窑尾框架及预热器施工方案.docx
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窑尾框架及预热器施工方案
窑尾框架及预热器施工方案
1、概述
在采用干法窑外分解生产工艺的水泥厂中,窑尾框架及预热器是全厂生产过程中的关键设备,该设备主要是利用窑富余热,将生料进行干燥,预热和部分分解,从而达到使窑的生产能力成倍增加,能耗降低的目的。
从全厂设备安装角度出发,窑尾框架及预热器是施工周期长、施工难度较大的重点部位。
如何确保窑尾框架及预热器的安装周期及质量成为全厂设备安装的重点,在长期的水泥工艺设备安装过程中,我公司对窑尾框架及预热器的安装制定了严格的施工工法,为窑尾框架及预热器的优质安装提供了保证。
1.1窑尾钢框架及预热器的有关参数
窑尾框架为六层钢结构,由柱、梁、斜支撑、平台板、操作平台、梯子、栏杆等构件组成。
主要立柱及横梁采用焊接H型钢,塔架联接形式采用栓焊相结合的连接方式,主要构件的连接均采高强螺栓连接,并在一些位置焊接加固,如柱与柱的连接、柱与梁的连接、梁与梁的连接,次要结构平台板、操作平台、梯子、栏杆等采用焊接方式。
整个窑尾钢结构塔架重量约1300吨。
预热器采用天津水泥工业设计研究院设计的双系列五级旋风预热器带TSD分解炉,生产能力为5000T/D,设备重量为636.8T。
主要由五级旋风筒及进风管、分解炉、喂料室以及各相关的下料系统组成,该系统设备分层坐落在钢塔架上。
柱脚、主立柱圈梁、支撑柱、主梁及承重梁平台梁、平台板
1.2窑尾预热器系统构成,见下图所示
六层钢结构
窑尾预热器
一级旋风筒、入料管道
二级旋风筒、入料管道、上升管道
三级旋风筒、入料管道、上升管道
四级旋风筒、入料管道、上升管道
五级旋风筒、入料管道、上升管道
分解炉
1.3窑尾框架及预热器安装工程特点
该工程为高空、多层。
钢结构框架和预热器的安装必须按一定顺序自下而上逐层进行。
设备组对安装、钢结构框架组对安装和砌筑等多工种施工,务必构成立体交叉作业,形成施工作业面窄小、立体作业层多、工种交错、施工工期长等水泥行业安装施工的独自特点。
为此在施工计划安排中要周密考虑施工工期和工程安全措施,确保工程质量和工程进度的实施。
12.1技术要求高
1.2.2作业条件差:
由下至上逐层进行高空作业,设备、钢结构框架安装及筑炉进行交叉作业,脚手架搭设工作量大,地面组对设备、钢结构框架构件采用平焊而致设备和构件倒翻次数多,建筑面积小,施工作业面狭窄,大风、雨雪天,作业困难,影响施工。
1.2.3焊接量大,要求严:
焊缝质量应符合GB50205-2001《钢结构工程施工及验收规范》中的规定,全位置焊接,立焊缝和仰焊缝多,同时进行对称焊工作量大。
1.2.4质量关键点明确:
柱脚底坐中心线、水平度和垂直度,第一层框架施工找正进度和测试手段,节点吻合施工,设备胀力的消除。
1.2.5不安全因素多:
高空易滑落、坠落,平台孔洞坠落,各层平台物体堆放,吊装机具可靠性。
1.2.6施工作业面布置要求高
1.2.6.1施工平面布置
由于预热器和钢结构框架吊装采用300T.M塔吊施工,并考虑塔吊使用率的提高(既能吊装窑尾预热器及窑尾框架,又能完成附近设备、非标的安装及预热器的预组装等),需测定出塔吊设置方位、设备堆放和预组装场地、钢结构框架组装平台等。
经研究图纸及计算,选用300T.M塔吊,型号为ST70/27,钢结构吊装最重部位为35.950层中的、柱(编号为2GZ1E、2GZ3E)及、轴钢梁,其最重可达12T。
查塔吊性能表,在该范围内可以满足最大起重量要求。
具体详见施工平面布置图。
1.2.6.2施工立面要求
现场安装施工用电由窑尾塔架附近变压器引出,至现场设置一安装用总箱,塔吊配电、塔架施工用电均由此引出。
施工立面将在每一层设置一配电总盘,各焊接及施工用电均用此引出,为保证施工焊接质量,便于电焊机的电流调整,要求电焊机旋转在同一施工平台面上,进行统一管理。
1.3窑尾预热器及框架施工工序流程图
搭设脚手架
