45萬t/a線性低密度聚乙烯裝置脫氣倉框架吊裝施工

任旭鵬，孫懷飛

（中國石油天然氣第七建設公司，山東青島 266300）

45萬t/a線性低密度聚乙烯裝置脫氣倉框架吊裝施工

任旭鵬，孫懷飛

（中國石油天然氣第七建設公司，山東青島 266300）

大型鋼結構吊裝以成框吊裝最為經濟、安全和有效，成框吊裝極大地提高了地面的預制深度，減少了高空作業量。某公司承接了全國最大的45萬t/a的線性低密度聚乙烯裝置中脫氣倉框架的吊裝任務，文章論述了該工程項目的成框吊裝特點、吊裝工藝原理、工藝流程及操作要點、材料與設備、質量控制、安全措施、環保措施等。

低密度聚乙烯裝置；吊裝；工藝流程；質量控制；安全

0 引言

隨著煉油化工裝置規模的越來越大，裝置中的鋼結構也越來越大，鋼結構的吊裝難度也隨之增大，合理的吊裝方法對于吊裝安全、施工進度、施工安全和經濟效益均具有重要意義。

常用的鋼結構吊裝方法主要有3種：單件吊裝、成片吊裝、成框吊裝。單件吊裝的重量小，但吊裝工作量大，高空作業多，安全隱患大，施工進度慢；成片吊裝的重量適中，但單片豎立后需要封固，對作業場地有較大影響，各片之間的連接工作也存在較多的高空作業，另外單片鋼結構剛度較小，需要考慮變形問題；成框吊裝的重量較大，往往需要大型吊裝機械，需要有較大的預制場地，吊點的設置和加固較為復雜，但是成框吊裝使地面預制深度增加，高空作業量大大減少，安全隱患小，施工進度快，因此在具備施工條件的前提下，成框吊裝是目前鋼結構吊裝的首選。

某公司撫順項目部承接的全國最大的45萬t/a線性低密度聚乙烯裝置中脫氣倉框架的吊裝就是采用成框吊裝的施工方法進行施工的。脫氣倉框架是線性低密度聚乙烯裝置中最高的鋼結構，也是幾何尺寸最大的單體鋼結構，其框架截面尺寸為12 m×16 m，底標高58 m，頂標高89.6 m。共6根立柱，其中4根是十字形立柱，幾何尺寸為12 m×12 m，是脫氣倉的主框架，框架的西側是4 m寬的樓梯間鋼結構，另外2根立柱是H型鋼。從整體上觀察整個鋼結構極其不均衡，設備框架有平臺、鋼格柵、護欄等，結構復雜，而樓梯間一側僅有樓梯結構，較簡單，整個框架的重心不在其幾何中心上。因此，樓梯間是否與設備框架整體預制是整個吊裝的關鍵所在，主要存在以下問題：

其一，樓梯間若不與設備框架整體預制，根據所選的吊車工況，樓梯間自成一單片吊裝，框架可分3段進行吊裝，但是框架吊到高空時，需搭設腳手架，安裝人員才能進行焊接對口。

其二，若樓梯間與設備框架整體預制，則框架要分成4段進行吊裝，安裝人員可從樓梯攀登。

綜上所述，存在如下利弊：

（1）樓梯間與設備框架一體。優點是方便安裝人員焊接與對口，地面預制深度大，高空作業量少。缺點是由于存在焊接變形，空中需對接6根立柱，調整立柱困難；框架不對稱，其重心不好計算，計算量大，進而吊點選取較難。

（2）樓梯間不與設備框架一體。優點是設備框架分成3段，段數減少，框架吊裝過程清楚，吊點選取簡單方便。缺點是需搭設大量腳手架，高空作業量太大，增加施工人員的不安全因素；樓梯間獨成一片，需設置攬風繩，施工周期較長，大型吊車臺班多。

因此，經過嚴格探討取證，決定采取樓梯間與設備一體吊裝方法，分4段進行吊裝就位。

1 吊裝方法特點

（1）樓梯間與設備框架整體預制吊裝和分別吊裝相比，極大地加大了地面預制量，減少了高空連接工程量和高空腳手架搭設量，提高了施工的安全性、施工質量和工作效率。

（2）框架幾何尺寸較大，預制場地占地面積較大，各段重心距離主吊車位置較遠，主吊車不能將框架一次性吊起，因此需要一臺輔助吊車將各段框架移位，實際上每個框架采用的是2次吊裝。

