中石化第四建設(shè)有限公司 天津 300270

乙烯裝置大型壓縮機(jī)廠房立柱結(jié)構(gòu)的變革與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比較,能夠與壓縮機(jī)土建基礎(chǔ)施工相分離,從而大幅度給壓縮機(jī)基礎(chǔ)施工提供場(chǎng)地和時(shí)間空檔。再者鋼結(jié)構(gòu)箱型柱的預(yù)制和安裝能夠有效分離,使得縮短施工工期成為可能。鋼結(jié)構(gòu)箱型柱存在大型構(gòu)件空中組對(duì)和焊接,給鋼結(jié)構(gòu)安裝專(zhuān)業(yè)提出更高要求。通過(guò)對(duì)于乙烯裝置大型壓縮機(jī)廠房箱型柱安裝實(shí)踐的總結(jié)和分析,能夠更好地指導(dǎo)施工,發(fā)揮箱型柱鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。本論文以長(zhǎng)(57m)*寬(18m)*高(23.35m)壓縮機(jī)廠房為例進(jìn)行箱型柱安裝說(shuō)明。

1 工藝對(duì)比

傳統(tǒng)鋼筋混凝土立柱與鋼結(jié)構(gòu)箱型柱立柱在工藝上的比較如表1所示。經(jīng)過(guò)對(duì)比,鋼結(jié)構(gòu)箱型柱立柱的優(yōu)勢(shì)非常明顯,所以將鋼結(jié)構(gòu)箱型柱立柱的安裝環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)分析和優(yōu)化能夠?qū)⑾嚓P(guān)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行更大的發(fā)揮。

2 鋼結(jié)構(gòu)箱型柱安裝

2.1 壓縮機(jī)廠房箱型柱說(shuō)明

大型壓縮機(jī)廠房鑒于材料的原始尺寸、設(shè)計(jì)規(guī)范要求、箱型柱場(chǎng)外運(yùn)輸條件等因素,需將壓縮機(jī)廠房箱型柱分為三段預(yù)制,分別為一節(jié)柱(底部砼包柱)、二節(jié)柱(行車(chē)承重立柱)、三節(jié)柱(頂棚立柱)如圖1所示。

2.2 施工流程圖

見(jiàn)圖2。

2.3 箱型柱鋼結(jié)構(gòu)安裝施工準(zhǔn)備

(1)對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底,施工程序、施工方法、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量記錄要求明確;

(2)施工現(xiàn)場(chǎng)工裝、機(jī)具準(zhǔn)備就緒并上報(bào)監(jiān)理;

(3)施工人員熟悉圖紙、熟悉現(xiàn)場(chǎng);

(4)基礎(chǔ)交接驗(yàn)收與處理;

(5)到貨箱型柱構(gòu)件的復(fù)測(cè)驗(yàn)收。

表1 乙烯裝置大型壓縮機(jī)廠房立柱工藝比較

圖1 箱型柱預(yù)制示意圖

表2 箱型柱安裝允許偏差

表3 箱型柱安裝垂直度允許偏差

2.4 箱型柱鋼結(jié)構(gòu)安裝質(zhì)量要求

箱型柱安裝允許偏差見(jiàn)表2,箱型柱安裝垂直度允許偏差見(jiàn)表3。

2.5 箱型柱鋼結(jié)構(gòu)空間組對(duì)焊接準(zhǔn)備

箱型柱安裝二節(jié)柱由于重量大,與一節(jié)柱的空中組對(duì)和焊接是箱型柱的重點(diǎn)和難點(diǎn)。二節(jié)柱高度16.99m,箱型柱截面規(guī)格:長(zhǎng)1100mm*寬700mm*厚度40mm(材質(zhì)Q345GJDZ15)單根重量:19.1t,空間組對(duì)吊裝前需進(jìn)行以下施工準(zhǔn)備:

2.5.1 頂部吊耳制作

圖2 施工流程圖

二節(jié)箱型柱頂部焊接吊裝吊耳,吊耳要求符合重量承載力和吊裝直立過(guò)程的滑動(dòng)力。經(jīng)過(guò)測(cè)算需將頂部吊耳制作成如圖3所示,箱型柱頂部?jī)蓚?cè)焊接臨時(shí)吊耳:

圖3 頂部吊耳示意圖

2.5.2 溜尾吊耳制作

二節(jié)箱型柱吊裝底部溜尾吊耳設(shè)置在吊裝面朝上一側(cè),吊耳要求符合重量承載力和吊裝直立過(guò)程的滑動(dòng)力,經(jīng)過(guò)測(cè)算需將頂部吊耳制作成如圖4所示:

圖4 溜尾吊耳示意圖

2.5.3 平衡梁的制作

箱型柱吊裝需要制作特殊尺寸的平衡梁,除能夠承載箱型柱重量外還需滿足箱型柱吊裝直立過(guò)程中的滑動(dòng)力,經(jīng)過(guò)測(cè)算吊裝平衡梁需按圖5形式制作:

