套管換熱器倒裝法施工工法

套管換熱器倒裝法施工工法適用范圍

《套管換熱器倒裝法施工工法》適用于體積大、層數(shù)多的單套管或多套管（單根外管里面套4根內(nèi)管）的管道換熱器的制作安裝，可推廣應(yīng)用于多層鋼制設(shè)備及多層管廊的安裝，也可作為其他需要倒裝法安裝的設(shè)備構(gòu)件等安裝施工的技術(shù)參考。

套管換熱器倒裝法施工工法工藝原理

《套管換熱器倒裝法施工工法》的工藝原理敘述如下：

該設(shè)備由套管和鋼結(jié)構(gòu)支承框架組成，其中套管一般為6層4排，外形尺寸一般為：長80米、寬12米、高12米；施工時(shí)先在驗(yàn)收合格的基礎(chǔ)上安裝鋼結(jié)構(gòu)支承框架立柱、縱向連系梁剪刀支撐；然后安裝頂層框架橫梁，使該層橫梁和立柱形成一個(gè)長方形的“Ⅱ”形結(jié)構(gòu)。在長方形的“Ⅱ”形支架內(nèi)搭設(shè)組裝臺(tái)，根據(jù)套管區(qū)鋼柱分布特點(diǎn)，按縱橫兩個(gè)方向分成4個(gè)區(qū)域（圖1），每個(gè)區(qū)域內(nèi)各擺放HW300×300的H型鋼，作為套管加工的組裝臺(tái)；組裝臺(tái)的H型鋼之間用ф219×10縫鋼管進(jìn)行連接加固，以確保組裝臺(tái)的牢固。然后按I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ區(qū)拼裝第6層套管，每區(qū)一層4根套管進(jìn)行組對(duì)，組對(duì)一層經(jīng)焊接、熱處理、探傷合格后進(jìn)行吊裝，并完善該層框架結(jié)構(gòu)。以此方法依次進(jìn)行五、四、三、二、一層的套管組對(duì)、吊裝。待4個(gè)區(qū)的套管部吊裝完后在中部合口，兩端加焊法蘭彎頭合攏。

套管換熱器倒裝法施工工法施工工藝

• 工藝流程

《套管換熱器倒裝法施工工法》的工藝流程如圖2所示。

• 操作要點(diǎn)

《套管換熱器倒裝法施工工法》的操作要點(diǎn)如下：

1.套管支承框架安裝

首先在驗(yàn)收合格的基礎(chǔ)上安裝套管支承框架的立柱，立柱安裝完畢后，用水準(zhǔn)儀分別在每根立柱的內(nèi)側(cè)確定一個(gè)標(biāo)高線為 1米的統(tǒng)一的控制點(diǎn)，根據(jù)這一控制點(diǎn)控制第6層的連系梁的安裝高度。然后安裝連系梁、剪刀撐、頂層橫梁，使套管支承框架形成一個(gè)可靠的結(jié)構(gòu)整體。

2.組裝臺(tái)搭設(shè)及加固

在每個(gè)區(qū)域內(nèi)的±0位置各擺放HW300×300的H型鋼，寬與橫向柱間距相等，H型鋼之間用ф219x10無縫鋼管進(jìn)行連接加固，作為套管加工制作的組裝臺(tái)。

3.管道的組對(duì)與穿管

將內(nèi)管和外管用吊車水平運(yùn)輸?shù)浇M裝臺(tái)上，內(nèi)管放置到I或Ⅲ區(qū)，外管放置到Ⅱ或Ⅳ區(qū)。先組對(duì)內(nèi)管，在內(nèi)管外部先把其內(nèi)管支架焊好，每根內(nèi)管的支架根據(jù)設(shè)計(jì)間距要求均勻分布，支架間相對(duì)角度盡量錯(cuò)開，以避免損傷外管；然后組對(duì)外管，在組裝臺(tái)上把ф426×10無縫鋼管擺好組對(duì)焊接，完成后臨時(shí)固定并進(jìn)行射線檢查合格，每2根外管中間留200毫米間隙以方便施工。內(nèi)管成批組對(duì)焊接，焊完一批，射線檢查一批，合格后在首先插入內(nèi)管的管端點(diǎn)焊一個(gè)大小頭，用卷揚(yáng)機(jī)牽引大小頭端部，插入外管中，形成一組套管（圖3）。每個(gè)區(qū)域每層制作4組套管，每組4根內(nèi)管4根外管。

