壓力容器設(shè)備中工裝的應(yīng)用

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摘要：隨著壓力容器設(shè)計(jì)技術(shù)的高速發(fā)展，目前已經(jīng)生產(chǎn)制造出具有良好的耐腐蝕、耐高溫、耐低溫、綜合力學(xué)性能突出以及工藝性能良好的壓力容器。而且壓力容器規(guī)格也越來(lái)越呈現(xiàn)大型化、重量化，在制造過(guò)程中一些輔助工裝經(jīng)常能減少制造工作量、保證制造過(guò)程安全性。介紹了壓力容器制造過(guò)程中所經(jīng)常使用輔助工裝，通過(guò)這些工裝的合理使用減少制造過(guò)程中的一些困難，也能保證制造質(zhì)量，提高制造、運(yùn)輸效率。同時(shí)這些工裝也是安全的保證，合理的控制好每一個(gè)制造環(huán)節(jié)從而保證壓力容器的制造質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：工裝；壓力容器；防護(hù)

在壓力容器制造過(guò)程中，工裝使用比較廣泛，壓力容器部件的吊運(yùn)、預(yù)熱、運(yùn)輸、檢查、支撐、裝配等都離不開(kāi)工裝的輔助。工裝使用的安全性、合理性對(duì)壓力容器生產(chǎn)制造、運(yùn)輸過(guò)程起著舉足輕重的作用。目前所使用工裝主要有用于大型筒體防變形以及筒體開(kāi)孔使用的特殊支撐、基礎(chǔ)模板制造使用的工裝、厚壁筒體及接管焊接前預(yù)熱工裝、板料翻板工裝、筒體起吊運(yùn)輸及翻轉(zhuǎn)工裝、直線度和橢圓度檢查工裝、發(fā)貨用的發(fā)貨工裝、設(shè)備整體起吊用的設(shè)備吊耳。這些工裝的設(shè)計(jì)、制造并無(wú)現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)可依，都是根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要自行設(shè)計(jì)制造的，除設(shè)備吊耳有現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)之外其他都沒(méi)有，而且吊耳標(biāo)準(zhǔn)若按照《化工設(shè)備吊耳及工程技術(shù)要求》（HG/T21574—2008）[1]則會(huì)比較局限，如該標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有提供公稱吊重超過(guò)10t的TP型吊耳，所以對(duì)于大噸位的工裝吊耳，一般都是進(jìn)行量身自行設(shè)計(jì)，來(lái)保證吊運(yùn)的安全性。本文根據(jù)制造廠的實(shí)際情況介紹幾種在壓力容器生產(chǎn)制造中常用的工裝，并詳細(xì)介紹每種工裝的用途、適用范圍，同時(shí)結(jié)合以往的制造方式介紹該工裝的優(yōu)越性，通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)使用，證明所提工裝的合理性和實(shí)用性。

1特殊支撐

1.1筒體及裙座使用支撐

該支撐主要用在大型超限設(shè)備筒體卷制、焊接、校圓完畢后防止筒體變形，在筒節(jié)邊緣及內(nèi)部打防變形支撐（包括一字型、十字型、米字型）。該支撐也適用于現(xiàn)場(chǎng)制造需要從制造廠分段發(fā)往現(xiàn)場(chǎng)，在發(fā)往現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸過(guò)程中為防止變形采用打支撐的方式。在起吊轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中為防止筒體由于本身自重加上吊具牽引力產(chǎn)生的變形，需要打支撐。筒節(jié)之間組對(duì)過(guò)程中，由于筒體直徑很大，容器外壁很薄，將筒體分段放置在滾輪架上時(shí)，通過(guò)滾輪架的轉(zhuǎn)動(dòng)加上筒體自重筒體已變形，在焊接組對(duì)過(guò)程中無(wú)法保證直線度，這個(gè)過(guò)程也需要筒體內(nèi)部打支撐，如圖1所示。

1.2筒體開(kāi)孔使用支撐

對(duì)于大型薄壁容器來(lái)說(shuō)，往往需要在筒體上開(kāi)大量的接管孔，尤其是塔器生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，內(nèi)件安裝較多、接管也多，筒體上需要開(kāi)制大量接管孔，而設(shè)備本身直徑較大，壁厚較薄，在用切割機(jī)氣割孔的同時(shí)已經(jīng)有微小的變形，開(kāi)完孔后組裝接管時(shí)，由于接管自身重量較大，在進(jìn)行接管和筒體焊接的同時(shí)，筒體上開(kāi)孔處局部溫度過(guò)高，無(wú)法承載接管的重量，導(dǎo)致接管在筒體開(kāi)孔處發(fā)生坍塌、內(nèi)陷，影響安裝尺寸。這時(shí)就需要在接管開(kāi)孔邊緣處打支撐防止開(kāi)孔及組裝接管過(guò)程中變形，如圖2所示。