圖5 平衡梁示意圖

箱型柱吊裝平衡梁需根據(jù)箱型柱尺寸確定長(zhǎng)度,設(shè)置承重吊耳和滑動(dòng)端,保證箱型柱吊裝直立過(guò)程中,鋼絲繩能夠有效進(jìn)行伸縮,保證吊裝的安全性,鋼絲繩與吊耳和平衡梁滑動(dòng)端在吊裝前需涂抹潤(rùn)滑脂。平衡梁所有連接點(diǎn)需進(jìn)行滿焊焊接。

2.5.4 箱型柱空中組對(duì)限位板準(zhǔn)備

箱型柱吊裝直立后存在自然晃動(dòng),并且受天氣因素和吊裝技術(shù)影響,箱型柱晃動(dòng)幅度隨之增大,想要進(jìn)行精準(zhǔn)組對(duì),需要借助限位板和吊裝晃繩發(fā)揮作用。

晃繩需提前牢固固定在箱型柱頂端,并具備可調(diào)節(jié)性,待箱型柱初組對(duì)后,晃繩進(jìn)行固定,并隨著垂直度調(diào)節(jié)過(guò)程晃繩進(jìn)行調(diào)節(jié),晃繩具體綁扎固定如圖6所示。

圖6 晃繩綁扎固定示意圖

箱型柱空中組對(duì)限位板,需要提前焊接在底部一節(jié)柱上,二節(jié)柱底端組對(duì)部位貼緊限位板就位,待組對(duì)間隙調(diào)整,垂直度校正后,限位板進(jìn)行固定焊接,從而增加固定強(qiáng)度,待箱型柱組對(duì)焊口完成打底焊接后,吊車(chē)即可摘鉤,從而最大限度節(jié)省機(jī)械成本。箱型柱空中組對(duì)限位板具體制作形式如圖7所示。

圖7 限位板示意圖

箱型柱空中組對(duì)焊接使用兩種類(lèi)型限位板,①型限位板為固定性限位板,主要作用為二節(jié)柱就位后的初組對(duì);②型限位板為調(diào)節(jié)性限位板,利用調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行組對(duì)間隙和垂直度的微調(diào)節(jié)。同時(shí)鉚工借助撬棍、大錘等工具不斷進(jìn)行微量調(diào)節(jié)。限位板焊接均需進(jìn)行滿焊焊接,待箱型柱組對(duì)焊口完成焊接后,限位板焊點(diǎn)需使用砂輪機(jī)切割掉,并打磨平滑,不得傷及母材。

2.6 箱型柱焊接

2.6.1 焊接技術(shù)參數(shù)

如表4所示。

表4 焊接技術(shù)參數(shù)

2.6.2 焊前預(yù)熱及參數(shù)

對(duì)于板厚大于等于20mm的碳鋼及板厚大于等于25mm的低合金鋼應(yīng)進(jìn)行焊前熱處理,預(yù)熱應(yīng)在焊道中心兩側(cè)各不小于2倍焊件厚度且不小于100mm范圍內(nèi)進(jìn)行,碳鋼及低合金鋼的預(yù)熱溫度參見(jiàn)表5。

表5 碳鋼及低合金鋼的預(yù)熱溫度

箱型柱焊前預(yù)熱宜采用氧乙炔火焰預(yù)熱形式,預(yù)熱溫度使用紅外線溫度測(cè)溫儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。預(yù)熱溫度需達(dá)到150℃,層/道間溫度應(yīng)≤250℃。

2.6.3 箱型柱組對(duì)焊口焊接順序

箱型柱完成組對(duì)后,無(wú)論進(jìn)行打底焊接還是蓋面焊接,為了避免焊接熱影響對(duì)于垂直度的干擾,焊接需采用對(duì)稱(chēng)焊接,兩名或四名焊工從箱型柱組對(duì)焊口對(duì)面或四面同時(shí)進(jìn)行焊接,且焊接速度和焊接方向盡可能保證一致。焊接過(guò)程中需連續(xù)性進(jìn)行箱型柱垂直度檢測(cè)。焊接宜采取如圖8所示順序。

圖8 焊接順序

焊工需盡量保證單層填充焊接連續(xù)性完成,從而減少預(yù)熱次數(shù)和焊口局部過(guò)熱造成的垂直度偏差。

2.6.4 箱型柱組對(duì)焊口焊接質(zhì)量等級(jí)要求

焊縫表面應(yīng)寬窄一致、高低齊平,焊縫與母材應(yīng)圓滑過(guò)渡,焊縫表面不允許有裂紋、氣孔、夾渣、凹陷、咬邊、未熔合、飛濺等缺陷。箱型柱根部焊接后應(yīng)采取著色PT檢測(cè),焊口完成蓋面焊接后應(yīng)采用超聲波UT檢測(cè),具體檢測(cè)合格標(biāo)準(zhǔn)如表6所示。