4.套管的吊裝

經(jīng)計(jì)算，每層套管重量約160噸，根據(jù)以上分區(qū)，每個(gè)區(qū)域每層套管及支架的重量約為40噸，采用4個(gè)20噸鏈條葫蘆分別掛在2根橫梁的兩端同時(shí)起吊，鏈條葫蘆掛繩采用ф32鋼絲繩系在上層套管的橫梁上，掛繩采用繞接法（圖4）。套管采用4根套管一組整吊裝的方法：即利用上層套管橫梁作為起吊支架（經(jīng)技術(shù)人員核算利用該橫梁作為起吊支架在吊裝過程中不影響整體框架的穩(wěn)定性），逐層從上到下進(jìn)行吊裝，鏈條葫蘆用鋼絲繩懸掛在上層套管的橫梁上，用人工緩慢均勻平衡拉升鏈條葫蘆使該層套管就位，就位后檢查安裝位置符合要求，立即將該層橫梁與立柱按正常安裝連接（高強(qiáng)螺栓緊固，連接板焊好），然后松開葫蘆，卸下吊具，做其他區(qū)域或下一層的吊裝準(zhǔn)備。隨著每層套管安裝的進(jìn)行，整個(gè)框架鋼結(jié)構(gòu)也同時(shí)安裝完成。

• 施工部署

《套管換熱器倒裝法施工工法》的施工部署如下：

1.施工時(shí)考慮到這4個(gè)區(qū)域套管都相同，每層都一樣，所以可以采用流水施工組織方式，依次在4個(gè)區(qū)域進(jìn)行拼裝和吊裝。

2.按區(qū)域劃分圖，在4個(gè)區(qū)內(nèi)均搭設(shè)好組裝臺(tái)。如在I、Ⅲ區(qū)內(nèi)施工內(nèi)管，同時(shí)在Ⅱ、Ⅳ區(qū)施工外管，進(jìn)度基本保持一致。待內(nèi)外管均焊接完，探傷合格后，將I、Ⅲ區(qū)的內(nèi)管拖入Ⅱ、Ⅳ區(qū)的外管中。完成后可以同時(shí)在Ⅱ、Ⅳ兩個(gè)區(qū)內(nèi)進(jìn)行吊裝準(zhǔn)備和吊裝作業(yè)，與此同時(shí)在已經(jīng)騰空的I、Ⅲ區(qū)內(nèi)組對(duì)外管。Ⅱ、Ⅳ區(qū)在吊裝完成后，拼接組對(duì)內(nèi)管。內(nèi)外管均按要求完成后，將Ⅱ、Ⅳ區(qū)的內(nèi)管拖入、Ⅲ區(qū)的外管中。同樣，在1、Ⅲ區(qū)吊裝作業(yè)時(shí)，可以在Ⅱ、區(qū)拼裝外管…如此反復(fù)，形成流水作業(yè)。

1.《套管換熱器倒裝法施工工法》的主要施工用料見表1。

2.《套管換熱器倒裝法施工工法》的主要機(jī)具設(shè)備見表2。

參考資料：

《套管換熱器倒裝法施工工法》的工法特點(diǎn)是：

1.采用由上至下逐層施工的倒裝法制作安裝，打破了傳統(tǒng)的由下至上逐層制作安裝方法。

2.在鋼框架內(nèi)設(shè)置組裝臺(tái)作為制作加工場地，無需框架跨外制作場地，減少了起重設(shè)備作業(yè)場地，解決了場地狹小的施工問題。

3.變逐根套管吊裝為單跨托梁內(nèi)的套管“整體”安裝（僅在中間留一個(gè)接口）加快了施工進(jìn)度，工效得到了提高。

4.采用鏈條葫蘆多點(diǎn)提升，降低了大型吊車的使用量及成本。

5.通過將平面劃分4個(gè)作業(yè)區(qū)，有利于組織流水作業(yè)，現(xiàn)場組織更加有序，提高了工效。

6.減少了高空作業(yè)，改善了作業(yè)環(huán)境，質(zhì)量安全更有保障。

套管換熱器是氧化鋁工程壓煮溶出系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，分單套管與多套管換熱器。單套管換熱器，即一根外管里面套一根內(nèi)管，通過內(nèi)外管組合后形成的兩個(gè)不同的空間進(jìn)行熱能轉(zhuǎn)換的設(shè)備。該設(shè)備在現(xiàn)場制作安裝時(shí)由于受場地限制施工時(shí)存在一定困難。該套施工工法采用單套管換熱器倒裝法施工，通過改變施工順序、分區(qū)組對(duì)、設(shè)備與鋼結(jié)構(gòu)框架同時(shí)安裝等創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，有效地解決了該設(shè)備制作安裝的技術(shù)難題，極大地提高了施工效率。經(jīng)過中鋁山西分公司擴(kuò)建80萬噸氧化鋁項(xiàng)目、山西魯能晉北鋁業(yè)100萬氧化鋁項(xiàng)目山西魯能晉北鋁業(yè)二期180萬氧化鋁項(xiàng)目等多項(xiàng)工程的探索和研究，逐步形成了《套管換熱器倒裝法施工工法》。

