环管反应器模块化吊装施工技术

摘要：环管反应器是石油化工行业聚丙烯以及聚乙烯装置的关键设备之一，它的结构形式比较特殊，组装的技术要求高，施工难度大，而且吊装的结构构架体积大，质量大，高度高。本文介绍了某装置环管反应器组装、吊装施工方法、技术措施以及安全措施，为以后类似工程施工提供了借鉴。

关键词：环管反应器；施工工艺；模块化吊装；技术措施

1引言

在天津石化一项目承揽的聚乙烯装置中，环管反应器由6根直管通过弯管连接而成，如图1所示。其安装采取创新六管整体成框暨“日字形”整体模块化运输吊装新工艺，采用2000吨履带吊主吊以及800吨履带吊溜尾递送法，配套吊装单位自主研发设计的1000吨级可调节式环管专用平衡梁完成设备吊装，是目前整体模块化设计制造运输吊装的单台最大环管反应器。

2设备结构特性及施工技术特点

此次环管反应器单台设备高度76米，模块重量653吨，共2台，设备及连接结构总重将近1400吨，安装在混凝土框架上，反应器直管与直管之间均由直梁和斜梁连接。

环管反应器常规的安装方法是将反应器各单根直管机械吊装后用缆绳加以稳固，再自下而上进行直管之间直梁和斜梁的安装，最后进行弯管连接。常规施工方法的缺点是：①直管的长细比较大，吊装中易发生变形，需要采取临时加固措施；②高空作业多；③生产效率低，占用工期长；④确保施工质量的难度较大。

本文介绍的安装方法优点是：①6根直管与顶部弯管以及连接梁采用单台多组环管“日”字型整体成框，其刚度增强，吊装中不会发生变形，且不需要临时加固；②高空作业大量减少；③生产效率高；④工厂化深度组装，模块化安装，质量易于保障。

吊装单位坚持“吊装运输一体化”管理模式，实施“门到门”服务，独立编制运输吊装一体化方案，全过程全自主负责实施，从制造厂工位接货，运输至码头进行装船，海运到达天津南港码头，使用哥德浩夫60轴SPMT轴线运输车卸船并短倒运输至施工现场顺利完成吊装，开创了环管反应器整体制造运整体输吊装一体化先河；据悉，两台环管反应器吊装工期仅为4天，大幅缩短建设周期，在石化工程建设领域留下了浓墨重彩的一笔。图2为环管反应器码头装船、运输至施工现场过程状态：

3环管反应器组装吊装技术

3.1环管反应器施工工艺流程

施工准备→制造厂反应器模块化组装→反应器模块化整体运输→反应器进场、质量检验→基础复测、划线和处理→吊车进场、定位→反应器吊装就位和稳固→反应器调整、校正→反应器剩余钢结构安装。

3.2环管反应器组装及质量保证措施

环管反应器模块化组装应根据反应器直管外径的大小，设计制作10副鞍式托架，并在每个托架边缘下方放置两个支墩，用于反应器模块水平摆放时的支撑。鞍式托架高350mm，支墩高1.15m，（便于轴线车实现设备自装卸），鞍式托架用型钢、钢板制作而成，鞍座内垫8mm厚的硬橡皮，在橡皮的上表面涂一层油脂，用来保护反应器壳体以及便于反应器直管的转动，如图3所示。为便于反应器直管的调整，鞍式托架也应配有机械调节装置。

环管反应器在拼接时，首先利用水准仪和水平仪监测调整模块下方2根直管在同一水平面内，然后在2根直管上方沿其轴向方向架设2个基准线架，拉线进行测量调整2根直管的直线度、平行度、中心距和端面法兰的平面度，最后测量2根直管对角线的距离。在各项测量数据均在要求误差范围之内时，为防止2根直管在拼接过程中自由转动，首先将其临时固定，然后先连接直梁，再连接斜梁。在连接梁螺栓拧紧过程中，先使用螺栓最大拧紧扭矩的10%，然后检查2根直管的中心距和端面法兰的平面度，确认无误后，方可使用螺栓的最大拧紧扭矩最终拧紧螺栓。拧紧螺栓应按照先拧紧直梁螺栓，再拧紧斜梁螺栓的顺序进行。最后对2根直管的中心距和端面法兰的平面度再复查1遍。模块中的其余直管安装也应满足上述技术质量要求。

