0420烟囱钛钢内筒施工工法secretWord格式文档下载.docx
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5.1.6 防腐绝热施工工艺流程
图5.1.6 防腐绝热施工工艺流程图
5.2 操作要点
5.2.1施工准备
1由专业责任工程师会同设计、监理、业主及其他专业工程师进行图纸审查，先行确认图纸的准确性。
2根据进场钢板的尺寸绘制筒体钢板的排版图，确定各节的高度和顶升重量。
3计算气顶所需压强，列出表格，根据所需最高压强按压力容器设计标准（GB150-98）进行计算，确定上封头的厚度、形式和固定的位置。
4编制施工组织设计和有关技术文件，并履行审核、批准程序。
5组织有关人员进行焊接工艺评定，确定焊材的型号、规格和焊接方法、工艺。
6根据现场坐标、高程利用经纬仪等测量仪器确定烟囱顶部东－西和南－北轴线。
7根据设计文件对基础进行验收，确保砼烟囱的垂直度、偏心度、椭圆度应符合设计要求。
同时要测量底座基础的标高、地脚螺栓孔的深度、垂直度和位置应符合设计规范要求。
5.2.2 气顶压力计算及校核
1气顶压力须满足下列公式：
F1=Q1（5.2.2-1）
式中F1＝A×
P1，其中A－钢内筒截面积（m2），A＝3.14×
R2；
P1－气顶压力（Mpa）；
R－内筒半径（M）；
Q1＝筒体本体重量+上封头重量（T）。
则：
气顶压力P1＝Q1/A（Mpa）。
2按照钢制压力容器国家标准（GB150-98），筒体材料许用应力应满足下列公式：
σ=P（D1+δ）/2δ≤[δ]Φ（5.2.2-2）
式中σ—设计温度下的计算应力（MPa）；
P—设计压力（MPa）；
D1—钢内筒直径（mm）；
δ—钢内筒壁有效厚度（取最小厚度mm）；
[δ]—设计温度下材料的许用应力（MPa）；
Φ—焊缝系数，一般取Φ=0.9；
计算并比较σ和[σ]Φ；
若σ＜[σ]Φ，最薄筒段的所受应力满足筒体安全要求，则证明方案可行。
5.2.3措施性装置的设计和制作安装
1支撑梁及滑轮组安装
1）支撑梁主要用于升降平台、牵引内筒时滑轮组的起吊支撑点，一般支撑梁由32c＃左右工字钢做成，跨度约6米，必须根据其承重量及1.5的安全系数进行校验强度。
2）利用建翻模施工平台和起吊机具将支撑梁及滑轮组先吊放在顶层工作平台上，再以烟囱翻模平台为安装平台进行组装。
焊固在砼烟囱筒首的预埋件上，而后再安装滑轮组、钢丝绳。
2顶升工作平台制作安装
1）由于烟囱内筒标高12米以下为钢筋砼结构，在12米标高处砼内筒顶搭设5层作业平台，分别进行材料转运及组对、点焊、焊接、焊保温钉、保温作业，每层间距2.2米。
2）先搭脚手架，用卷扬机把材料吊上平台，用16#工字钢在内筒高12米处的外径焊接24根作为主梁，用φ108钢管打45度打斜撑，用角钢L50×
5作为辅梁焊2圈，并焊加强筋。
上铺厚度为6mm的花纹钢板，四周用钢管φ32焊成保护栏，并加围安全网。
3）平台制作完成后，另在组对平台上安装1台约2T的卷扬机，以备后用。
图5.2.3-112米标高处砼内筒顶
图5.2.3-2流水作业平台
3升降平台制作安装和使用
1）升降平台主要用于平台扶梯的安装，一般为网式反撑活动钢平台，分为两层，上层安放机具及待装工件。
2）用卷扬机把材料吊上12米平台，用2根角钢L125×
10对焊成截面为“T”形作为主梁，拼焊成井字架，分上下两层（距离900mm）中间用直撑、斜撑连接。
四角焊上厚度为6mm的花纹钢板，再在上层铺上木板，周边焊保护栏。
由于混凝土筒上小下大，故平台应在适合的空间范围内作径向变幅。
平台最大自重限制在3～4t为宜，以增加其平衡稳定。
3）其通过滑轮组、支承梁、钢丝绳、卷扬机能从12～205米上、下垂直升降移动。
