊點(diǎn)選擇在距底部13m 處。另外，主吊車(chē)應(yīng)采用上下二組吊耳，故不應(yīng)在同一直線(xiàn)上。這樣，風(fēng)筒吊裝時(shí)，下繩扣不會(huì)碰上吊耳，設(shè)備易直立。各股繩扣可以帶一根麻繩以利脫出繩扣。

4 吊耳加強(qiáng)板設(shè)計(jì)

根據(jù)吊裝荷載、設(shè)備直徑，參照HG/ T21574- 2008，選用2 個(gè)對(duì)稱(chēng)的DN180，墊板厚度為16mm 的軸式吊耳，標(biāo)記如下：HG/ T21574 - 2008，吊耳AXA- 180- 16，其額定吊重為25t。根據(jù)規(guī)范要求，此風(fēng)筒壁厚為5mm，按照HG/ T21574- 2008 要求，對(duì)吊點(diǎn)處設(shè)備筒體增厚。在焊接吊耳處的筒體上焊接增厚鋼板，增厚鋼板由兩片組成；材質(zhì)S32168，鋼板規(guī)格為400mm×400mm×16mm。為了增強(qiáng)增厚鋼板與設(shè)備筒體的焊接強(qiáng)度，適當(dāng)在鋼板上開(kāi)圓孔（4 個(gè)Φ50mm塞焊孔），加厚鋼板的尺寸見(jiàn)圖4。

圖4 吊耳加厚鋼板的尺寸設(shè)計(jì)圖

增厚鋼板與筒體焊接時(shí)，增厚板中心位置應(yīng)位于風(fēng)筒軸線(xiàn)上。要求此鋼板的橫向軸線(xiàn)與兩吊耳軸線(xiàn)重合，增厚板與筒體曲面應(yīng)緊密貼合，間隙不大于1mm。環(huán)向焊道及塞焊孔焊道均滿(mǎn)焊，焊角高度不小于筒體厚度。筒體增厚以后，再在加厚段焊接吊耳。

溜尾吊車(chē)不設(shè)吊耳，采用捆綁式，脫鉤較方便。因設(shè)備較輕，用50t 汽車(chē)吊即可。

5 平衡梁設(shè)計(jì)

由于本次吊裝采用1 臺(tái)主吊車(chē)提升風(fēng)筒上部，為保證吊裝平穩(wěn)，采用自制的平衡梁，平衡梁選用φ159mm×6mm 的無(wú)縫鋼管。平衡梁示意圖見(jiàn)圖5。

平 衡 梁 長(zhǎng) 度：L=1200+2 (210+16+5)+2 ×200=2062mm，取2100mm。

平衡梁上吊耳為板式吊耳，選用Q235 的鋼板制作，制作完后與平衡梁焊接,上下均滿(mǎn)焊。

圖5 平衡梁示意圖

6 鋼絲繩選用

根據(jù)設(shè)備重量，選用直徑φ22、強(qiáng)度等級(jí)1670MPa、結(jié)構(gòu)為6×37+1 的纖維芯鋼絲繩100m，使用時(shí)采用單股繩。

7 風(fēng)筒參數(shù)計(jì)算

7.1 風(fēng)筒吊裝穩(wěn)定性校核

設(shè)備幾何尺寸：直徑Φ1205mm；厚度5mm；總重量15t；長(zhǎng)度70m。

均布荷載：q0=15t/ 70m=2.14N/ mm。

計(jì)算均布載荷：q=K×q0=1.2×2.14=2.57N/ mm

式中：K——?jiǎng)虞d系數(shù)，取1.2。

設(shè)備截面抗彎斷面系數(shù)：W=πδR2=3.14×5×602.5=5.699×106mm3。

式中：W——設(shè)備截面抗彎斷面系數(shù)，mm3；

δ——設(shè)備壁厚，mm；

R——設(shè)備半徑，mm。

由于設(shè)備的直徑較小，殼體壁厚較薄，主要考慮穩(wěn)定許用應(yīng)力，按照GB150- 2011 要求：

D/ δ=1205/ 5=241

式中：D 為設(shè)備直徑，mm。

風(fēng)筒加強(qiáng)圈間距：L=2m，

L/ D=2000/ 1205=1.66m

風(fēng)筒許用軸向壓縮應(yīng)力：A=0.094δ/ R=0.094×5/ 602.5=0.00078MPa

由 材 料 彈 性 模 量 E=1.93 ×105MPa，查GB150- 2011 可知，彎曲應(yīng)力B=50MPa，

故[σ]=B=50MPa，0.00078＜50。

7.2 應(yīng)力計(jì)算

由于風(fēng)筒長(zhǎng)且細(xì)，壁薄，穩(wěn)定許用應(yīng)力較低，故采用多支點(diǎn)吊裝。主吊車(chē)選用2 個(gè)吊點(diǎn)，輔助吊車(chē)選用1個(gè)吊點(diǎn)（圖3）。