1.3.1施工程序的原则性
由下至上立体交叉作业
每层先安装钢结构框架,后安装同层预热器设备。
吊装顺序是:
从里到外,吊装部件是:
从大到小,先吊装立柱、圈梁支撑柱、主梁、联接梁,后吊装预热器设备,再吊装其他附属设备。
做到吊一层,安装找正好一层,给上一层创造安装找正的良好条件。
1.3.2施工程序要求
每层吊装就位前,对于地面组装的部件,务必要齐全、完整。
每层立柱、圈梁、支撑柱、主梁等框架钢构件要按技术标准就位、找正和焊接。
每层设备主体、连接管、膨胀节都应正确就位、找正,严格按规范施工。
栏杆和部分小件在每层平台允许堆放前提下提前吊到位,可作每层收尾项目处理。
在安好层设备和构件中,同时完成该层楼面的楼梯安装。
每层设备和钢构件框架安装好后,必须检验合格后,办理中间验收手续方可进行上一层的施工。
2、吊装方案
窑外分解的预热器和钢结构框架的吊装,选用型号一台SZ70/27型自升塔式起重机(300T.M)。
2.1塔式起重机技术特性
ST70/27塔式起重机性能表
R
倍率
R(max)m
C(max)t
25
30
35
40
45
50
55
60
70
IV
14.0
16.0
8.00
6.36
5.20
4.34
3.67
3.15
2.72
2.36
II
28.4
8.0
8.00
7.52
6.30
5.39
4.68
4.68
4.13
3.30
65
IV
16.4
16.0
10.3
7.60
6.70
5.20
4.50
3.80
3.40
3.00
II
32.6
8.0
8.00
8.00
7.20
6.20
5.40
4.85
4.30
3.90
60
IV
16.4
16.0
10.4
8.00
6.80
5.60
4.90
4.25
3.80
3.30
II
32.6
8.0
8.00
8.00
7.35
6.40
5.70
5.05
4.60
4.10
55
IV
17.7
16.0
10.9
8.90
7.42
6.49
5.64
4.78
4.40
II
35.0
8.0
8.00
8.00
8.00
7.20
6.10
5.37
4.90
50
IV
17.8
16.0
10.4
8.95
7.69
6.54
5.90
5.00
II
35.8
8.0
8.00
8.00
8.00
7.35
6.20
5.50
45
IV
19.2
16.0
11.7
9.40
7.82
6.60
5.70
II
36.1
8.0
8.00
8.00
8.00
7.20
6.30
40
IV
19.2
16.0
11.7
9.40
7.70
6.60
II
36.5
8.0
8.00
8.00
8.00
7.30
根据现场实际情况,考虑以后吊装生料均化库顶小型设备及窑尾塔架附近设备安装,故选用起重臂长为50M。
2.2塔式起重机定位和附着支承的布置
根据窑尾预热器工艺布置和施工现场吊装情况,选定塔吊设置方位为窑尾塔架电梯井附近位置。
在该位置为距梁中心线6350mm,柱中心往1000mm为塔吊中心位置。
在该位置即可满足钢结构及设备安装要求。
具体详见附图。
塔吊的附着装置分别设置在第二、四、六层处装设,相邻两层附着装置的附着方向相互错开,附着杆的安设方式见下面图所示:
塔吊附着装置图:
2.3塔式起重机基础
该塔吊采用固定式基础,固定式基础结构见下图:
该塔吊采用固定脚埋在混凝土基础宽度为5600*5600mm,深度为1350mm,标号为C30。
2m塔身采用L200*20角钢和600*600见方钢板等组成固定脚,安装时必须保证鱼尾板的安装尺寸150mm,固定脚应按电气要求正确接地。
在固定脚附近浇注混凝土基础时使用的钢筋即不能切短,也不能减少。
固定脚安装:
将固定脚和固定框装在一起(由于运输等因素,难免会造成固定框的变形,使用前必须对固定框进行检查,要求固定框对角线长度及平面高度差不大于2mm,合格后方可使用)。
将固定脚和固定框安装在加强钢筋上,并在固定脚支板下用垫铁调整固定脚的位置,保证固定框上的四角水平高差不大于2mm.