升降过程中还有四根带有自锁机构的钢丝绳起保险和导向作用，当升降平台上升到设计标高后，还有四台3T的倒链悬挂钢丝绳用以定位和微调。
单台卷扬机及钢丝绳应确保5倍以上的安全系数，同时升降平台底部及周围都是全封闭式安全网围护。
4）在制作升降平台期间，利用12米平台上的卷扬机起吊、定位安装钢爬梯立柱，并组焊钢爬梯。
4压缩空气系统：
气源装置由空压机、储气罐、空气管线及控制阀门组成。
空压机要求一用一备共二台，一般工作压力0.7MPa，流量6m3／min，储气罐为10m3即能满足要求,图5.2.3-3升降平台示意
保证为顶升提供稳定可靠的气源。
供气管路排放观察都是一用一备双套。
5导向装置安装：
导向装置主要解决内筒在顶升过程中因重心不稳、产生偏差进而出现歪斜的现象。
主要由导轮和导轮架组成,一般导轮由φ300橡胶轮胎做成，位置略大于钢内筒外径（约5mm）。
导轮径向位置通过丝杆调节。
分别设置在活塞头和40米止晃平台层,每层四个均布，方向和止晃点一致。
考虑到烟囱加劲肋施工方便，在40米止晃平台上组焊烟囱加强肋、加强圈。
图5.2.3-4气顶压缩空气系统图
图5.2.3-5压缩空气系统
图5.2.3-6导向装置
6活塞装置的设计及安装
1）本技术顶升内筒的活塞装置安装固定在12米工作平台上，主要由活塞头、活塞杆、密封装置和支撑机构等组成。
图5.2.3-7活塞装置示意
2）活塞头:
外径略小于内筒内径，高度约14米，主要为钢圆筒式结构，经设计计算其强度能够满足内筒压力而不致变形。
活塞头总承重能力约580吨。
3）密封装置:
是保证气顶成功的关键设备，其同活塞头实际为一整体结构，即迷宫式密封加上耐磨橡胶圈。
所用材料与结构耐磨性和密封性必须符合要求，由我单位与专业厂商共同研制，其密封环头部制作椭圆度控制在5mm内，周长误差控制在3mm内，密封圈安装平台（即活塞头）应垂直，其偏差不应大于3mm，密封圈外边波纹度不大于2mm。
4）活塞杆及其支承结构:
活塞杆实质是支撑活塞头，并提供足够的空间满足在活塞头以下进行内筒组对、调整和内外焊接的要求。
活塞杆坐落在12米平台的两个立柱上。
经验算其强度满足承载要求。
一般钢圆筒活塞杆详细设计应由设计认可。
5）封头:
一般做成圆锥状，并在锥头内部加焊φ500密封板，锥头外部焊接吊环，用于卷扬机导向及牵引提升。
封头与钢内筒上下节对接处通过法兰环过渡焊接联接，改善受力性能，同时便于拆卸。
封头的受力及强度需设计及校核。
6）制作安装：
活塞制作安装在止晃平台制作安装完毕后进行，用卷扬机把材料通过烟道口垂直吊至工作平台（12米）上，再用单轨吊将材料水平移至钢内筒组焊施工
处，采用倒装法将活塞头和活塞杆焊好，把封头散片吊至活塞头上部，用吊装法组装钢内筒，使之高度超过活塞头，焊工通过梯子爬上活塞头组焊封头。
图5.2.3-8密封装置图5.2.3-9封头
5.2.4止晃平台制作安装
1钢内筒施工前先进行止晃平台制作安装（止晃点在内筒完成后安装）。
2按照由上而下顺序利用升降平台进行安装，安装前可根据安装特点在地面组对成小拼单元，以减少空中作业量。
3先把升降平台与两只吊笼连接牢固，利用2台卷扬机通过井字架上的4根1.5米16号槽钢作起吊点,将设备和操作工随升降平台吊至预装高度，再用四台3T的倒链悬挂钢丝绳将平台对称固定，将升降平台与烟囱砼筒壁连接牢固以免晃动。
4松下吊笼，将地面预拼装好的止晃平台单元吊放到固定的升降操作平台上层，然后进行止晃平台安装组焊。
同时将同层的烟囱内直爬钢梯安装好，并将每层止晃平台的止晃构件安放在同层平台上，待钢内筒安装完成后安装。
5平台定位要准确，测量校核无误后进行导向位置的安装。
图5.2.4止晃平台
5.2.5升降平台的拆除
在止晃平台安装完毕后，将升降平台降至12米平台上，解体拆除。
5.2.6 地脚螺栓及底板安装
1地脚螺栓安装：
