铝制空分冷箱分馏塔组对技术

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摘要：本文以陕西宝钢气体有限公司84000Nm3/h空分装置冷箱分馏塔的组对为例，介绍了大型空分装置塔器现场采用大型吊机、千斤顶、手拉葫芦等进行组对焊接，同时对如何解决塔器吊装变形及焊接应力变形的问题进行阐述。

关键词：分馏塔；现场组对；焊接；安装技术

中图分类号：K826文献标识码： A

1 前言

随着我国化工工业对空分装置的需求越来越大，要求也越来越高，目前以杭氧公司和林德气体公司为代表的铝制空分装置规模不断扩大，冷箱系统作为空分装置的核心，冷箱内的分馏塔组对焊接为空分装置安装的关键工序。

本文以陕西宝钢气体有限公司84000m3/h空分装置（供货商为林德气体公司）为例，重点介绍冷箱分馏塔组对焊接的关键技术及注意事项。

2 工程内容

装置冷箱分馏塔的组对焊接工作包括压力塔与主冷凝器、主冷凝器与低压塔下段、低压塔下段与低压塔上段、粗氩塔Ⅰ段与粗氩塔Ⅱ段、粗氩塔Ⅱ段与粗氩塔Ⅲ段的安装，共5道焊口。按照施工进度计划，需在一个月内完成该5道口的组对焊接工作，涉及的施工班组包括设备、焊接、起重及脚手架。

3 技术特点和难点

由于塔器分段较多，现场施工场地狭窄，塔段需分两次到场，并在吊车站位后，合理分布塔段的摆放位置，预留足够的空间进行塔器封头的切割打磨工作。结合吊装设备的重量、规格、吊装高度、平面布置及现场具体条件，选择QUY400型400吨履带吊作为主吊、三一SCC1500型150吨履带吊配合抬送设备尾部，满足现场吊装工况要求，保证了吊装过程的安全可靠、技术可行、经济合理。

4 技术措施

4.1 设备卸车

冷箱内铝制塔器到场后均有特定的包装箱或特定的支架保护，卸车应保持原支架的完整性，即使在卸车后导运的过程中也不能够摆放在任何其他支撑面上，除非安装就位；卸车时，吊点必须设置在设上标识的规定位置，任何的吊点设置改变必须得到林德公司认可；在吊装过程中存在塔器过长，由于铝制设备的特点，必须在设备的两端抬吊，遇到此种情况时，必须有两台吊机卸车或采特制的平衡梁（可用直管代替）消除铝制设备承受的夹角应力。

4.2 主塔及氩塔支架安装要求

塔器支架安装的标高以主冷箱的柱角底板为准，塔器支架的主要测量在支架的顶板面，主要施工控制要点如下：

1) 支架底板就位，临时垫铁垫设后，粗略测量相对标高，将支架摆放在底板上；

2) 测量各个支架顶板与主冷箱柱角底板的相对标高；

3) 采用压浆法对支架底板进行精处理；

4) 再次复测支架顶板标高并焊接支架与底板；

塔器导向架的安装要求，控制重点有两点：

1) 导向架水平度；

2) 导向块与导向架之间的间隙；

4.3 安装前准备工作

1）检查每个封头上密封气的情况，每个封头都应存在压力，如发现异常需要重新打压确认泄漏情况；

2）切除朝上方向的管口，并将切下后采用临时封堵措施，封堵措施要牢靠，且要保证清洁，切割及封堵过程要有全程监控，防止切割铝屑进入设备口内。

3）塔段下封头应在吊装前完全切除，上封头的切割要求部分切割，但要保持该封头的稳固性，需保证塔体吊装过程中的不变形；

4）为满足组对焊接期间的安全，在设备吊装前切割所有的人孔封头，但在整个施工过程中应对人孔全程封闭保护，只在组焊过程中打开通气，保证安全。

4.4 塔体吊装、组对焊接

1） 底部塔体（压力塔、粗氩塔Ⅰ段）吊装就位时，应注意裙座与塔架顶板的面接触情况，如发现间隙过大，需加设不锈钢垫填充控制间隙。

在塔顶部架设水准仪，测量塔体上基准线的水平度情况，数据控制在3mm；在塔的四周挂设四个线垂，该四个线垂尽可能的均布在塔体的四周，测量后的数据应控制在3mm，四个线垂需全程挂设在塔体上，不得在塔体安装、组对、测量完成之前摘除；底部塔体垂直度找正可通过调整塔架的柱却高度来调整塔体的垂直度，此方法调整仅适用与塔架安装的第一段塔，在此后的安装过程中禁止调整塔架。