塔身标准节在固定框安装完毕后,从两个方向检查其垂直度。
浇注混凝土,待其干硬后,拆下固定框和塔身标准节。
2.4塔式起重机组立和操作
塔吊的安装和装配应严格按塔吊安装规范进行。
塔吊操作及维护保养,应严格按其说明书进行。
3、钢结构塔架的制造
窑尾预热器钢结构塔架属高层工业建筑,属于超高层,重载荷,钢制构件拼装组合式建筑,对材料、制造工艺、喷砂除锈、涂料工艺、包装运输等技术标准要求较高,在水泥厂干法生产工艺中占有相当重要的位置,其制造质量将直接影响项目投资的经济效益。
由于窑尾预热器钢结构塔架质量要求高,制造工艺较一般钢结构件复杂,要求制造企业必须实施严格的质量管理、先进的制造工艺、设备、检测手段,企业必须严格按照设计要求及相关标准进行生产,确保塔架制造的产品质量。
3.1窑尾预热器钢结构塔架主要组成部分:
钢底座、立柱、焊接工字梁(主要部件:
边梁、承重梁)、型钢梁、斜支撑、联合钢平台、梯子、操作平台、栏杆。
3.2质量标准
钢结构制造应执行如下标准:
《碳素钢结构》GB700-88
《热轧H型钢(HN,HM)》GB/T11263-1998
《六角螺栓C级》GB5780-86
《碳钢焊条》GB/T5117-1995
《熔化焊用钢丝》GB/14957-94
《碳素钢埋弧焊用焊剂》
《钢结构焊缝外形尺寸》GB10854-89
《钢结构工程施工及验收规范》GB50205-95
《钢结构焊接规程》JGJ81-91
《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB311345-89
《钢结构用扭剪型高强螺栓连接幅形式尺寸》GB3632
《钢结构用扭剪型高强螺栓连接幅技术条件》GB3633
《钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规范》JGJ82-91
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除蚀等级》GB8923-88
《焊缝符号表示法》GB324-88
其中:
钢材:
应符合国标《普通碳素结构钢技术条件》(GB700-88),《低合金结构钢技术条件》(GB159-88)的规定要求,应具有抗拉强度、延伸率、屈服点、冷弯试验以及碳、磷、硫含量的合格证书。
焊条:
手工焊焊条英符合国标《碳钢焊条》(GB5117-85)规定,自动焊焊丝应符合国标《焊接用焊丝》(GB1300-77)规定。
制作及预组装:
符合GB50205-95《钢结构用扭剪型高强度螺栓技术条件》(GB3633-95),《钢结构用大六角头螺栓、大六角螺母、垫付圈形式尺寸及技术条件》(GB/P1228-123-91)规定。
3.3技术准备
与设计院、建设单位进行技术交底,技术文件会审。
对设计院提供的设计图纸进行生产图设计分解,审核。
编制质量标准及验收规范。
编制综合进度计划。
编制主、辅材料预算及采购计划。
编制生产工艺规程。
编制预组装技术方案。
编制包装、发运方案计划。
设计胎模具,并实施制造、安装、调试。
3.4制造主要构件工艺规程
施工详图
制孔
边缘加工
矫正和成形
放样、切割
材料检验
摩擦面处理
端部铣平
焊接及检验
组装
制作工艺
包装发运
工厂预拼装
钢构件验收
喷砂除锈、油漆编号
3.5材料
根据ISO9001质量管理体系及《质量手册》、《程序文件》的要求,从合格分供方名录中择优选择材料供应商,按采购计划签订采购合同。
对所进场材料应进行如下检查:
钢结构使用的钢材、焊接材料、涂装材料和紧固件等应具有质量证明书,必须符合设计要求和现场标准的规定。
