国内外大型石油化工设备吊装技术及装备的比较和分析.docx

!"关则新（中国石油天然气第六建设公司， 广西桂林 541004）摘要： 设备的起重吊装是工程建设中的一个重要施工程序 。文章在概述国内外大型吊装机具装备现状的基础上， 对国内外吊装技术水平进行了分析比较 。 一般来说， 国外对于塔、反应器等大型设备都是采用整体吊装； 在吊装机具装备的能力和数量方面 ， 我国应该是拥有千吨级吊车数量较多的国家， 同时还是拥有轮式起重机、 履带式起重机数量最多的国家。 大型设备吊装采用液压吊装技术，这是发展趋势， 国外已朝着液压吊装系统无缆绳化方向发展 ； 在大件吊装工程管理方面 ，求很高、 管理很严格。国外的要关键词： 石油化工；吊装设备； 装备能力； 吊装系统中图分类号：文献标识码：文章编号： 10012206 （2010） 04005105TE962TH21B引言近年来随着科学技术的发展及对能源需求的增 加， 石油化工装置朝着规模化、 大型化发展， 装置中的各类设备如塔设备、 反应器等， 也变得越来越大型设备一般来说都是采用整体吊装 ，而设备上的0附件安装都尽可 能地在地面完成 ， 包 括 附 塔 管 道 、电气仪表、 防腐保温结构以及梯子、 平台、 栏杆等。国内对于大型塔类设备的吊装， 近些年来也有 些是采用整体吊装的方法， 表 1 给出了几台整体吊 装的丙烯精馏塔的外形尺寸和质量。重、 越来越大。 以往塔类设备质量大于五、六百吨和反应器质量大于七、 八百吨的非常少见， 几乎没有质量超过千吨的。 而现在反应器的质量超过千吨表 1国内几台整体吊装的丙 烯 精馏塔尺寸和质量 的比比皆是，里也有出现。质量超过千吨的塔类设备在很多项目设备的起重吊装是工程建设中的一个重要的施工程序， 也是决定整个项目安装施工安全、 质量和进度的关键环节， 特别是大型、超重设备的起重吊装往往制约整个项目的施工。 关于这类设备吊装的关键技术， 也是石油化工建设施工技术研究的重要除了上述几台塔设备外， 国内大多数大型塔类课题， 可以从侧面反映出一个国家的技术水平 。应设备的吊装还是采用分段吊装、 空中组焊的方法。虽该 说 从 进 入 21 世 纪 之 后 ，我国在大型设备吊装技 然采用分段吊装工艺也能解决大型设备吊装的问题，但这两种工艺相比较， 采用整体吊装有如下优点：术及装备方面有了跨越式的发展， 无论是技术水平还是装备能力都得到了很大的提高， 但与欧美等发（1）可以最大限度地保证设备组对和焊接的质达国家相比较， 仍有一定的差距。较分析。本文就此进行比量。 设备在地面上组焊可以使用滚胎、自动焊等机具， 其组焊条件与制造厂内的条件差不多 ，与在空大型设备吊装的工艺整体吊装国外对于石油化工装置中的塔设备、中组对和焊接相比，设备在地面上组对的尺寸容易1控制， 焊接的质量及焊后热处理的质量也容易保证。（2） 有利于施工的安全 。 设备如果分段吊装 ，反应器等!"!"项 目/ 设 备 名 称设 备 外 形 尺 寸/m设 备 质 量/t内蒙多伦大唐国际煤基烯烃丙烯精馏塔天津乙烯第二丙烯精馏塔 福建炼油乙烯丙烯精馏塔 中海壳牌惠州乙烯丙烯精馏塔 扬巴乙烯丙烯精馏塔 D 8 × D × 107D × 108D × 94D /D × 951 8001 3161 0251 240845国内外大型石油化工设备吊装技术及装备的 比较和分析52石 油 工程建设2010 年 8 月除了需要在空中组对焊接塔本体之外 ，还有附塔管表 2单台起重能力最大的起 重 机排行前 10 强道、 梯子、 平台、 防腐保温结构、 电气仪表等大量的工作需要在高空作业， 这不利于施工的安全。 如果在地面上将设备组成整体，就可以大量地减少高空作业， 保证设备吊装的安全。可以最大限度地缩短安装工期。设备如果（3）分 段 吊 装 ， 在空中组对和焊接 ， 则只有一个工作 面， 且夜间不允许进行高空作业。而设备如果在地面上组对、 焊接， 就可以有很多个工作面和工作时间甚至连续作业， 这样可以大大地缩短设备组对和 焊接的时间， 缩短设备安装的工期。模块化施工在石油化工装置的现场施工安装方面 ， 尤其是 工作条件恶劣的环境如沙漠、 海洋和沼泽地带， 国外都是趋向于组装化和模块化施工，也就是把石油表 3 轮式起重机数量前 10 强化工的各类装置进行单元组合 ， 在 工 厂 预 制 、组装、 检验和试运行， 因而将现场工作量降至最低限度 ，现场安装就类似搭 “积 木 ”， 方 便 快 捷 。国 外的大型模块质量一 般 为 100 400 t，较 大 的 可 达我国的石油化工装置组装化 和 模1 000 2 000 t。块化施工起步时间不长 ， 与 国 外相比还有一段距 离， 需要进一步学习 国 外 经 验 ， 需要对简化工艺 、设备高效化、 设计合理化、进行深入研究。起重及运输能力等问题2吊装机具装备的能力国际起重运输机械 杂志对 2009 年全球大型表 4 履带式起重机数量前 10 强起重吊装公司所拥有的吊装机具的能力和数量进行了统计和排名， 分别列出了单台起重能力最大的起重机排行前 10 强、 轮式起重机数量前 10 强、式起重机数量前 10 强， 详见表 2 4。