再生器模塊化安裝施工工藝要點分析

楊素濤 楊成文

中國化學工程第十一建設有限公司 河南開封 475002

隨著石油化工行業的蓬勃發展，工程項目建設規模越來越大，但施工周期越來越短，這要求施工技術朝著更安全、高質量、高效率的方向發展。模塊化安裝正是符合當前施工技術發展方向，同時伴隨著工業制造能力的提升和大型起重機械的快速應用，工廠化制造程度逐漸加深，模塊化規模越來越大。模塊化安裝的前置工作是工廠化制造，工廠化制造可以把部分現場工作在工廠內標準化、機械化的完成。模塊制造工廠可以規模化、集約化，同一座工廠可以服務多個工程項目，減少施工設施投入成本。工廠內員工流動性小、熟練工人多，工作環境好，施工設備齊全，從而提高施工效率，更容易控制安全、質量。工廠化制造可以和現場施工同時進行，合理縮短施工工期。在施工現場，模塊化安裝可以減少現場施工機械和作業人員的投入，減少施工臨設費用和動遷費用；模塊化安裝速度快、效率高，可以減少作業人員在危險作業條件暴露時間，提高施工安全性。以下以再生器模塊為例，分析大型立式模塊的吊裝、找正等施工工藝要點。

1 再生器模塊概況

催化劑再生器工藝包是連續催化重整裝置的重要組成部分，該工藝包采用模塊化設計、制造、安裝，稱為催化劑再生器框架模塊（以下簡稱再生器模塊）。制造完成的再生器模塊包含催化劑再生器工藝包的設備、管道、電氣、儀表等專業，模塊縱向邊柱間距14.4m，橫向柱間距7m，安裝標高- 0.77m，頂層標高67.15m，總重1008.2t。再生器模塊主要分為4 個部分安裝，即模塊A、模塊B、模塊C、模塊D。詳見表1。分段模塊之間的管道連接方式有焊接和法蘭連接兩種形式；鋼結構連接形式為高強度螺栓連接；電氣、儀表、消防等專業連接電纜預留有足夠長度，現場接線即可。

表1 分段模塊外形尺寸及重量表

2 再生器模塊安裝施工工藝

2.1 模塊吊裝

再生器模塊每段都是臥置運輸，且長細比高，所以其吊裝工藝類似立式設備吊裝。選用單主機抬吊遞送法吊裝工藝，即吊裝開始時，被吊模塊呈臥置狀態，主吊車吊起模塊上端，不斷提升，并能承受模塊全部吊裝載荷；溜尾吊車提起模塊尾端不斷向前抬送，直至模塊直立；而后主吊車通過提升、旋轉、變幅等操作將模塊吊裝就位。但模塊與立式設備結構型式不同，需要設置合理的吊耳型式，采用特殊的索具組合，達到模塊翻轉、吊裝的目的。

2.2 模塊找正

由于再生器模塊總體高度為67m，包含動設備多、連接管口多，并且模塊長細比高，運輸、吊裝時易變形，為保證再生器模塊安全、順利生產運行，對模塊安裝精度控制要求很高。在吊裝之前，在每個分段模塊4 個邊柱上做好基準點，基準點為每層實際水平線（主梁中心線）與柱中心線的交點。通過實際測量，記錄影響再生器模塊基礎施工偏差及模塊關鍵位置制作誤差，關鍵位置制作誤差如風機基礎水平度、對接管線坐標等，通過制造誤差數據分析，計算出實際安裝時所需反向偏差彌補數據，在符合安裝要求的情況下，采用反向偏差安裝以抵消制造誤差，避免累計誤差。模塊標高用水準儀測量控制，垂直度用經緯線測量控制；底層模塊通過斜墊鐵組調整，頂層模塊通過薄鋼板調整，確保達到設計和高于標準規范的要求。

2.3 黃金焊口組對、焊接

再生器模塊每段之間有部分管線需要現場焊接連接，這部分現場焊接的焊縫稱為黃金焊口。連接管道在設計、制造時已考慮坐標調整裕量，管道長度調整需實測進行偏差彌補后方可下料。偏差彌補計算方法：先安裝的分段模塊側管道需彌補基礎偏差、模塊制造偏差；后安裝的分段模塊側需彌補模塊制造誤差、前個分段模塊安裝誤差。模塊吊裝前，黃金焊口兩側坡口應處理好，在內壁貼上水溶紙，并封好管口。模塊找正完成后方可進行黃金焊口組對，組對時可通過倒鏈進行坐標細微調整。焊接工藝采用氬電聯焊，在焊接前要通過焊縫檢驗尺檢查組對間隙、坡口角度、錯邊量合格，并檢驗水溶紙完整后方可焊接。