进场的原材料,除必须有生产厂的出厂质量证明书外,并应按合同要求和有关现行标准在甲方、监理的见证下,进行现场见证取样、送样、检验和验收,做好检查记录,并向甲方和监理提供检验报告。
钢材必须按要求进行力学性能试验,其检验项目应根据钢材材质进行确定,对于B、C、D三级的钢材应按要求进行冲击试验。
焊条进厂后,应放置在干燥区域,注意防潮。
高强螺栓的形式和技术条件必须符合设计要求和有关规定,高强螺栓必须经试验确定扭矩系数或复验螺栓预拉力,当结果符合钢结构用高强螺栓的专门规定时方可使用。
3.6放样、号料
3.6.1.1熟悉施工图,并认真阅读技术要求及设计说明,并逐个核对图纸之间的尺寸和方向等。
特别应注意各部件之间的连接点,连接方式和尺寸是否一一对应。
发现有疑问之处,应与有关技术部门联系解决。
3.6.1.2准备好样板、样杆的材料,一般可采用薄钢板和小扁钢。
3.6.1.3放样所需的工具:
尺、石笔、粉线、划针、划规、铁皮剪。
放样应采用经过计量检定的钢尺,并将标定的偏差值计入量测尺寸。
尺寸划法应先量全长后分尺寸,不得分段丈量相加,避免偏差积累。
3.6.1.4号料前必须了解原材料的材质及规格,检查原材料的质量。
不同规格、不同材质的零件应分别号料,并依据先大后小的原则依次号料。
3.6.1.5样板、样杆上应用油漆写明工号、构件编号、规格、同时标注上孔直径、工作线、弯曲线等各种加工符号。
3.6.1.6放样和号料应预留收缩量(包括现场焊接收缩量)及切割、铣端等需要的加工余量。
铣端余量:
剪切后加工的一般每边加3-4mm,气割后加工的则每边加4-5mm。
切割余量:
自动气割割缝宽度为3mm,手工气割割缝宽度为4mm(与钢板厚度有关)。
3.6.1.7号料应使用经过检查合格的样板(样杆),避免直接用钢尺所造成的过大偏差或看错尺寸而引起的不必要的损失。
零件的尺寸有较高要求时,气割线要划双线控制或注明留割线。
号孔应使用与孔径相等的圆规规孔,并打上样冲作出标记,便于钻孔后检查孔位是否正确。
3.6.1.8放样和样板、样杆允许偏差如下表所示
放样和样板、样杆允许偏差(mm)
序号
项目
允许偏差
1
平行线距离和分段尺寸
±1.0mm
2
加工对角线差(L1)
±1.0mm
3
宽度、长度(B、L)
±1.0mm
4
孔距(A)
±1.0mm
5
加工样板角度(C)
±0.2°
3.6.1.8号料后允许偏差
号料后允许偏差表(mm)
序号
项目
允许偏差
1
零件外形尺寸
±1.0mm
2
孔距
±1.0mm
3.6.2切割
3.6.2.1下料划线以后的钢材,必须按其所需的形状和尺寸进行下料切割。
3.6.2.2气割前后对钢材、零件进行清理,以保证切割顺利进行,切割后零件应平整、清洁。
气割允许偏差以零件尺寸来检查测量数据,其允许偏差应符合标准的要求。
气割的允许偏差(mm)
序号
项目
允许偏差
1
零件的宽度、长度
±3.0mm
2
切割面平面度
0.05T,但不大于2.0mm
3
割纹深度
0.3mm
4
局部缺口深度
1.0mm
3.6.2.3机械剪切的零件,其钢板厚度不宜大于12.0mm,剪切面应平整。
碳素结构钢在环境温度低于-20℃低合金结构钢在环境温度低于-15℃时,不得进行剪切、冲孔。
机械剪切的允许偏差(mm)应符合下表的规定:
机械剪切的允许偏差(mm)
序号
项目
允许偏差
1
零件的宽度、长度
±3.0mm
2
边缘缺棱
1.0mm
3
型钢端部垂直度
2.0mm
3.6.3具体工艺措施
开工前选择两把符合要求的钢卷尺作为项目标准尺,一把用于制作,一把用于安装,使制作、安装过程中使用的所有尺均应定期(十个工作日)与之校验,不合格时需调换。
放样应充分考虑焊接切割、坡口、切头的收缩量。