（3）框架共6根立柱，2根是H型鋼，4根是十字型鋼，由于焊接變形或者預制時尺寸的誤差，導致吊裝就位時立柱不能在理想狀態下對接，延長了框架脫鉤時間。

2 適用范圍

該吊裝方法適用于脫氣倉鋼結構框架的吊裝，對其他大型鋼結構框架的吊裝也有極大的參考價值。

3 工藝原理

3.1 脫氣倉框架的預制結構

脫氣倉框架共有7層平臺，下面6層是操作平臺，最上面一層是吊車梁所在的平臺。整個框架分4段預制，Ⅰ段為兩層平臺，Ⅱ段為一層平臺，Ⅲ段為兩層平臺，Ⅳ段為兩層平臺。

3.2 脫氣倉框架吊裝施工關鍵點

（1）吊點位置的選擇是吊裝能否順利實施的關鍵，框架重心必須計算準確，根據重心位置確定主吊點的位置。

（2）選擇板式吊耳，安裝時要計算框架的重心位置，然后確定吊耳方位，使各個吊耳以及索具在吊裝過程中受力基本均衡。

（3）框架各吊點位置及薄弱位置要根據框架強度進行必要的加固處理。

（4）框架Ⅳ段安裝標高較高，框架到吊車臂的最近距離僅為1 m，地面上控制其在空中旋轉搖擺的溜繩人員要保持框架的穩定性，且溜點不得少于2個。

（5）輔助250 t吊車在平移框架時，框架重心到主吊630 t吊車轉盤中心的距離一定要小于 （不得小于吊車最小工作半徑）或等于最終就位時主吊車的作業半徑，切不可大于該半徑，否則試吊時超起配重塊數比正式吊裝時塊數多，框架還需要二次倒運以減少超起配重塊數，造成吊裝過程繁瑣。

4 吊裝工藝流程及操作要點

4.1 吊裝前準備

(1)處理吊車站位及行走道路，平整夯實，鋪墊吊車專用路基板，使地面耐力達到630 t履帶吊和250 t履帶吊工作要求。

（2）吊裝各系統及框架加固設置完畢。

（3）框架基礎驗收完畢并達到安裝條件。

4.2 吊裝方法

250 t履帶吊采用單吊車直吊法先對每段脫氣倉框架進行平移作業，將框架平移到各框架最終就位時630 t吊車的工作半徑范圍內。平移完畢后630 t履帶吊車采用單吊車直吊法吊裝。

4.3 吊耳設置

由于脫氣倉框架的重心不在其幾何中心上，且各段的重心位置也不一致，因此若計算重心需先假設一個基準面，這里我們假設樓梯間的兩根H型鋼立柱所在的面為基準面，基準面左邊物體的重心到基準面的垂直距離為正，右邊為負，見圖1。框架重心的計算公式為：

每段框架重心到基準面的坐標=∑ （各材料的重心到基準面的坐標×各材料的重量）/每段框架的總重量

經過嚴密計算，并多次驗算，各段重心如下：Ⅰ段重心由基準面向正方向移8.9m，Ⅱ段移8.89m，Ⅲ段移8.905 m，Ⅳ段移7.7 m。

由于是分段吊裝，各個立柱采用錯口方式對接，各段立柱長短不一，參差不齊。為防止每段長出來的立柱擋住鋼絲繩拉緊時所處的方向，其中靠近樓梯間的兩個吊耳必須設置在設備主框架的橫梁上而不是樓梯間的橫梁上，且焊接的最佳位置是橫梁與立柱 （樓梯間與設備框架公用的立柱）的交點處，根據4個吊耳的幾何中心就是框架的重心，則可確定另外兩個吊耳的位置。詳細的吊耳位置見圖2、 3、 4、 5。