清理好栓孔，将加工好的地脚螺栓临时固定，复测标高、垂直度均合格后用设计的高强度无收缩浆料进行灌浆到一定高度。
2钢内筒底板安装：
地脚螺栓首次灌浆后，将制作好的法兰底座进行临时安装完全定位，支模进行二次灌浆。
待浆干后，将法兰底座按地脚螺栓定位，并拧紧螺帽，转入钢内筒的组对焊接。
5.2.7钛钢板放样、下料
1材料验收
材料进场后应由材料部门进行验收合格后方能使用。
主要材料必须附有合格证和材质证明文件并与材料上的标记相一致。
2样板制作
样板由具有一定刚度的材料制作，但不能太重。
一般用δ1～1.5白铁皮制作。
样板应经过检验符合规范要求后才能使用。
3放样下料
内筒的下料必须在施工前绘制排版图，排版图应综合考虑焊缝的位置、焊缝之间的距离、焊缝同加劲肋之间的距离等因素，尽量全部满足设计文件的要求。
内筒材料即钛钢复合板一般允许偏差见下表：
测量项目
允许偏差（mm）
板宽
±
1
直线度
≤2
板长
1.5
坡口
45°
5°
对角线
下料后必须有班组检查员复核并做下料记录表，在钢板的角端用钢印和油漆作出位号标号。
连接板必须按照实物进行1：
1放样下料。
5.2.8钛钢板卷制
1机具准备
1）内筒卷制使用三辊轴压式卷板机，卷板机规格应满足需要（一般2200＊20），为了制作方便，卷板机布置在操作坑内，坑四壁用机砖砌成，水泥砂浆抹面，坑底设置集水坑，放置φ50污水泵，防止坑内集水。
2）构件的吊装采用5吨龙门吊，在吊装倒位过程中应应采取措施保护材料表面免受伤害。
2胎具制作：
由于三辊卷板机不能对板头进行有效的卷压从而形成所需的弧度，必须使用胎具对板头进行压头。
胎具采用δ22钢板按照所需弧度在卷板机上压制而成。
3压头卷圆
1）利用三棍卷板机进行压头和卷圆，卷制成弦长1.5的内卡样板检查曲率，其间隙应为≤3mm。
2）钛板必须防止污染，卷制时应采用有效措施以防损坏，比如采用牛皮纸或橡胶板进行隔离。
3）卷制后应按位号依次立式安放，便于除锈刷漆及以后安装吊运。
5.2.9钛钢板转运、组对
1将气顶用的措施材料运进钢内筒基础上，依次安装活塞杆、活塞头并将拼好的封头放在活塞上，安装好进、排气管线及控制阀门。
2运输及组对：
防腐好的内筒单片钛钢板通过5t行车吊运至烟囱门口处预设轨道下，再用2t单轨吊通过轨道运进烟囱内预定位置，进行拼节组对。
5.2.10钢筒体顶端常规吊装
钢筒体顶端段的吊装，是利用前述的支撑梁及40吨滑轮组，从上而下逐节拼装组对焊接至14米，检查14米段的钢内筒的垂直度、定位尺寸、偏心度并调整到合格尺寸后，再准确定位安装活塞在设计位置，最后在设计位置安装封头。
将活塞筒内无用的物件全部经底板的临时人孔清除打扫干净，并将吊装用的滑轮组拆移到封头顶部，做牵引气顶用。
5.2.11钢内筒气顶顶升
1把后续节的弧形筒片运入，以四片为一节，将它们合围在初始顶端段的外圈，把相邻筒片间的四条纵缝中的三条施焊完毕，留下最后一条纵缝，在此间距的两侧适当位置上分别焊上两对钢板制的素具眼板，用两只5t的手拉葫芦把相邻的二板收紧。
2开动空压机，使贮气罐内充气并达到该罐所许可达到的气压。
3检查筒体的周围，清除可能影响其顶升的障碍物。
4打开通向筒体的进气阀，在严密的监视与控制下，使顶端段徐徐上升。
5当顶端段顶升到高度已超过合围在外圈的后续筒片上约50～200mm时，关上进气阀，稳定住顶端段的位置。
6把两只手拉葫芦同步收紧，使后续筒节的最后一长纵缝靠拢，并组对焊固，拆除手拉葫芦，割去素具眼板，打磨光滑。
7徐徐打开排气阀，使顶端段缓缓下降，使它与后续节相靠拢，最后组焊二者的对接环缝。
8根据设计要求对焊缝进行检验
9重复1～8的过程，使第2个后续节接上。
由于已组装筒段的接长而使筒体自重增加，气顶所需气体压强也逐步提高，当储气罐压力无法满足此压强时，再用空压机增压，通常只开动一台空压机，第二台为备用；