放样用样板应定期(十个工作日)校验,因磨损或变形而不合格时应修复。
号料优先采用数控切割,条件不允许时采用半自动切割,采用双头半自动切割可有效控制热变形,筋板采用剪切下料,不允许采用平下切割。
钢板边沿10mm范围内因轧制原因材质不均,易产生缺陷,重要零件如梁、柱的翼板、腹板所用钢板边沿10mm应割去不用。
3.7矫正和成型
3.7.1规范要求
3.7.1.1碳素结构钢在环境温度低于-16℃、低合金结构钢在环境温度低于-12℃时不得进行冷矫正和冷弯曲。
碳素结构钢和低合金结构钢加热矫正时,加热温度不应超过900℃。
低合金结构在加热矫正后应自然冷却。
3.7.1.2冷矫正和冷弯曲的最小曲率半径和最大弯曲矢高宜符合GB50205-2001的规定。
3.7.1.3碳素结构钢和低合金结构钢在加热矫正时,加热温度应根据钢材性能选定,但不得超过900℃,低合金结构钢在加热矫正后应缓慢冷却。
3.7.1.4矫正后的钢材表面,不应有明显的凹面或损伤,划痕深度不得大于0.5mm,且钢材矫正后的允许偏差,应符合GB50205-2001的规定。
3.7.2具体工艺措施
材料采用平板机和压力矫正,一般不使用火焰矫正,以防材质晶相发生变化。
若要采用火焰矫正,要严格控制温度。
禁止使用大锤矫正。
矫正后表面凹面或划痕深度超过0.5mm时,应补焊再磨平。
3.8边缘加工
3.8.1气割或机械剪切的零件,需要进行边缘加工时,其刨削量不应小于2.0mm。
3.8.2焊接坡口加工宜采用自动切割、半自动切割、坡口机、刨边等方法进行。
3.8.3边缘加工一般采用铣、刨等方式加工。
边缘加工时应注意控制加工面的垂直度和表面粗糙度。
3.8.4边缘加工允许偏差见下表如示:
边缘加工允许偏差表(mm)
序号
项目
允许偏差
1
零件宽度、长度
±1.0mm
2
加工边直线度
L/3000,但不应大于2.0mm
3
相邻两边夹角
±6′
4
加工面垂直度
0.025t,且不应大于0.5mm
5
加工面粗糙度(B)
50μm
3.9制孔
3.9.1规范要求
A、B级螺栓孔(I类孔),应具有H12的精度,孔壁表面粗糙度Ra不应大于12.5μm。
其孔径的允许偏差应符合下表的要求
孔径的允许偏差(mm)
序号
螺栓公称直径、螺栓孔直径
螺栓公称直径允许偏差
螺栓孔直径允许偏差
1
10-18
0.00-
0.21
+0.18
0.00
2
18-30
0.00
-0.21
+0.21
0.00
3
30-50
0.00
0.25
+0.25
0.00
注:
AB级螺栓孔、H12精度,是根据现行国家标准《紧固件公差,螺栓、螺钉和螺母》和《公差与配合》的分级规定确定的。
Ra是根据现行国家标准《表面粗糙度参数及其数值》确定的。
C级螺栓孔(Ⅱ类孔),孔壁表面粗糙度Ra应不大于25μm,其允许偏差应符合下表规定。
C级螺栓孔表面粗糙度允许偏差(㎜)
序号
项目
允许偏差
1
直径
+1.0
0.0
2
圆度
2.0
3
垂直度
0.03t,且不应大于2.0
螺栓孔孔距的允许偏差符合下表的规定。
螺栓孔孔距的允许偏差(㎜)
序号
螺栓孔孔距范围
≤500
501-600
1201-3000
>3000
1
同一组内任意两孔间距离
±1.0
±1.5
2
相邻两组的端孔间距离
±1.5
±2.0
±2.5
±3.0
螺栓孔的允许偏差超过上述规定时,不得采用钢块填塞,可采用与母材材质相匹配的焊条补焊后重新制孔。
螺栓孔的分组应符合下列规定:
在节点中连接板与一根杆件相连的所有螺栓孔为一组:
对接接头在拼接板一侧的螺栓孔为一组;
在相邻节点或接头间的螺栓孔为一组,但不包括上述两款规定的螺栓孔;