履带需要说明的是 国际起重运输机械 杂志的统计没有将中国起重吊装机具包括在内 ， 实际上随着我国综合国力的增强，国内施工单位吊装机具装备的能力也得到很大提高， 已属于大吨位吊车尤其是千吨级吊车拥有数量较多的国家 （见表 5）。名中， 同样没有列入中国公司。装公司拥有轮式起重机上千台、国外大型的起重吊履带式起重机几百从表 5 可以看出，中核中原建设公司的德玛格CC8800- TWIN 型履带吊车 （见图 1），能列入国际台， 吊装机具高度集中。 而国内的吊装机具则比较分散， 一般一家公司拥有的轮式起重机加履带式起上单台起重能力最大的起重机排行前 3 强，技术参数见表 6。其主要重机数量也就几十台，超过一百台的就已经算是规此外， 国内还拥有 6 台能够进入国际上单台起重能力最大的起重机排行前 10 强的吊车。轮 式起重机及履带式起重机数量前 10 强 的 排模较大的了， 但中国的建筑安装市场大、 施工单位数量多， 如果单论数量， 无论是轮式起重机还是履 带式起重机， 我国都应是拥有数量最多的国家。公司名称 国家 轮式起重机数量/台All Erection & Crane Rental TAT Hong Holding Essex Crane RentalLampson InternationalSarensMaxim Crane WorksMammoet MIC Corporation Sanghvi MoversAmQuip Crane Rental美 国新 加 坡 美 国 美 国比 利 时 美 国 荷 兰 日 本 印 度 美 国457418376366342293230176166127公司名称 国家 轮式起重机数量/台All Erection & Crane Rental Maxim Crane Works MammoetSarens Eurogruas Mediaco Group Boom LogisticsAmQuip Crane RentalAinscough Crane HireH & E Equipment Services美 国美 国 荷 兰比 利 时 西 班 牙 法 国澳 大 利 亚 美 国英 国 美 国2 3012 2151 191906749730579540535437公 司 名 称国 家型 号起 重 能 力/tALE ProjectsMammoetAl Jaber Heavy Lift & TransportLampson InternationalDeep South Crane & Rigging CompanySarensBarnhart Crane andRiggingWeldexEurogruasLocar Guindastes eTransportes Intermodais英 国荷 兰 阿 联 酋 美 国美 国 比 利 时 美 国苏 格 兰 西 班 牙巴 西0MSG 100Demag CC 8800-1TwinLampson LTL-2600TC-36000 VersacraneDemag PC 9600Demag CC 4000 RL Liebherr LR 11350Liebherr LR 11350Liebherr LR 113505 0004 4003 2002 8002 2682 0001 6001 3501 3501 350第 36 卷 第 4 期关 则 新 ： 国内外大型石油化工设备吊装技术及装备的比较和分析 53表 5国内千吨级吊车统计 举足轻重的作用；但这种方法明显的缺陷就是需要大 量 机 索 具 ， 工 艺 复 杂 ， 劳 动 强 度 大 ， 施 工 周 期长， 影响施工平面范围大。 后来随着大吨位吊车的普及，逐渐以单机提升滑移法和双机抬吊滑移法的吊装工艺来替代桅杆吊装，采用吊车进行石油化工设备吊装作业应是最快捷、 最方便的方法。对于一些超大、 超重的石油化工设备整体吊装而言， 吊车的吊装能力远远不足，解决这类设备吊装问题的方法是采用液压吊装技术。 国内较早用于如大跨度建筑结构、 路桥工程、 特种结构 （如电视塔的发射天线） 等的吊装，在石油化工设备吊装方面 应 用 液压技术还是从 2003 年 才 开 始 的 ；而 国 外从 上 世 纪 70 年 代初就已经有这方面的应用 ，至 今早已是成熟的技术了。 目前国外液压系统吊装石油化工大型设备已朝着无缆绳方向发展 ，据了解已经可 以 吊 装 质 量 3 000 t、 吊 装 高 度 120 m 以 内 的 设备，图 2 为几种典型的无缆绳液压吊装系统。