3 再生器模塊安裝施工工藝流程

分段模塊吊裝順序：模塊A→模塊C→模塊B→模塊D。

再生器模塊安裝流程：基礎復測→場地準備→模塊吊裝機具入場→模塊入場檢驗→模塊吊裝→模塊主體安裝驗收→模塊基礎灌漿→模塊吊裝機具退場→零部件吊裝機具入場→零部件安裝→黃金焊口組對、焊接→臨時加固支撐拆除→電氣、儀表電纜連接→模塊整體驗收。

4 施工準備

4.1 基礎準備

4.1.1 基礎復測

基礎復測前由基礎施工單位設置清晰準確的基準標高點、基準軸線等。由于再生器模塊與重整反應器框架、電梯間相連管道、結構較多，所以再生器模塊基礎復測數據不但能獨立滿足安裝要求（允許偏差±5mm），與重整反應器框架、電梯間的相對標高、軸線間距、軸線平行度也不能偏差過大（允許偏差±10mm），經實測，軸線偏差數值如圖1 所示。再生器模塊模塊基礎允許偏差如表2 所示。

圖1 再生器模塊基礎軸線偏差實測圖（單位：mm）

表2 再生器模塊模塊基礎允許偏差表 mm

4.1.2 墊鐵設置

墊鐵面積按《石油化工靜設備安裝工程施工質量驗收規范》附錄A 計算，設備重量取模塊A 與模塊B 重量之和（如取4 個模塊之和計算，模塊A 底部墊鐵面積偏小），結合再生器模塊鋼柱底板尺寸及螺栓間距，選用350mm×100mm 墊鐵。墊鐵組應放置整齊平穩，與墊鐵窩接觸良好，頂面標高為安裝標高。

4.2 場地準備

吊車入場道路及站位場地、模塊運輸道路及擺放場地應平整且地耐力符合要求。在場地上標記好吊車、超起配重、模塊等位置，確保吊車主臂和超起配重回轉半徑內無障礙物。由于模塊采用SPMT（自行式模塊運輸車）運輸及自卸，需在場地提前準備好鋼支墩，鋼支墩按運輸支撐位置擺放（以模塊A 為例），場地要滿足SPMT 卸車完畢后出場要求。

4.3 模塊驗收

模塊入場以后，在供貨方、業主見證下，按如下要求進行入場檢驗。

(1) 檢查外包裝是否完好，保護氣體壓力是否正常。

(2) 根據發貨清單，清點到貨數量是否相符。

(3) 根據圖紙檢查，模塊是否制造正確、完整。復測模塊柱底板間距、地腳螺栓孔間距、柱對角線間距等是否在偏差范圍之內，并與基礎偏差數據對比。

(4) 檢查模塊間連接管道法蘭密封面是否有劃傷、凹坑、銹蝕等缺陷。連接管道定位坐標是否準確。

(5) 吊裝吊耳是否按設計圖制作、安裝。

(6) 檢查有無散落構件，連接螺栓是否緊固。

4.4 吊裝前準備

分段模塊吊裝主吊車選用1250t 履帶吊，溜尾吊車選用600t，入場后在指定位置就位。所用吊裝索具檢驗合格，被吊裝模塊擺放至指定位置。模塊應驗收合格，確保所有構件無松動，清理所有雜物，避免吊裝時物體墜落。

5 施工操作要點

5.1 分段模塊吊裝

再生器模塊按照模塊A、模塊C、模塊B、模塊D 的順序吊裝，每個分段模塊吊裝操作要點類似。以下以模塊A 吊裝為例說明。

5.1.1 吊車站位及模塊擺放

根據吊車起重性能表、模塊參數、吊裝工藝確定主吊車、溜尾吊車的站位，并根據吊車站位確定模塊擺放位置。吊車站位及模塊擺放位置如圖2 所示。

圖2 吊車站位及模塊擺放位置示意圖

5.1.2 索具設置

由于分段模塊臥置時4 個主吊耳不在同一標高，需在連接主吊耳的繩扣上設置滑輪，用于調整模塊翻轉時鋼絲繩長度和平衡4 個吊點受力，滑輪通過卸扣、繩扣與吊車吊鉤連接，并通過平衡梁調整滑輪間距以匹配吊耳間距，主吊耳索具設置如圖3 所示。分段模塊設有兩個溜尾吊耳且吊耳間距較大，溜尾繩扣需要用平衡梁調整繩扣間距，溜尾吊耳索具設置如圖4 所示。