10当后续筒节逐节组焊上升到设计的筒体高度时，气顶结束。
5.2.12钢内筒焊接
1焊接施工条件
1）焊接工艺评定已制订。
2）施工前由技术人员依照本作业指导书向全体焊接人员进行技术交底，明确本项目的焊接技术要求和验收标准。
3）焊接材料合格证件齐全，已报审。
4）焊接机具完好，检查计量仪器具的标定，并在有效期内，检查安全设施符合施工要求。
5）钛材焊接为独立区域，搭设一独立钛材施工棚,确保施焊环境洁净、无烟尘。
2焊前准备
1）焊前仔细清理焊口，基板坡口表面及坡口内外每侧10-15mm范围的油、漆、锈、水渍等污物必须清理干净，并打磨至露出金属光泽；
钛材焊接前，焊接坡口及两侧25mm内用机械方法除去表面氧化膜，施焊前用丙酮或乙醇清洗脱脂。
2）基板对接坡口应内壁齐平，错口值不应超过壁厚的10%且不大于1mm。
3）为了避免先后施焊的影响，焊缝间相互关系尺寸应符合下图要求。
4）焊接组装的待焊工件应垫制牢固，以防止在焊接过程中产生变形或附加应力
3焊接注意事项
1）钛钢复合板焊接基板时,在碳钢板面焊接须在背面加衬垫,在钛板面焊接时在焊道两侧约5cm用可防火耐高温的材料铺设,防止焊接飞溅碰到钛板面，根部焊道完成后反面清根。
2）环焊缝必须在该焊缝上下两侧的纵焊缝全部完成后进行。
焊接环焊缝时2名焊工保持位置对称，采取分段跳焊法每段长度为400mm，各焊工要求步调一致，方向一致。
各层焊缝的接头应相互错开。
3）复合钢板纵、环缝焊接及吊点环梁施工焊接时应控制层间温过度不超过400OC。
钛焊接采用钨极氩弧焊。
4）钛材定位焊接，应清除表面氧化色（只允许银白色和金黄色）。
在钛板层不得焊接临时固定件。
一条焊缝应一次焊完。
5）钛贴条组对时严格控制间隙。
钛板与钛贴条焊缝两侧清理干净。
钛贴条点焊时焊点尽量小，焊接环境应做到无尘、防风。
焊接温度控制在5℃以上。
4焊接质量要求及检验
1）碳钢焊缝的检验及返修：
碳钢焊缝外观检验，按《钢结构工程施工及验收规范》GB-50205中二级焊缝检验，焊缝成型良好，焊缝过渡圆滑，焊波均匀，焊缝宽度匀直；
焊缝表面不允许有裂纹、气孔、夹渣、未融合等缺陷，咬边深度小于0.5mm，连续长度≤100mm，且不大于焊缝全长的10%；
焊角高度应满足图纸设计要求，对接缝要求全熔透，焊缝余高允许偏差1.5±
1.0mm焊缝凹面值≤0.5mm，焊缝错边不超过1mm；
2）钛焊缝的检验：
钛材焊缝表面咬边不应超过板厚8%，连续长度不对于100mm，焊缝两侧咬边的总长不应大于焊缝长度的10%；
钛焊缝和热影响区在焊接完工后颜色应为银白色或金黄色（致密）；
焊缝同一部位返修不宜超过两次，如超过两次返修前应经制造单位技术部门批准，返修次数部位和返修情况应记入质量记录中。
3）不锈钢焊缝的检验：
焊缝成型良好过渡圆滑，焊波均匀，焊宽匀直，焊缝表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣等缺陷。
5.2.13加劲肋、止晃点安装
1加劲肋安装
1）在40米平台以下，由于导向装置的限位，暂时不能安装加劲肋。
当内筒顶升超过40米平台后，即可安装焊接加劲肋。
构件的运输由活动平台完成。
2）加劲肋的制作用三辊卷板机完成。
槽钢和工字钢压头后可直接卷制，角钢则需要成对焊接在一起然后卷制。
2止晃点安装：
内筒就位调正后，拆除导向装置，在每层平台上进行止晃点的安装。
止晃点的各项数据应严格按照设计文件调整。
图5.2.12-1钛贴条焊接图图5.2.12-2钢内筒纵横缝错边要求
图5.2.13保温
5.2.14气顶装置、支撑梁拆除
1气顶装置拆除：
钢内筒组对焊接完工后，焊工通过烟道口将圆筒状活塞杆割一个洞，由活塞杆内壁爬梯爬至活塞头上部，将活塞头、活塞杆割成碎片用葫芦吊至活塞杆底部的木板上。