表 6CC8800- TWIN 主 要 技 术 参 数（390 kW）3液压技术在石油化工设备吊装的应用国内的石油化工设备吊装，早期主要以桅杆为吊装机具， 形成了双桅杆滑移提升吊装方法，并积累了丰富的吊装经验， 这是一项具有我国特点的设备吊装技术， 在当时的炼油、石油化工建设中起到项 目参 数最 大 起 重 能 力 / 作 业 半 径最 大 起 重 力 矩 上 车 发 动 机跨 距履 带 板 宽 度最 大 运 输 宽 度最 大 配 重 （质 量 ）超 级 提 升 配 重 （质 量 ） 带超级提升的重主臂 固 定 重 副 臂 SF带超级提升的塔式工况 SWSL3 200 t / 12 m44 000 kN·m2 × 戴 姆 勒 克 莱 斯 勒 OM 502 LA14 m m m135 t1 740 t54 117 m42 117 m117 + 117 = 234 m序 号型 号 规 格生 产 厂 家最 大 吊 装 能 力/t实 际 配 置 吊 装 能 力/t拥 有 单 位数 量/台12345678910111213141516CC8800-TWIN LTL-2600B CC8800-1CC8800-1LR11350LR11350CC8800CC8800CC6800CC5800CC5800CC5800CC5800M21000SCC10000SCC10000德 玛 格兰 普 森 德 玛 格 德 玛 格利 勃 海 尔 利 勃 海 尔 德 玛 格抚 挖 重 工 德 玛 格 德 玛 格 德 玛 格 德 玛 格 德 玛 格马尼托瓦克 三 一 重 工 三 一 重 工3 2002 4001 6001 6001 3501 3501 2501 2501 2501 0001 0001 0001 0001 0001 0001 0003 2002 4001 6001 6001 3501 3501 2501 2501 000800800800800900900900中 核 中 原 建 设浙 江 三 门 核 电 中 石 化 四 公 司 浙江力达工程公司 中 核 中 原 建 设中 国 石 油 一 建 宁 波 工 程 公 司 中 冶 一 建济 南 旺 达 吊 装 济 南 旺 达 吊 装 天 津 蓝 巢中 国 石 油 七 建 江苏电力一公司 中 石 化 十 公 司广 东 力 特山东电建一公司 111111111111111154石 油 工程 建 设2010 年 8 月大件吊装的工程管理总的来说， 国内与国外对大件吊装的工程管理起重指挥员进行面试。国内对于作业层人员的管理4虽然也有上岗证的要求， 但证件发放的严格程度相差很大。目标是一致的，就是做到吊装施工管理的每一个细节在可控制范围之内 ， 以确保大件吊装万无一失 。国内与国外在大件吊装工程管理的内容方面也基本 相同， 就是对参与的人员要有相应的资质要求 ， 对总的来说， 与国外相比，国内在对大件设备吊装人员的资质方面， 要求较松、 门槛低。对吊装机具的管理国内与国外对吊装机具的管理基本相同 ，吊装机具要经过专业机构检验合格，对吊索具要有就是有效的质量证明文件等。但在具体执行过程中表现吊装机具必须经过安监机构检查合格 ，并取得安监出很大的差别， 国外的要求很高、 管理严，对管理规定和程序要不折不扣地执行 。尤其是合格证； 要经过业主的检查和批准， 并在取得设备入场证之后， 才能进场使用。不同之处是国内的安监合格证是由政府的质量 技术监督部门发放， 而国外是由第三方专业检测公司发放； 此外， 国外在吊车进场、 改变工况时都要求做功能试验和超负荷试验。对吊装相关人员的管理国外对大件设备吊装的人员配备有相当严的要 求 ， 尤其作为吊装专业 工程师任职资格十分严格 ，要经过审核、 面试等程序，一般都是聘用吊装经验丰富、 理论水平很高的吊装专家，有的还要求是注对吊索具的管理国外对大件设备吊装索具的安全要求和国内也 有 差 别 ， 国外一般要经过以 下程序方可使用 ： 首先 ， 检查索具的出厂 合格证和出厂时的试验报告 ；第二， 检查索具 （尤其是钢丝绳） 的出厂时间， 对 索具出厂时间不到一年的可不进行第三方检验 ， 对册吊装工程师。 吊装专业的工程师负责吊装方案可行性的审批工作， 他们在现场的权威性是任何人不能代替的。 大件设备吊装可否进行，必须得到吊装工程师的同意签字， 否则即使更高一层的管理者同意也不能进行设备的吊装。在国外的体制下，一般来说雇员自我保护的意于索具出厂时间超过一年的，要求每年由第三方对识较强， 不愿意冒任何风险，要保证自己负责的领索具进行一次检验 ； 第 三 ， 索具的现场外观检查 。以上三方面全合格方可以进 入 现 场 使 用 。 而 在 国 内， 几乎不存在这样的严格控制程序， 一般靠企业 自己控制。域不能出现任何安全事故， 所以他们选择的吊装工艺一般是成熟可靠的， 吊装机械、 索具都是留有余 量 的 ， 吊装费用维持在 一个相对固定的较高水平 ，一般占项目投资的 3% 5%。国内的大件吊装工程对吊装现场的管理这方面最大的不同是国外施工现场实行的是作师一般都隶属于国营企业， 他们归属感强、 责任心强， 但对于他们任职的资格却没有规范的标准 ，般只是简单笼统地要求工程师职称。国外在对作业层人员尤其是对起重指挥员 、一业许可证制度，这与国内吊装前签署的起吊令有本质上的不同，起吊令只是施工单位内部对吊装前准吊备工作的检查确认， 而作业许可证是业主、 总包商在经过审查吊装方案， 核算受力结果及地基承载能车司机的资格要求很高， 审核相当严格， 受聘人员即使持有本国的有效资质证，得当地的资格证后才能作业。