《套管換熱器倒裝法施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：

一、執(zhí)行的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)

1.《鋼制管式換熱器》HGT 2650。

2.《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50316。

3.《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 50236。

4.《輸送流體用無縫鋼管》GB 8163。

5.《鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管》GB 13296。

6.《承壓設(shè)備無損檢測》JB 4730。

7.《氣體保護(hù)焊電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》GB/T 8110。

二、質(zhì)量要求

1.該設(shè)備安裝應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

2.套管換熱器鋼結(jié)構(gòu)支承框架在立柱及頂層橫梁安裝到位后，必須復(fù)測立柱安裝標(biāo)高，確保套管安裝標(biāo)高精度。

3.施焊前，應(yīng)根據(jù)焊接工藝評(píng)定報(bào)告編制焊接作業(yè)指導(dǎo)書。焊工應(yīng)按指定的焊接作業(yè)指導(dǎo)書施焊。

4.管道組對(duì)時(shí)內(nèi)壁環(huán)焊縫錯(cuò)邊量不宜超過壁厚的10%，且不大于2毫米。

5.每根內(nèi)管穿插焊接完畢后，應(yīng)進(jìn)行單根水壓試驗(yàn)，合格后才能進(jìn)行外管端封頭封閉焊接。

6.管道安裝應(yīng)在允許偏差范圍內(nèi)詳見表3。

參考資料：

《套管換熱器倒裝法施工工法》的效益分析是：

與傳統(tǒng)施工方法相比較，該工法利用設(shè)備本體構(gòu)件安裝套管預(yù)熱器，施工簡便，易于操作，不需要過多的大型施工機(jī)械，既節(jié)省了施工費(fèi)用，又實(shí)現(xiàn)了在該設(shè)備本身的區(qū)域內(nèi)作業(yè)，施工平面布置科學(xué)、有序，安全施工得到了保障。采用鏈條葫蘆吊裝，既降低了設(shè)備本體的受損概率，工程質(zhì)量也有了充分保證。傳統(tǒng)施工與該工法在套管的制作工序、焊接、退火、探傷等方面沒有區(qū)別，不同之處在于吊裝。傳統(tǒng)方法吊裝全部采用汽車吊，該工法采用鏈條葫蘆吊裝，減少了吊裝費(fèi)用。

采用《套管換熱器倒裝法施工工法》施工時(shí)，除應(yīng)執(zhí)行國家、地方的各項(xiàng)安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項(xiàng)：

1.由于采用倒裝法并且分區(qū)組對(duì)、穿管、吊裝，各區(qū)域形成流水施工作業(yè)，各工序間銜接緊湊，應(yīng)特別注意各工序間的交接施工安全。

2.吊裝應(yīng)統(tǒng)一指揮，步調(diào)一致。吊裝過程中，發(fā)現(xiàn)問題及隱患，必須立即停止吊裝，分析原因并消除隱患后，方可繼續(xù)吊裝。

3.平臺(tái)設(shè)置應(yīng)穩(wěn)定、牢固、管子徑向臨時(shí)固定（控制其滾動(dòng)）必須牢靠。

4.吊具、吊繩每次吊裝前必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，對(duì)有破損的吊具及吊繩必須及時(shí)更換。

5.各區(qū)域外臨邊應(yīng)及時(shí)設(shè)置防護(hù)攔桿，以防止作業(yè)人員高處墜落。

6.施工工作面下嚴(yán)禁站人，施工現(xiàn)場安全標(biāo)識(shí)、標(biāo)牌醒目，閑雜人等不得入內(nèi)。

7.其他安全措施應(yīng)嚴(yán)格按照常規(guī)工業(yè)建筑安裝施工的安全要求實(shí)施。

《套管換熱器倒裝法施工工法》先后應(yīng)用于中鋁山西分公司擴(kuò)建80萬氧化鋁項(xiàng)目壓煮溶出Ⅱ系列、山西魯能晉北鋁業(yè)100萬噸氧化鋁工程壓煮溶出I、Ⅱ系列、山西魯能晉北鋁業(yè)二期180萬噸氧化鋁工程壓煮溶出I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ系列。