4.4 吊裝機索具設置

脫氣倉框架Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段主吊630 t履帶吊車和輔助250 t履帶吊車均選用2對φ 47 mm×20 m繩扣，一圈使用，2對φ 39 mm×20 m繩扣，兩圈使用，4個85 t卸扣將兩種鋼絲繩連接，4個55 t卸扣將鋼絲繩與吊耳連接。

由于脫氣倉框架Ⅳ段吊裝就位時主吊630 t履帶吊車起升高度不足，需將主吊索具適當縮短，故選用2對φ 47 mm×20 m繩扣，一圈使用，并用4個55 t卸扣連接鋼絲繩與吊耳。

4.5 吊車設置

主吊630t履帶吊車采用LJDB工況，主臂72m，副臂48m。Ⅰ段作業半徑35m，額定載荷1050kN，超起配重800 kN；Ⅱ段作業半徑30 m，額定載荷740 kN，超起配重0 kN；Ⅲ段作業半徑36 m，額定載荷1 040 kN，超起配重800 kN；Ⅳ段作業半徑37 m，額定載荷1 300 kN，超起配重600 kN。輔助250 t履帶吊車，長32 m，作業半徑12 m，額定載荷810 kN。

4.6 吊裝過程控制

（1）吊車站位。主吊車站位在脫氣倉框架基礎東北的檢修道路上，在待吊位置的西南方，保持吊車實際作業參數與所選用參數相符；輔助吊車站位在各個框架根部，保持12 m作業半徑，工作參數符合所選用參數，見圖6。

（2）框架移位。輔助250 t吊車系掛好主吊索具后，平移框架，設備重心至630 t吊車的轉盤重心之間的距離與630 t吊車正式吊裝就位時的作業半徑一致。移到規定的位置后，支墊好框架立柱使之不傾斜，摘除250 t吊車索具，注意的是只拆除吊鉤上的鋼絲繩，切不可摘除吊耳上的索具。

（3）630 t吊車站位符合要求后，吊鉤擺轉到吊點正上方，然后將主吊索具掛在630 t吊車的吊鉤上即可。并將索具預緊到吊裝力量的30%左右，確定吊裝受力面無可見偏擺。

（4）系掛主吊車超起配重。觀察吊車后面超起配重的位置，做好標記。然后630 t吊車落鉤并轉桿，使吊車的D桿不妨礙裝超起配重。輔助吊車將超起排子放到做好標記的位置上，然后根據方案規定的配重塊數裝好配重。配重裝完畢后，630 t吊車將臂桿旋轉至吊點正上方，切勿偏擺，系掛超起排子。

（5）試吊。一切就緒后，主吊車緩慢起繩，將框架吊起離開支撐面約0.5 m，停止吊裝，此時超起配重懸起。檢查吊裝系統包括吊車、承力面、索具等各部位受力情況。

（6）正式吊裝。試吊結束后，主吊車繼續起鉤，將框架拔高到安裝面上約0.2 m后，擺桿使鋼結構移動到安裝面正上方。找正方位后，主吊車緩慢落鉤使框架平穩落到安裝面上。

（7）空中組對調整找正方法。首先要利用墊鐵調整好下段框架的直線度和垂直度，然后在下段立柱的頂部焊接限位擋板，擋板具體位置現場決定，上段就位后利用千斤頂對上段框架的垂直度找正，千斤頂的安裝使用見圖7。