但也必须通过考试取对于从事大件设备吊力， 复核所使用的吊装机具及索具的支持文件 、参与吊装的人员资质，并且确认现场作业条件符合吊装的起重指挥人员， 根据其实际技能和理论水平分装方案要求、 安全质量措施已落实之后， 才给予签发。 吊装一台设备， 需办理一次许可， 当日有效。为三个级别，只有极少数具有较高的理论水平和实际能力的人员才能取得最高级别的一级起重证 ，而对比分析的结论总的来说， 经过多年的建设和发展， 我们国家 在大型设备吊装技术及装备方面得到了非常大的提5大件吊装必须要有一级起重证的人员负责指挥 。 三个级别的资格证均规定了有效期， 到期重新进行考试， 对不合格人员给予降级。 对吊车操作人员，必升， 可以说在世界上也占有重要的位置，吊装机具须到当地医院进行身体检查，取得健康合格证后才装备的能力处于领先 位 置 ， 基本上可以满足炼油 、石油化工装置建设的要求。但在液压吊装技术应用方面， 与欧美等发达国能办理吊车操作证。 对于特殊吊装作业， 业主方吊装工程师要查阅参与吊装的所有人员资质 ， 并要对第 36 卷 第 4 期石 油 工 程 建 设55!"林汉丁（福州力兴起重技术开发部， 福建福州 350011）摘要：文章继“起重机恒抬吊力吊装新技术” 一文，根据起重机吊装的背景技术和起重吊装受力控制数学模型， 分析了不垂直吊装的风险， 并提出设置垂直吊装监视装置实现起重机垂直吊装的新方案。关键词： 吊装数学模型； 吊点三角形； 恒抬吊力；监视装置文章编号： 10012206 （2010） 04005502中图分类号： TH213， TU758.15文献标识码：B起重机吊装的背景技术本文中的起重机系指流动式起重机或吊车 。 依 据大型设备吊装工程施工工艺标准， 采用吊车吊装真正危险来自于吊点抬吊力的变化 ，而其中因1起重机吊钩产生偏角的不垂直吊装， 则是吊点抬吊力变化的一个 重 要 原 因 。 以主吊车与辅助吊车或 大型设备有吊车滑移法和吊车抬吊法 。吊车滑移法主、 辅机抬吊立式重物为例， 随着主机的提升 ，辅吊装工艺是采用单主吊车或双主吊车提升卧置设备上部， 同时采用尾排移送设备尾部， 当尾排对设备 的支撑力为零时， 设备脱离尾排。 吊车抬吊法吊装工艺是采用单主吊车 或双主吊车提升卧置设备上 部， 同时采用单辅助吊车或双辅助吊车抬送设备下 部， 当设备仰角达到 70° 75° 时， 辅助吊车松吊钩。 依据石油化工工程起重施工规范的条文说明 ，机往前跟送， 按刚体平面运动，平面上二点（二吊点） 间速度在二点连线上投影相等， 因而要实现起重机垂直吊装， 辅机的移送速度与主机提升速度的比值应等于该二吊点间连线的斜率，由于斜率在不断改变， 因而二者速度的比值也要不断变化 ， 这就给主机的提升与辅机移送的配合带来困难 ， 尤其是斜率或设备的仰角接近脱排或脱钩时 ，二者速度比双机抬吊是比较危险的作业，对吊装指挥及司机要值 大 增 ， 如 70° 时移送与提升速度的比值应为 求都比较高。 国外有些工程管理人员对于双机抬吊作业是持否定态度的。5， 而 75°时 则 应 为 3，当辅机移送速度跟不 上或过快时起重机吊钩便产生偏角， 且主、 辅机各笔者以为双机或二吊点吊装是很难避免的 ，以自产生的偏角大小， 可近似地认为与主 、辅机所承单主吊车滑移吊装或单主吊车吊装为例 ， 前者可视为由吊车设置于设备上部的吊点与设备下部着力于担的吊重成反比， 因而通常辅机或溜尾吊车更具有风险。 目前对起重机的垂直吊装都很重视 ， 据 大尾排上的合力作用点间的抬吊， 直至设备脱排 ；后型吊装组织设计与方案实例分析 一书，在典型吊者本身就是主吊车与辅助吊车的抬吊 ，车脱钩。直至辅助吊装方案的吊装程序中，均安排有专人观察吊车吊钩的垂直度， 以及时向吊装指挥者报告。#家相比较， 我们还有较大差距， 导致了在有些工程具管理的高标准、 严要求， 对管理规定和程序的不折不扣执行等。项目中， 对超高、超重的大型塔类设备吊装时无法采用整体吊装工艺。在 大 件 吊 装工程管理方面 ， 国内的要求较低 、作 者 简 介 ： 关 则 新男 ， 广 西 桂 林 人 ， 高 级 工 程（1961-） ，师 ， 1982 年毕业于浙江大学化工系化工 机 械 专 业 ，大型设备吊装技术工作 。收 稿 日 期 ： 2009-11-26； 修 回 日 期 ： 2010-05-05现 从 事规范性较差。国外的一些做法非常值得我们借鉴和学习， 比如施工现场实行的作业许可证制度 ，对大件设备吊装人员资质的严格要求， 对吊装机具、 索!"!"