一级造价工程师

六、工艺金属结构的制作和安装

工艺金属结构安装包括设备的维修、操作平台，有关的直梯、斜梯、盘梯，有些设备需要的漏斗、料仓，锅炉设置的烟囱，各种管路架空需要的管廊结构及柱子，设备需要的框架结构，火炬及排气筒等。

(一)工艺金属结构件的种类

1.设备框架、管廊柱子、桁架结构、联合平台

(1)设备框架。设备框架可以支承静置设备或传动设备在某些特定环境中安装使用，框架有矩形的或正方形的，具有一定跨度、高度。

(2)管廊柱子。在石油、化工生产装置中，各种管线纵横交错，管线(不同规格、直径)支承于管廊架上，成排的柱子支承着管架。管廊有单层结构，多种规格的排管安装其上;也有双层结构的，多种规格的排管分上、下两层安装，管廊的支承柱子有型钢结构与钢板结构两种形式。

(3)桁架结构。桁架结构是由上弦、下弦和腹杆等构件连接起来的格构式体系。桁架结构有三角形、梯形、多边形和平行等多种形式。

(4)联合平台。为便于多台设备的操作、维护和检修，统一安设有联合平台。联合平台有的是在一个水平标高位置上，有的则高低错落，然后由梯子联通起来。这种平台多见于非标容器或塔类设备。

2.设备支架、梯子、平台

(1)设备支架。

1)卧式容器设备支架。这种支架一般为鞍式支座。鞍式支座是由护板(加强板)、横向直立筋板、轴向直立筋板和底板构成。鞍座的包角和宽度随卧式容器筒体直径的增大而加大，其底板尺寸应保证基础的混凝土不被压坏，一般来说，每台设备有两个鞍式支架。

2)裙式支座。裙式支座为立式塔类设备下部支承的裙形底座。

3)小型机械设备支架。这种支架一般都由型钢制成，成水平设置或阶梯形设置，设备的机体和电动机、减速机安装于其上。有的卷扬设备、螺旋输送机等都安设在型钢支架上。

(2)梯子、平台。平台与梯子是互相联系的。平台的用途：一种是供设备检修、操作用的平台;另一种是供爬高人员休息用的停留平台。操作人员依靠梯子上下通行。梯子有直梯、斜梯、盘梯等。盘梯主要用于球形贮罐、气柜类设备由底至顶部的攀登。

3.漏斗、料仓、烟囱

(1)漏斗。漏斗由型钢作骨架，钢板焊于骨架上，用以溜送粉末或颗粒物料。漏斗的形式很多，有料仓式漏斗、矩形漏斗、圆形漏斗等。

(2)料仓。料仓用于贮存煤、粮食、建筑材料等散料，有方形、矩形、圆柱形等结构形式。

(3)烟囱。钢烟囱由钢板卷制而成。根据排烟的要求，有不同直径和高度的烟囱，普遍用于锅炉房的排烟。

4.火炬及排气筒

火炬及排气筒是石油化工装置中的大型钢结构设备。用于将连续或间断地排放的尾气(可燃气体)燃烧后成为无害气体，排放到大气中。

送往火炬系统的排放气，先由装置区的管路进入气液分离罐进行气液分离，分离出来的凝液，用泵送往不合格油储罐。排出气则送往火炬，从火炬头喷出在大气中燃烧。

火炬筒头上安装有点火烧嘴(长明灯)，排放气不论何时出来，均能燃烧。在点火烧嘴上设有点火设施，从地面上就可以点燃火嘴。在烟囱的底部设有水封装置，以防止回火。

火炬及排气筒有塔式、拉线式、自立式三种形式。塔式是经常被采用的一种形式。其中多数是塔架扶直自立式筒体，也有少数是塔架支撑悬挂式筒体。火炬筒及排气筒可用钢板卷制而成，也可以用无缝钢管、不锈钢管制成。火炬及排气筒塔架是用型钢或钢管组焊制成一定高度的塔架，均为碳钢材料。火炬筒或排气筒固定竖立于塔架中心。火炬筒顶部安装有火炬头，作火炬燃烧排气用。