受弯构件上的连续螺栓孔,每米长度范围内的螺栓孔为一组。
3.9.2具体工艺措施
制孔一般采用机械钻孔,但孔径大于50mm的地脚螺栓孔可用火焰切割。
焊接连接型的塔架,可在孔位置划出中心线,找出孔中心及孔直径。
在孔的四周打上(90度位置)打四只冲眼,可作钻孔后检查用。
孔中心的冲眼应大而深,作为钻头定心用。
找出中心后直接用钻床钻孔。
用高强螺栓连接的塔架,批量制孔采用钻模板,以提高制孔精度及制孔效率。
单件制孔采用配钻方式。
钻套一般由硬度较高的低合金钢板制成,但多次使用后应检查钻套的孔径和精度,如超出要求应停止使用,钻模的制作应根据图纸的尺寸分类制作。
并在模板上划出孔定位的中心线。
模板定位前,应在构件上划出孔定位中心线。
然后把模板中心线与构件中心线对齐,固定点焊死模板钻孔。
钻模板使用50次后,应校验钻套孔径及相对位置,超出标准要求时要采取措施修复。
优先采用摇臂钻,条件不允许时可采用磁力钻,但必须使用定位钻模。
3.10组装
3.10.0规范要求
组装前,工作人员必须熟悉构件施工图及有关的技术要求,并根据施工图要求复核其需要组装零件的质量。
组装前,零部件应经检查合格,连接接触面和沿焊缝边缘每边30-50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢、冰雪等应清除干净。
板材、型材的拼接,应在组装前进行,构件的组装应在部件组装、焊接、矫正后进行。
焊接连接组装的允许偏差应符合GB50205-2001的规定。
组装顺序应根据结构形式、焊接方法和焊接顺序等因素确定。
构件的隐蔽部位应焊接、涂装,并经检查合格后方可封闭;完全密闭的构件内表面可不涂装。
当采用夹具组装时,拆除夹具时不得损伤母材;对残留的焊疤应修磨平整。
顶紧接触面应有75%以上的面积紧贴,用0.3mms塞尺检查,其塞入面积应小于25%边缘间隙不应大于0.8mm。
3.10.2具体工艺措施
划线时,先确定总长,再分段划线,避免产生累积误差。
直角和矩形注意控制好对角线,不符合要求时立即调整。
有斜筋板时,注意筋板中心与轴线的交点不在钢板表面而在钢板剖面的中心。
H型钢装配采用如图示胎具。
胎具使用前及每二十个工作日后须用水准仪和钢丝矫正,保证其准确性。
组装时注意翼板与腹板的中心应一致,不能以翼板边沿为基准。
以下附H型钢组装示意图。
有孔筋板的组装以孔为装配基准而不以板边沿为基准,保证孔连接精度。
组装时按要求进行定位焊接,H大于800mm的H型钢要加临时固筋,防止工件倒运时变形。
3.11焊接
3.11.1规范要求
对其首次采用的钢板、焊接材料、焊接方法、焊后热处理等,应进行焊接工艺评定,并根据评定报告确定焊接工艺。
焊接工艺评定按国家现行的《建筑钢结构焊接规程》和《钢制压力容器焊接工艺评定》的规定进行。
焊工经过考试并取得合格证后方可从事焊接工作。
合格证注明施焊条件、有效期限。
焊工停焊时间超过6个月,重新考核。
焊接时,不得使用药皮或焊芯生锈的焊条和受潮结块的焊剂及熔烧过的渣壳。
焊丝在使用前清除油污、铁锈。
焊条、焊剂,使用前应按产品说明书规定的烘焙时间和温度进行烘焙。
保护气体的纯度应符合焊接工艺评定的要求。
低氢型焊条经烘焙后应放入保温筒内,随用随取。
施焊前,焊工应复查焊件接头质量和焊区的处理情况。
当不符合要求时,经修整合格后方可施焊。
对接接头、T形接头、角接接头、十字接头等对接焊缝及对接和角接组合焊缝,应在焊缝的两端设置引弧和引出板,并修磨平整,不得用锤击落。
焊接时,焊工应遵守焊接工艺,不得自由施焊及在焊道外的母材上引弧。
角焊缝转角宜连续角施焊,起落弧点距焊缝端部宜大于100mm;角焊缝端部宜大于100mm,弧坑填满