再议起重机恒抬吊力吊装新技术construction and tank butterfly dome fabrication, as well as the formulation and implementation of fabricationprocess. It puts emphasis on the fabrication of tank butterfly dome in factory.Key words: oxidation facility; large diameter dome; fabrication technique in factory· WELDING TECHNOLOGY ·（43） Composite Plate Welding Process of Atmospheric Tower and Vacuum Tower in Energy -savingUpgrade ProjectLI Yu-qing （ Technology Management Division， SINOPEC Tenth Construction Co., Zibo 255438, China ），TANG Yuan-shengAbstract: In the upgrade project of atmospheric vacuum distillation unit in Qilu Petrochemical Company, the main materials used for the atmospheric tower and vacuum tower are 16MnR + 0Cr13Al stainless composite plates which need a complex welding process, especially demand a high welding quality for transition layer and composite layer. Through tests and research, the welding groove form, process parameters, operational technical key points and repair method are determined and put into practice. The primary qualified rate in defect detection reaches 99% and the project welding quality is guaranteed.Key words: stainless composite plate; welding process; repair process（46） Welding of Pipes with Same Diameter but Difference ThicknessZHENG Chun-ning （ China Petroleum Sixth Construction Company, Guilin 541004, China ）Abstract: There are 128 welds on the pipes with the same diameter of 219 mm but different thickness in the delayed coking facility of Jiangsu Xinhai Petrochemical Co. With traditional welding construction method, welding defects such as incomplete fusion, concave, tungsten slag inclusion are often found. After deep investi- gation, the welding method called “asymmetric and inclined swing approach” is adopted and proved to be ef- fective. The new welding method is illustrated in this paper in aspects of groove processing, spot welding, welding process parameters and key points of welding operation.Key words: pipes with same diameter but different thickness; internal misalignment; welding; GTAW（48） Leakage Investigation of Floating Roof Bottom Plates in Large Scale Crude Oil Storage TankSHI Gui- sheng （ North China Construction Project Quality Supervision Center , PetroChina , Renqiu062552, China ）, YANG Guo-sheng， SUN Mao-lingAbstract: Associated with leakage problems