在完全符合要求后，在塔的顶部加设刚性固定措施，防止塔体在上部塔体吊装就位时造成塔体摆动；在设备顶组对口向下1.0m―1.2m位置塔设焊接操作平台，满足施工及检查人员能在平台上行走，承载力要达到20人及6台焊机组合以上的能力，平台要设置栏杆防护。

2） 塔体组对时，坡口应已在地面处理完毕，就位时检查焊口组对的间隙情况，并适当修磨坡口，间隙控制以一个焊丝能自由通过为准，便于焊透。

就位时，应注意0°位置对齐，在对齐后同时检查180°位置，此两位置是塔体组对的两个重要基准，如发现无法同时对齐，应与设备供货商确认处理措施。

垂直度的控制与底部塔体的安装要求一致，垂直度调整时，只能调整上段塔体，而不能调整下段塔体。

3）为了每段塔体组对焊接控制到位，需采取以下几点措施：

a 吊车控制：吊车在吊装时实测的吊件重量应记录在案，在焊缝组对前，吊车应保持100%承载，在焊完第一遍后，吊车应保持95%~90%的重力，在焊完第二遍时需保持85%~80%的重力，原则上最终保持在75%的重力，直到焊接完成并冷却后方可松钩。

b 焊口组对工装的使用：焊口对齐用锲铁（见图1）；在设备内加设一些对齐的铝板，防止内口错边产生（见图1）；外侧对口千斤顶作为焊口对齐备用措施，防止存在应压力过大，用锲铁无法调整到位的情况；焊口调整间隙用千斤顶（4个），此千斤顶为必须用件，是焊口的组对过程中间隙的保障措施（见图2）；顶部垂直度调整用手拉葫芦（4个），在塔体组对过程中，为了调整垂直度，需在顶部临时设置4个手拉葫芦调整垂直度，需注意的是，该手拉葫芦仅在组对前定位，组焊过程中禁止调整，防止拉裂焊口。

图1 锲铁和铝块示意图

图2 千斤顶示意图

c 垂直度跟踪测量：测量分两部分组成的，一是随时跟踪下段塔的垂直度变化情况，二是跟踪上段焊接过程中的变化情况，在发现较明显变化时适当的控制和调整各个焊工的焊接速度。

d 焊接：在进塔体组焊前，需对每位焊工进实地模拟焊接练习，具体做法为：将切割下的封头板作为试焊材料，切割成两块板并按塔的焊缝组对状态定位，并要求焊工按同样的电流焊接，焊完后拍片合格，焊工才能上岗作业；焊缝的焊接，最少不得少于4名焊工，焊缝的第一道打底工作可采用双面焊的工艺来完成，具体情况视施工单位的熟练程度来分配；焊缝的焊接工作需连续完成，如无特殊情况，期间不得停顿。

在塔体复测合格后，与底部塔体的要求一样，需在已组焊完成的塔体顶部加设刚性固定措施，防止下一段塔的组焊造成碰撞移位。

5 结论

5.1 采取特制的平衡梁卸车及封头不完全切割，保证塔器在安装过程中塔体及焊口不变形，保证设备的安装质量。

5.2 焊缝焊接时，吊车根据焊接层数的增加，适当减少吊车的荷载，消除吊车的拉力影响，提高焊缝的焊接质量。

5.3 焊缝第一道打底焊采用双人双面焊接，填充层及盖面层采用四人对角焊接，并全过程进行塔体的垂直度跟踪测量，保证组对完成后的塔器垂直度符合标准规范的要求。

参考文献：

《铝制空气分离设备安装焊接技术规范》 JB/T6895-2006

《铝制焊接容器》4734-2002