（8）鋼結構立柱焊接牢固后，拆除主吊索具。

（9）清理吊裝現場。

5 材料與設備

本工法無特殊材料需要說明，使用的主要設備見表1。

6 質量控制

6.1 吊耳焊接質量要求

主吊耳應嚴格按照工程師設計的吊耳圖下料和焊接，并應符合下列規定：

（1） 要求所有板式吊耳焊縫處開50°坡口。

表1 主要設備、索具

（2） 所有焊縫均滿焊，焊腳高度不小于相鄰較薄件厚度。

（3） 焊接應選擇合適的焊條，例如材質為Q235-B和20R材料焊接時選用J427焊條。

（4） 焊接完畢后，將焊縫的熔渣、飛濺打磨干凈后，對焊縫進行無損檢測，Ⅰ級合格。

6.2 吊裝時框架的穩定性要求

（1）為保證吊裝過程框架的整體穩定性，需要對框架吊耳處進行加固，采取的措施是加固吊耳所處的橫梁，防止吊裝時橫梁變形，加固方式見圖8。

（2）吊裝過程中指揮操作要求緩慢、連續、協調，盡量減少動載，防止框架在高空搖擺和旋轉。

6.3 質量管理措施

（1）吊裝前對參加吊裝的人員進行詳細的技術交底。

（2）組織起重人員認真學習有關規范、標準，熟悉技術質量要求。

（3）對吊裝關鍵部位和關鍵環節，由起重技術質檢人員進行重點監控。

（4）吊裝過程中對吊車及框架狀態進行專人監控，防止出現刮碰現象。

7 安全措施

（1） 建立吊裝指揮系統，統一協作，明確分工。

（2） 630 t和250 t履帶吊車吊裝過程中，設專人監護。

（3） 吊裝過程設置吊裝警戒線，無關人員禁止入內。

（4） 嚴格遵守 《起重工安全操作規程》。

（5）高空系掛或摘除索具時設置鋼直梯及腳手架操作平臺等安全設施，拆下的索具不允許拋扔。

（6） 吊裝前由質檢科、安全科組織相關人員，對框架、吊裝系統 （吊耳、繩扣等）進行聯合檢查，確認安全后方可進行吊裝作業。

（7） 遇大風 （風速達到10.8 m/s）或大霧、大雪、雷電等惡劣天氣時不得進行吊裝作業。

（8） 吊車起重臂下和回轉半徑內不允許站人、行走和施工，在吊裝沒有結束時，任何人不允許在吊車上觀看或與吊車司機閑聊。

（9） 夜間禁止吊裝作業。

（10）為了避免交叉作業，在吊裝前應施工完所有與吊裝有關的工序，待準備完畢后再吊裝。吊裝時避免交叉作業。

（11）吊裝時，任何人不得隨同框架或吊裝索具上下。

（12）參加起重吊裝作業人員，包括司機、起重機司機、信號指揮員、電焊工等均屬特種作業人員，必須是經專業培訓、考核取得合格證、并經體驗確認可進行高處作業的人員。

（13） 安全保證體系 （見圖9）。

（14）吊裝工程危害辯識、評價、控制措施（見表 2）。

8 環保措施

（1）吊裝現場合理規劃，場地平整。

表2 吊裝工程危害辯識、評價、控制措施

（2）吊車用油料不得隨意灑落地面，廢棄油料按規定進行處理。

（3）吊裝機索具使用前后在指定位置擺放整齊。

（4）施工現場產生的施工和生活垃圾有規則地堆放，并及時進行處理。

（5）車輛不使用時熄火，減少廢氣和噪音污染。

[1]柳向國.鋼框架式工業廠房鋼架預制、吊裝、找正變形的預防和控制[J].石油化工建設，2008，30（2）:31-34.

[2]黃峰.石化裝置改擴建工程中的吊裝施工 [J].石油工程建設，2011,37（3）：67-71.

[3]SH/T 3515-2003，大型設備吊裝工程施工工藝標準[S].

[4]SH/T 3536-2002，石油化工工程起重施工規范[S].

Hoisting Integral Degassing Bin Frame of 45×10t/a Linear Low Density Polyethylene Unit

REN Xu-peng（China Petroleum Seventh Construction Co.,Qingdao 266300,China）,SUN Huai-fei

Integral frame hoisting is the most economical,safe and effective method for hoisting large scale steel structures,which can greatly increase ground prefabrication rate and decrease aerial operation work.This paper introduces the task of hoisting the degassing bin frame of the maximum 45×104t/a linear low density polyethylene unit in China,which was undertaken by a certain company,with respect to the integral hoisting features,principle,procedure,key operational matters,materials,equipment,quality control,security measures and environmental protective measures.

linear low density polyethylene unit;hoisting;process flow;quality control;security

TE966

B

1001－2206（2011）06－0053－05

任旭鵬 （1986-），男，山東青島人，工程師，2008年畢業于大慶石油學院過程裝備與控制工程專業，現從事石油煉化、化工設備的吊裝方案編制工作。

2010-11-09