按均布載荷計(jì)算，應(yīng)在B、E、F 點(diǎn)有較大的彎矩：

7.2.1 B 點(diǎn)

MB=0. 125qL2=0. 125 ×2. 57 ×(25 ×103)2=200.78N/ mm

σB= MB/ W=200.78/ 5.699=35.23＜[σ]=50

式中：MB——設(shè)備筒體內(nèi)彎矩，單N/ mm；

σB——軸向應(yīng)力，MPa；

W——設(shè)備截面抗彎斷面系數(shù)，mm3。

7.2.2 E 點(diǎn)

ME=qm2/ 2=2.57×(13×106)/ 2=217 N/ mm σE= ME/ W=217/ 5.699=38.1＜[σ]=50

7.2.3 F 點(diǎn)

MF=0.0703qL2=0.125×2.57×(29.9×103)2

=155.1N/ mm

σF=MF/ W=155.1/ 5.699=27.2＜[σ]=50

7.2.4 尾部吊車(chē)受力

由于裙座壁厚為6mm，故整體重心在高34m 處。

尾部受重力PE=13.5×1.2×18.9/ 46.9=6.5t

由50t 汽車(chē)吊起重機(jī)械性能表查出：工作半徑6m、主臂長(zhǎng)度25.4m、最大吊起重量16.3t。故采用50t汽車(chē)吊作為溜尾吊車(chē)。

8 吊裝主要步驟及技術(shù)措施

（1）由于本設(shè)備母材壁厚較薄，為了防止吊裝時(shí)吊耳對(duì)設(shè)備殼體局部應(yīng)力過(guò)大而破壞，需要對(duì)焊接吊耳部位的筒體增厚，增厚方法見(jiàn)吊耳設(shè)計(jì)有關(guān)內(nèi)容。

（2）吊耳及平衡梁焊接必須符合要求，并嚴(yán)格做好質(zhì)量檢測(cè)。

圖6 風(fēng)筒完成吊裝后就位圖

（3）綜合考慮吊裝因素和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，需對(duì)吊裝區(qū)域部分路面和相關(guān)設(shè)施進(jìn)行處理。先對(duì)相關(guān)地面鏟平處理；鏟平后，用素土夯實(shí)，素土上面用毛石鋪墊300mm；毛石上面再用碎石鋪墊150mm。

（4）吊裝前必須檢查吊車(chē)的性能，核實(shí)鋼絲繩的規(guī)格、長(zhǎng)度及質(zhì)量缺陷，鋼絲繩不得有斷絲、磨損、嚴(yán)重銹蝕等現(xiàn)象。如果有類(lèi)似現(xiàn)象，必須經(jīng)技術(shù)人員決定是否應(yīng)用。

（5）由于設(shè)備太長(zhǎng)，吊裝前需在設(shè)備兩端栓好溜繩，溜繩可采用直徑30mm 的麻繩，每根長(zhǎng)度約40m左右。吊裝時(shí)必須有專(zhuān)人拽住溜繩，避免設(shè)備晃動(dòng)。

（6）正式吊裝前必須試吊，將設(shè)備吊離拖車(chē)100～200mm，檢查各部位運(yùn)行及受力情況。

（7）吊裝高度以設(shè)備底面超過(guò)基礎(chǔ)頂面500mm左右為宜。

風(fēng)筒完成吊裝后就位情況見(jiàn)圖6。

9 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)化工工業(yè)的迅猛發(fā)展，其裝置規(guī)模及設(shè)備特點(diǎn)有了較大的變化，對(duì)吊裝技術(shù)、吊裝機(jī)具提出了新的更高的要求。為了適應(yīng)這一形勢(shì)，施工單位根據(jù)設(shè)備的特性，制定出相應(yīng)的吊裝工具及工藝，施工技術(shù)隨之有了較大進(jìn)步，目前大型吊車(chē)已基本取代了原來(lái)的抱桿。從硝酸裝置內(nèi)風(fēng)筒的吊裝實(shí)踐效果看，合理選擇吊裝工藝、吊裝機(jī)具及吊裝順序，采取各種可靠、有效的措施，所積累的經(jīng)驗(yàn)可為日后類(lèi)似工程設(shè)備的吊裝提供借鑒。