(1)钢管制塔架。钢管塔架结构一般制成截面为三棱体的空间桁架，它由各种规格的无缝钢管焊接的竖杆、横杆、斜杆等组成。塔架高度由设计规定。

几何断面形状为三棱体塔架'，内有爬梯、平台;维修人员可从底部由爬梯通向顶部平台。由于塔架为变截面结构，截面的尺寸随不同高度而改变。

(2)型钢制塔架。型钢塔架由于用工字钢、槽钢、角钢制成，其断面一般为四方形空间桁架结构。高度一般为50?120m。其截面尺寸根据高度不同逐渐变小。为便于维修操作，塔架应安装花纹板平台。

(二)工艺金属结构的制作和安装

1.一般工艺金属结构的制作和安装

(1)设备安装工程中金属结构工程的制作。

制作生产程序一般包括钢材堆放仓库设置、平台放样、平直加工、装配铆焊、油漆等一系列工作。

1)钢材堆放仓库设置。金属结构所用的钢材主要是型钢与管材，这些材料应按品种规格分类整齐放置，由专人管理。

2)平台放样。根据制作详图要求，在平台上画线放样。对加工件的几何尺寸，通过放样还可以进行校正。放样后，可进行下料工作。

3)钢板的平直。可采用手工平直和机械平直办法。手工平直方法是将钢板在常温或加热情况下，在平台上用大锤或平锤进行敲击，以消除钢板的不平度。机械平直方法是利用辊平机进行辊平。

4)型钢平直。可以利用压力机进行平直，小规格的型钢可以用人工锤打平直。

5)钢材加工。指对钢材按图纸进行切割、坡口，利用胎具煨制成各种形状的构件。

6)装配铆焊。对加工的半成品件，在平台上进行铆焊组合，有的是直接制成单件，如漏斗、机架、桁架结构等，有的则是设备上的连接件，可直接安装。

7)油漆。对合格的加工件，已装配完好的组合构件，进行除锈和油漆。

(2)—般工艺金属结构件的安装。

1)较低位置结构件安装。指一些设备支座及一些不大的结构，比如设备支架、料仓、烟道、平台、梯子等。这些结构件可用机械或半机械方法将其运至安装地点，然后在基础上就位，紧固地脚螺栓或焊固。

2)标高较高的结构件安装。有些设备安装就位后，设备的顶部需要安设结构件，这些设备金属结构件用半机械或机械吊车起吊、安装。也可以在地面上预制组装完后，再用吊车将其整体起吊安装。

3)平台、梯子的安装。静置设备周围安设的平台、梯子，根据具体情况可以采用与设备在地面安装好后作为一个整体吊装;也可先将设备本体吊起，然后再安装平台、梯子。

4)烟函安装。烟囱安装(吊装)有分节安装和整体吊装两种方法。锅炉房的小规格钢制烟囱可以用吊车一次整体吊装竖立。对安装高度高、直径大，由法兰连接的烟囱。可由塔吊分段吊装安装。

2.火炬及排气筒的制作和安装

火炬及排气筒均包含有塔架、筒体、平台梯子三部分，另外，在火炬顶部还要装有火炬头。火炬及排气筒的组装包括制作与组对焊接。一般施工工序为：塔架分片组对焊接，筒体滚圆成型、组对焊接，塔架筒体分段拼装、焊接，火炬及排气筒整体组装、焊接，平台梯子制作安装，火炬头的安装。