环管反应器在拼接中必须达到的技术要求：

①反应器直管的直线度，要求任意3m长应小于3mm，全长应小于10mm；②反应器任意2根直管的中心距误差应小于2mm；③反应器任意2根直管的轴向平行度应小于5mm；④反应器任意2根直管的对角线长度误差应小于10mm；⑤反应器任意2根直管端部法兰的平面度应小于1mm。

3.3环管反应器吊装技术措施

3.3.1环管反应器吊装工艺

环管反应器吊装采用单主机抬吊递送法，主吊吊车采用2000t履带吊，抬尾吊车采用800t履带吊。由于环管反应器成框暨“日字形”模块整体吊装，结构形式较宽，为了保证吊装过程中框式结构不碰桅杆，在起重机定位时，要特别注意核实框式结构与起重机桅杆之间的最小净距离，以确保吊装的安全，此次吊装2000t履带吊站在设备一侧进行吊装。由于反应器较长，尾部抬吊一次定位不能将反应器送到位，抬尾800t级履带式起重机可以通过自身移动将反应器逐步递送到位。既提高了工作效率，又节省了人员、劳动力。图4为设备吊装过程及就位状态：

3.3.2环管反应器吊装技术措施

环管反应器成框暨“日字形”模块整体吊装，反应器吊装的主吊点是在顶部直管膨胀节下方横梁上对称焊接6个管式吊耳，上下两个管式吊耳横梁之间采用钢管进行加固。尾部抬吊吊点是直接在反应器模块上方3根直管上安装板式吊耳，对吊耳的设置部位应采取加固保护措施。为了使环管反应器在抬吊过程中的变形尽可能小，在抬吊起重机起重性能允许的情况下，尾部抬吊吊耳安装位置应略向顶部移，吊耳板安装方位应与3根直管的轴向平行。由于抬吊吊耳及加强结构需要与反应器本体焊接，因此，抬吊吊耳最好委托设备供应商在制造厂中制作安装。此次环管反应器模块化组装中，主吊吊耳与抬尾吊耳已委托设备供应商在制造厂中制作安装完成。

为防止环管反应器吊装过程中受径向的拉力产生变形，在反应器吊装时，主吊与抬尾各采用一根平衡梁作为吊装平衡梁，主吊采用吊装单位自主研发设计的1000吨级可调节式环管专用平衡梁，抬尾选择1根600t级支撑式平衡梁完成设备吊装。

环管反应器吊装就位后，使用经纬仪测量其垂直度，并通过基础上的垫铁进行调整，测量数据符合要求后，拧紧地脚螺栓。

4主要安全技术措施

（1）所用平衡梁、钢丝绳、卸扣、滑轮等吊装索具应有质量证明文件，进场后应进行尺寸复检和质量检验，并出具相关的复测记录和检验报告，并由技术人员进行复查。

（2）严格控制地基处理过程和质量：土方开挖前，要按照技术措施中的要求划出地基处理范围；土方开挖时，要监控好开挖深度满足方案要求；回填时，要按照技术措施中的要求分层回填、碾压，压实度和平整度满足方案要求，吊装时起重机履带下铺设路基箱。

（3）吊车带载行走和变幅作业中，为防止设备自转或发生碰撞，应在设备底部两端设置溜绳，并安排起重人员进行操作稳定设备。

5结语

据悉此次环管反应器“日字型”模块化组框吊装使施工工期由原计划的45天最终压缩到20天，并且其实体质量优良，创建设单位历史反应器安装时间紧、吨位重、体积大、一次吊装成功之最。

本施工方法与常规施工方法相比，大大缩短了施工工期并提高了生产效率，同时大量减少了高空作业的组装工作为施工质量得以保证提供了支持；工厂化深度模块化组装，整体运输吊装安装已成为未来工程行业施工安装的主流。

参考文献：

［1］GB50798-2012《石油化工大型设备吊装工程规范》.北京：中国计划出版社，2013

［2］SH/T3536-2011《石油化工工程起重施工规范》. 北京：中国石化出版社.2011

［3］SH/T3515-2017《石油化工大型设备吊装工程施工技术规程》. 北京：中国石化出版社.2017

［4］SH/T3557-2015《石油化工大型设备运输施工规范》. 北京：中国石化出版社.2015

［5］HG/T 21574-2018《化工设备吊耳设计选用规范》. 北京：科学技术文献出版社.2018

第一作者：

作者简介：余雷（1980——），男，工程师、一级建造师（机电）。