山西魯能晉北鋁業(yè)100萬噸氧化鋁工程壓煮溶出I、Ⅱ系列工程，位于山西省原平市，該工程中四套管設(shè)備全長80米，寬10.8米，高9米，共計(jì)6層，單系列總重560378千克。施工中采用倒裝法，先安裝套管換熱器的立柱及頂層橫梁，待立柱和橫梁等支承框架形成“”形后，在“Ⅱ”的中間搭設(shè)組裝臺(tái)對(duì)接第6層管道，分4個(gè)區(qū)域進(jìn)行焊接、退火、探傷和安裝。4個(gè)區(qū)域平行施工每個(gè)區(qū)域每次同時(shí)施工4根套管連同該部分套管的橫梁支架。吊裝時(shí)利用已經(jīng)安裝好了的“Ⅱ”形支承框架的橫梁，用4個(gè)20噸的鏈條葫蘆平衡勻速提升到安裝位置，焊接好同時(shí)吊裝上去的橫梁（下一層套管吊裝的支架）后拆除鏈條葫蘆。按此方法，依次從上往下按第五、四、三、二、一層的順序進(jìn)行安裝。通過該工法工藝，成功實(shí)現(xiàn)了四套管換熱器的制作安裝施工，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量效果，該工程于2004年9月開工，2005年9月全部安裝完畢。如圖5。

《套管換熱器倒裝法施工工法》后續(xù)又成功應(yīng)用于山西魯能晉北鋁業(yè)二期180萬噸氧化鋁工程壓煮溶出I、Ⅱ、Ⅲ、系列，其單套管換熱器安裝采用該工法施工取得了圓滿成功。該工程2008年10月開工，2009年9月全部建成，施工質(zhì)量優(yōu)良。

在中鋁山西分公司擴(kuò)建80萬噸氧化鋁項(xiàng)目中也采用了該工法。該工程中壓煮溶出Ⅱ系列單套管換熱器全長83米，寬12.6米，高12米，共6層，層距1.8米。工程于2003年9月開工，2005年10月竣工。

《套管換熱器倒裝法施工工法》的環(huán)保措施如下：

1.項(xiàng)目部成立施工環(huán)保組織機(jī)構(gòu)，在工程施工過程中嚴(yán)格遵守國家和地方政府頒布的法律、法規(guī)及規(guī)章，對(duì)施工材料、設(shè)備、廢渣以及生產(chǎn)生活垃圾進(jìn)行控制和治理。

2.采取降噪措施，施工過程中向周圍環(huán)境排放的噪聲符合國家規(guī)定的環(huán)境噪聲施工現(xiàn)場排放標(biāo)準(zhǔn)，把有噪聲污染減少到最小的程度。合理安排作業(yè)時(shí)間，將施工噪聲較大的工序放在白天進(jìn)行，在夜間避免進(jìn)行噪聲較大的工作。

3.對(duì)收集、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、處置固體廢物的設(shè)施、設(shè)備和場所，加強(qiáng)管理和維護(hù)，保證其正常運(yùn)行和使用。

4.將施工中產(chǎn)生的建筑垃圾和生活垃圾分類、定點(diǎn)堆放，并及時(shí)清運(yùn)，不得亂推亂放；建筑物內(nèi)的垃圾必須袋清運(yùn)，嚴(yán)禁向外揚(yáng)棄。

5.如果防腐涂料發(fā)生泄露，應(yīng)立即用油棉將遺灑涂料回收并用棉絲蘸稀釋劑將其處理干凈。油棉應(yīng)作為有毒有害廢棄物予以處理。

6.危險(xiǎn)化學(xué)品及有毒物質(zhì)使用前應(yīng)編制作業(yè)指導(dǎo)，并對(duì)操作進(jìn)行培訓(xùn)。

7.進(jìn)行X射線探傷時(shí)，宜在夜間限時(shí)進(jìn)行，并設(shè)置警戒區(qū)域派專人值守，及時(shí)清除探傷區(qū)域內(nèi)所有閑雜人員。

2011年，《套管換熱器倒裝法施工工法》被評(píng)定為2010年度湖南省省級(jí)工法，工法編號(hào)：HNJSGF79-2010。

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于公布2009-2010年度國家級(jí)工法的通知》建質(zhì)[2011]154號(hào)，《套管換熱器倒裝法施工工法》被評(píng)定為2009-2010年度國家二級(jí)工法。 2100433B

由兩根直徑不同的同心直管組成，其中流體走管內(nèi)、工作介質(zhì)走環(huán)隙的套管換熱器。