塔架为火炬及排气筒最重要的支撑部分，一般由塔柱、腹杆、横杆组成。此处仅介绍塔架的制作和安装。

(1)塔架制作。主要包括有钢材检查、焊接、焊缝检查、组对、刷油防腐等内容。

1)钢材检查。对钢板(16Mn)的要求：要求抗拉强度、屈服点、延伸率、冷弯四项力学性能要符合设计要求。厚度等于或小于12mm的钢板，按张数的10%进行磁粉探伤检查;厚度大于14mm的钢板，应100%进行超声波检查，表面用磁粉探伤检查。塔柱钢管卷后按卷筒数的5%用磁粉全面检查;20号无缝钢管按每批根数的10%抽查化学成分，每批抽查3根作力学性能检查。20号圆钢，有出厂合格证者，每批抽3根作四项力学性能与化学成分检查。

2)焊接。

①塔柱上、下纵向焊缝应错开，间距不得小于200mm。

②预应力大直径腹杆的对接焊缝，吊点处在塔柱管内的肋板焊缝，须在600?650°C温度下进行热处理，消除内应力后，再进行节点拼装。柱脚底板、铰腕底板等钢板厚度大于60mm者应预热后再施焊。

③管子环缝、直缝采用自动焊。焊剂与焊条使用前必须按焊剂说明书要求烘干。焊前应将金属表面的铁锈、油污、杂质、积水、泥土等清除干净。

④手工焊、16Mn钢、20号钢采用T507焊条，A3F钢采用T42焊条。

3)焊缝检查。塔柱对接焊缝用超声波100%检查，如有可疑点，再用X射线复查，按焊缝总数的25%检查，根据焊缝质量情况再增减检查比例。柱脚与底板、柱脚肋板与塔柱的垂直焊缝、铰腕轮缘板与底板、轮缘板的加强板与轮缘板的焊缝，第一遍用5?10倍放大镜做外观检查，成型后再用5?10倍放大镜做外观检查。预应力大直径腹杆的对接焊缝，用超声波100%检查，合格标准为缺陷面积与焊缝总面积比小于0.7%，且不允许有裂纹。主要节点处的焊缝第一遍用5?10倍放大镜做外观检查，成型后再用5?10倍放大镜做外观检查。对无法检查的焊接部位，须避免焊缝夹渣、气孔等影响焊接质量的缺陷。

4)组对。

塔架各横截面中心应在一条垂直线上，安装完后，垂直偏差应小于1/1500;顶应力大直径腹杆，施加预应力值如下：塔架下部4个节间，20MPa;塔架上部7个节间，15MPa。

5)钢结构刷油防腐。塔架通常可采用涂过氯乙烯漆的方法达到防腐蚀的目的。刷油前应将金属表面油污、氧化层、毛刺、焊缝焊渣清除干净后再刷底漆。涂漆的主要工序为：①金属表面涂磷化底漆一遍;②涂过氯乙烯漆底漆一遍;③涂底漆、磁漆(1:1)一遍;④涂磁漆两遍;⑤涂磁漆、清漆(1:1)一遍。

(2)塔架安装。

塔架的安装方法一般有分节段安装和整体安装。

1)分节段安装。将塔架分上、中、下三节段或多节段依次吊装，选用起重量大的轮胎式起重机(120?300t轮胎式起重机)吊装。

2)整体吊装。整体吊装可采用双抱杆起吊方法或用人字抱杆扳倒法竖立。

①双抱杆起吊方法：根据塔架的高度和重量配备适当规格的双抱杆，比如高50m、重量40t的塔架，可选用起重量为60t的双抱杆。

②人字抱杆扳倒法：人字抱杆底部与塔架底部球铰腕连接，互成90°夹角。竖立人字抱杆时，利用塔架一定长度的下段作辅助抱杆，用扳倒法来竖立人字抱杆。塔架竖立时，根据施工方案要求，在塔架标高两处，分别各挂一辐滑轮组;相对应的另一侧设置两幅滑轮组，分别用绳扣与起扳滑轮的动滑轮连接。起扳滑轮的定滑轮挂结于地锚，开动起扳卷扬机，靠牵引力缩小起扳滑轮组与定滑轮组的间距，便可将塔架慢慢扳起。当扳起到一定角度时，塔架靠自重自动回转(在反向制动力平衡作用下)就位。

（责任编辑：zyc）

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