表6 焊接質(zhì)量等級(jí)要求

2.6.5 箱型柱焊口的熱處理要求

如表7所示。

表7 熱處理要求

焊口進(jìn)行熱處理為了盡最大限度消除組對(duì)應(yīng)力,熱處理后需進(jìn)行硬度檢測(cè),布氏硬度值控制在200以下。

2.7 應(yīng)注意的質(zhì)量問(wèn)題

(1)尺寸超出允許偏差:對(duì)焊縫長(zhǎng)度、寬度、厚度不足,中心線偏移,彎折等偏差,應(yīng)嚴(yán)格控制焊接部位的相對(duì)位置尺寸,合格后方可準(zhǔn)許焊接,焊接時(shí)精心操作。

(2)焊縫裂紋:為防止裂紋產(chǎn)生,應(yīng)選擇適合的焊接工藝參數(shù)和施焊程序,避免用大電流,不要突然熄火,焊縫接頭應(yīng)搭接10～15mm,焊接中不允許搬動(dòng)、敲擊焊件。

(3)表面氣孔:焊條按規(guī)定的溫度和時(shí)間進(jìn)行烘焙,焊接區(qū)域必須清理干凈,焊接過(guò)程中選擇適當(dāng)?shù)暮附与娏?降低焊接速度,使熔池中的氣體完全逸出。

(4)焊縫夾渣:多層施焊應(yīng)逐層將焊渣清除干凈,操作中應(yīng)運(yùn)調(diào)正確,弧長(zhǎng)適當(dāng)。注意熔渣的流動(dòng)方向,采用堿性焊條時(shí),必須使熔渣留在熔渣后面。

(5)組對(duì)及焊接前,清除坡口及其母材內(nèi)外表面20mm范圍內(nèi)的氧化物、油污、毛刺、熔渣等有害雜質(zhì),直至露出金屬光澤,不得有裂紋、夾層等缺陷。

(6)焊接每層焊道的厚度宜控制在3mm范圍內(nèi)。如兩名焊工對(duì)稱(chēng)施焊,先焊接短邊,再焊接長(zhǎng)邊。

(7)每焊接完一層焊道進(jìn)行下一層焊道前必須用砂輪機(jī)將層間的熔渣清理干凈。反層分段焊接,焊接過(guò)程中使用經(jīng)緯儀觀測(cè)垂直度,實(shí)時(shí)控制調(diào)節(jié)。

(8)不得在坡口之外的母材表面引弧和試驗(yàn)電流,并防止電弧擦傷母材。

(9)根據(jù)實(shí)際母材厚度情況選擇填充金屬層數(shù)

3 施工資源配置需求

3.1 人員需求

(1)箱型柱安裝需配合滿足要求的管理人員,包含施工調(diào)度人員、安全監(jiān)督人員、質(zhì)量監(jiān)測(cè)員。

(2)箱型柱安裝需配合滿足要求的作業(yè)人員,包括電工、鉚工、焊工、起重工、輔工。

(3)其它配合人員,包括架設(shè)工、無(wú)損檢測(cè)人員。

(4)相關(guān)人員配置需符合施工需求技能水平,相關(guān)技能工種人員持合格有效的資質(zhì)證書(shū)。配置人員數(shù)量根據(jù)箱型柱安裝的實(shí)際需要進(jìn)行及時(shí)的調(diào)節(jié)。

3.2 機(jī)具需求

(1)吊車(chē)配置:宜配置100t全配重汽車(chē)吊擔(dān)任箱型柱主吊任務(wù),50t汽車(chē)吊擔(dān)任箱型柱吊裝溜尾任務(wù)。

(2)施工機(jī)具配置:氧乙炔割炬、交流焊機(jī)、砂輪機(jī)、Φ12鋼絲晃繩、倒鏈、撬棍、熱處理機(jī)、垂直線墜、水平尺、鋼板尺。

(3)檢測(cè)檢驗(yàn)工具配置:全站儀(校驗(yàn)合格)、紅外線測(cè)溫儀、超聲波檢測(cè)儀、硬度檢測(cè)儀。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)施工實(shí)踐,大型壓縮機(jī)廠房立柱采用箱型柱鋼結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)混凝體立柱結(jié)構(gòu)相比較,施工工期明顯縮短,較大幅度縮小施工現(xiàn)場(chǎng)物資占用場(chǎng)地,能夠縮短不同工序交叉影響周期。箱型柱鋼結(jié)構(gòu)安裝施工組織難度小,人工消耗明顯降低,從而有效的節(jié)約施工成本。