in the floating roof bottom plates of seven oil tanks at a 10 ×104 m3 commercial oil depot, reasons of the leakage and disadvantages of the weld leakage inspection method are investigated. The overlap fillet sealing welding on both surfaces of plates is apt to induce long and narrow gaps within the plates, which may cause vacuum leakage test failure, and it is difficult to find leakage in tank water-filling test. Some improvement suggestions concerning welding method, vacuum seal test and tank settle- ment test are given, which include the floating roof bottom welding method of continuous welding for top plate surface and discontinuous welding for lower plate surface, using vacuum chamber for sealing test and adjusting test parameters, properly prolonging time for roof ascending and descending tests, and so on.Key words: crude oil tank; overlap fillet sealing welding on both surfaces of plate; leakage on floating roof; cause analysis； prevention measure· HOISTING ·（51） Comparison and Analysis on Hoisting Technology and Equipment for Large Petrochemical Fa-cilities at Home and AbroadGUAN Ze-xin （ China Petroleum Sixth Construction Co., Guilin 541004, China ）Abstract: Equipment hoisting is an important procedure in engineering construction. On the basis of sum- marizing the status quo of heavy hoisting equipment at home and abroad, the comparison and analysis on their hoisting technical levels are performed. Usually, hoisting of large facilities such as towers and reactors in foreign countries uses integral hoisting method; China is one country of holding a large amount of 1 000 t cranes as well as the largest amount of wheel cranes and caterpillar cranes. Appling hydraulic hoisting technology for large facility hoisting is the evolutive trend and the cable-less hydraulic hoisting system is being developed in some foreign countries. Requirements for heavy hoisting engineering management abroad are very strict and rigorous.Key words: petrochemistry; hoisting equipment; equipment capability; hoisting system（55） Further Discussion on New Hoisting Technique with Constant Uplift Force with Erecting Crane6