圖3 主吊耳索具設置示意圖

圖4 溜尾吊耳索具設置圖

5.1.3 模塊翻轉直立

分段模塊在試吊完成后，開始分段模塊翻轉直立操作，即主吊車緩慢提升，溜尾吊車平穩向前抬送，直至模塊直立。在翻轉過程中，密切關注模塊變形、索具受力、滑輪轉動等情況，如有異常立即停止吊裝，待排除異常后方可繼續吊裝。模塊直立后，通過升降車摘除溜尾索具。模塊翻轉直立過程如圖5 所示。

5.1.4 模塊吊裝就位

溜尾吊車摘鉤后，主吊車緩慢回鉤至模塊柱底座輕觸調平道木，使模塊最大程度的直立。通過主吊車提升、旋轉、回鉤等操作及模塊方位調整使模塊就位。在吊裝上層模塊前，下層模塊應找正完成，地腳螺栓緊固完成，并在與上層模塊連接處搭設操作平臺。操作平臺應方便模塊找正、地腳螺栓緊固，但不能影響上層模塊就位。

5.2 模塊找正

分段模塊標高和垂直度調整時，儀器觀測應在每根立柱兩個直角方向進行，測量時應綜合考慮每層基準點實測數據，盡量能做到彌補偏差。底層模塊通過斜墊鐵組調整，頂層模塊通過薄鋼板調整。由于黃金焊口定位、結構復測皆以相鄰邊柱（2 軸線、3 軸線）為基準測量，模塊安裝間距仍以相鄰鋼柱柱測量，鋼柱間距調整時，可通過千斤頂、手拉葫蘆進行輔助。

為保證模塊A 與模塊C、模塊B 與模塊D 之間結構、管道安裝順利，模塊的垂直度偏差要與間距偏差程相互彌補，避免積累誤差致使間距較大；頂層模塊垂直度與底層模塊的垂直度偏差宜方向相反，確保整體垂直度符合安裝要求。以模塊A 柱2- A 與模塊C 柱3- A 在南北方向為例說明：柱2- A 與柱3- A 基礎間距偏差為- 5mm，模塊安裝找正后，柱2- A 安裝偏差+1mm（向北），柱3- A 安裝偏差+1mm（向北），此時，柱2- A 與柱3- A 底部間距偏差為- 5mm。在標高41.5m 處，柱2- A 垂直度偏差- 8mm（向北），柱2- A 垂直度偏差+3mm（向南），由此得，柱2- A 與柱3- A 底部間距偏差為+6mm。由此可見，垂直度反向偏差后并未增加間距偏差。

頂層模塊與底層模塊連接螺栓緊固后，整體驗收合格后方可摘鉤。

5.3 黃金焊口組對、焊接

在分段模塊吊裝前，焊接管道根據基礎偏差、模塊制造偏差、安裝偏差計算出管道預留長度，處理好坡口，清理內壁，而后在內壁貼上水溶紙，并封好管口。為避免管口在分段模塊吊裝過程中碰觸，通過手拉葫蘆、臨時支撐的約束使管口向模塊內縮5～10mm。

再生器模塊安裝驗收后方可開始黃金焊口組對、焊接工作。黃金焊口組對時，需去除臨時支撐約束，可用手拉葫蘆輔助組對，組對間隙、錯邊量應符合焊接工藝標準。焊接前檢查水溶紙密封情況完整性，而后按照焊接工藝標準焊接。

6 結語

再生器模塊化制造和安裝是煉油裝置未來的發展方向，是實現施工項目“高品質、低成本”的最佳方案。通過設置合適吊耳，選用合適吊裝工藝，有效解決了再生器模塊的翻轉及吊裝難題；通過增加測量基準點，加強測量控制，進行偏差彌補，大大提高模塊安裝精度；通過偏差預測，增大實測頻次，有效提高了組對效率和焊接合格率。同時，按照文中施工工藝，可以減少高空作業，增加施工安全性；吊裝集中化，大大縮短了施工周期，提高施工工效。