钢内筒筒首封头拆除，则由操作工利用爬梯爬至筒首，将封头割成碎片用地面卷扬机及筒顶的横梁为吊点吊放到活塞底部。
全部碎片由单轨吊卷扬机输送至地面。
2支撑梁可以利用搭设扒杆拆除。
5.2.15导流板安装
根据设计下料、放样，吊运至工作平台经烟道进口进入内筒焊接、组拼。
5.2.16防腐保温
1卷制完的圆弧板存放场地按照设计要求进行外防腐处理，一般刷耐高温涂料，总厚度80微米左右，待油漆层干透后，运进烟囱内组装、焊接、顶升。
钢内筒内侧导流板以下筒壁部分的油漆同钢内筒外侧面。
2外保温一般采用超细玻璃棉保温隔热层，与筒身制作安装同步进行，以降低施工难度，确保施工质量，应注意采取措施以免碰、损。
5.2.17工作平台拆除
1利用40米平台作为起吊支点，制作移动平台，割断保护栏，再依次卸下底板、辅梁、斜撑和主梁。
用卷扬机吊下钢材。
5.2.18施工过程监测
1烟囱基础沉降观测：
烟囱基础设有沉降观测点，在烟囱内、外筒施工阶段，按规定要进行多次沉降观测，发现异常应分析原因。
2提升支承平台变形观测及节点检查：
在顶升过程中，对支撑梁设置了变形观测点，用水平仪定期进行观测，验证钢梁挠度弹性恢复情况。
3导向装置和内筒中心度检查
在顶升过程中应对导向装置和内筒中心度进行严密监控，尤其通过各层平台时，都必须进行检查，重量增加达到一定的重量以后，也必须增加检查频次，发现异常情况应立即采取临时安全措施，分析原因，确认排除故障后方可继续提升。
4压缩空气系统运行监测：
运行操作人员负责压缩空气系统运行的日常监测。
5卷板弧度控制措施
使用三辊卷板机，由于不能有效对板头进行卷压，有可能使构件卷制后在接头处弧度达不到设计要求。
因此在卷制前，必须制作相应弧度的胎具。
制作胎具用的钢板应大于2倍被卷钢板，使用胎具预先将每块钢板两端压头，然后进行卷制，即可保证整圆弧度一致，达到设计要求。
6内筒顶升垂直度的控制
1）保证每圈内筒在组对时间隙一致，不会出现两面不平行的情况。
2）14米以上40米以下的内筒顶升，其垂直度主要依靠卷扬机牵引封头，同时在筒体密封头部与第一层平台之间按对角方向斜拉布置四个倒链，一旦顶升过程发生倾斜可以通过收拉对应方向的倒链从而将筒体垂直度校正过来。
3）筒体超过40米，其垂直度主要依靠导向装置进行导引和纠正，同时在筒体底部与12米平台之间也按对角方向斜拉布置四个倒链，对筒体的倾斜及偏移进行校正。
4）筒体超过65米，由于两层导向装置的限位，内筒基本上不会再倾斜，同时，仍可以通过底部的四个倒链进行限位和纠偏。
7超顶事故的预防和控制：
由于存在摩擦，筒内气压可能超过自重所需压力太多而上升过快而失去控制。
对此的控制办法即是采用底部布置的四个倒链来进行限位，并且
在每层组对焊接完毕后均要在内侧焊接3～4个限位钢板，使内筒不致上升太快失去控制而脱离密封底座。
8焊接质量的控制
1）合理组织焊接顺序，施焊时按照先焊纵缝，后焊环缝；
先焊外缝，后焊内缝的顺序施工。
2）保证正面焊接质量，控制线能量在要求范围之内,反面清根深度适中以及环缝用卡具防止角变形。
6材料与设备
6.0.1材料与设备
主要材料与设备表
序号
材料名称
参考规格
参考数量
用途
备注
空缩系统
6m3,0.7MPa
1套
顶升内筒
空压机一备一用
2
氩弧焊机
200－400型
3台
焊钛膜用
3
交直流焊机
400型
10台
焊接碳钢板
4
气割工具
6套
5
单轨吊
2T
2台
水平运输
6
龙门吊
5T
1台
现场配置
7
配电柜
5个
8
钢丝绳
φ14-φ18
4500m
吊装用
9
φ40
300m
吊装捆扎用
10
汽车吊
20T
1辆
制作场用
11
五芯电缆
16-50m㎡
600米
总控制电源
12
卷扬机单筒
吊装、保温用
13
10T
14
卷扬机双筒
15
滑轮
2×
4台
16
1×
30个
吊装转向用
17
导
升级会员 