2厚壁筒體環(huán)形預(yù)熱工裝

對(duì)于厚壁壓力容器為了保證焊接性能，在焊接前需要對(duì)焊接坡口進(jìn)行預(yù)熱，坡口達(dá)到一定溫度才能進(jìn)行焊接，以及在焊接過(guò)程中需要邊焊接邊保溫，預(yù)熱工裝的作用將非常重要，如果預(yù)熱效果不好或者不預(yù)熱將會(huì)導(dǎo)致焊縫質(zhì)量不合格甚至脆性鋼會(huì)導(dǎo)致焊縫周圍炸裂。對(duì)于厚壁筒體為了防止焊接過(guò)程裂紋產(chǎn)生，在進(jìn)行基層焊接之前對(duì)筒體進(jìn)行預(yù)熱，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，根據(jù)實(shí)際需要制作筒體焊縫預(yù)熱工裝，如圖3所示。壓力容器預(yù)熱工裝包括：進(jìn)氣管、加熱管、燒嘴、連接管、支架。上述部件焊接連接，根據(jù)所預(yù)熱部位高度對(duì)支架進(jìn)行調(diào)整，使用時(shí)，首先將加熱管根據(jù)筒體直徑大小進(jìn)行煒彎，加熱管兩端封閉，在連接燒嘴的部位上鉆孔用于給燒嘴輸送天然氣，燒嘴與筒體外表面距離20~30mm，整個(gè)工裝根據(jù)焊縫寬度和筒體直徑確定預(yù)熱范圍及工裝支架的高度，確定好焊縫預(yù)熱范圍進(jìn)而確定連接管長(zhǎng)度，進(jìn)氣管與連接管相連進(jìn)氣進(jìn)而將天然氣傳遞到加熱管，為了增大預(yù)熱范圍及加熱速度，在燒嘴中部?jī)蓚?cè)開(kāi)孔，最后將所有部件焊接連接，將整個(gè)工裝焊接固定在焊縫預(yù)熱處正下方，所述工裝根據(jù)預(yù)熱部位可進(jìn)行改進(jìn)使用，對(duì)于接管預(yù)熱將加熱管連成整圈，提高預(yù)熱效率。如若工作量較大，可一次制造多個(gè)加熱管同時(shí)使用，以提高生產(chǎn)效率。

3卡子轉(zhuǎn)運(yùn)、翻轉(zhuǎn)工裝

壓力容器的生產(chǎn)制造中，筒體起吊、轉(zhuǎn)運(yùn)、翻轉(zhuǎn)是必不可少的程序。之前所使用的筒體轉(zhuǎn)運(yùn)、翻轉(zhuǎn)工裝一般由鋼絲繩或者普通卡子使用吊車直接通過(guò)吊鉤連接鋼絲繩或者卡子起吊，對(duì)于重量大的筒節(jié)，鋼絲繩的承受載荷有限，疲勞、磨損程度不確定，對(duì)鋼絲繩起吊能力無(wú)法判斷，可能導(dǎo)致鋼絲繩超出所承載的范圍，鋼絲繩斷裂筒體滑落；另外，卡子對(duì)筒體的卡力度不夠，可能導(dǎo)致筒體滑落，造成安全事故，也不好防護(hù)。我廠根據(jù)筒體轉(zhuǎn)運(yùn)長(zhǎng)度及起吊高度制造一種通過(guò)吊車起吊，連接動(dòng)滑輪增加卡子對(duì)筒體卡力度的起吊吊具，克服鋼絲繩和普通卡子在起吊中無(wú)法估量吊具承重的缺陷，改善了筒體起吊、翻轉(zhuǎn)工裝性能，操作安全、可靠，提高制造效率，降低成本。該裝置結(jié)構(gòu)通用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，易于移動(dòng)，方便耐用。如圖4所示，1與2采用螺栓連接，吊具A、B之間通過(guò)鋼絲繩與動(dòng)滑輪連接，在1和2的內(nèi)側(cè)面上堆焊鋸齒臺(tái)，鋸齒臺(tái)的高度為3~5mm，作用是為了增大1、2與筒體內(nèi)、外壁的摩擦力。通過(guò)天車連接滑輪和鋼絲繩，將起吊力通過(guò)滑輪和鋼絲繩傳遞到筒體內(nèi)壁卡子上增大卡子對(duì)筒體的卡緊力。所述模具配合使用，將吊具卡在筒體壁上進(jìn)行吊裝和翻轉(zhuǎn)。

4塔盤支撐圈安裝、檢查工裝

壓力容器的生產(chǎn)制造中，塔盤支撐圈的安裝是必不可少的，而且安裝精度直接決定設(shè)備能否正常投入生產(chǎn)。之前塔盤支撐圈及內(nèi)件安裝都是鉚工師傅靠整體劃線，然后每一件再劃線來(lái)確定安裝位置，由于是人為操作，誤差較大，效率低，精度不高，而且費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。我廠經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐設(shè)計(jì)制造一種塔盤支撐圈安裝工裝，克服人工操作帶來(lái)的不足，改善塔盤支撐圈及內(nèi)件安裝精度，提高制造效率，降低成本。該工裝結(jié)構(gòu)通用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，易于移動(dòng)，方便耐用。如圖5所示，塔盤支撐圈安裝精度定位、可調(diào)式工裝使用時(shí)，首先測(cè)量所安裝的塔盤支撐圈及內(nèi)件的尺寸，根據(jù)塔盤支撐圈及內(nèi)件的尺寸先確定好1和2的長(zhǎng)度。如果該設(shè)備直徑較小，所需塔盤支撐圈及內(nèi)件尺寸規(guī)格也小，可以直接使用1和2進(jìn)行劃線安裝。如果設(shè)備直徑較大可在2上鉆孔連接3進(jìn)行安裝，使其安裝精度達(dá)到圖紙及技術(shù)要求。如若是壓力容器變徑設(shè)備，可同時(shí)制作多個(gè)同規(guī)格的模1和模2，只需更換模3的尺寸就可以對(duì)另一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行劃線安裝，以提高生產(chǎn)效率。

5設(shè)備整體直線度檢查工裝

直線度是壓力容器生產(chǎn)制造中以及制造完畢后都必須要保證的。壓力容器生產(chǎn)完畢后直線度控制不合適將會(huì)導(dǎo)致該設(shè)備可能無(wú)法投入使用。而且對(duì)于壓力容器規(guī)格較大，使用其他設(shè)備檢查不方便，人工測(cè)量精度不高，所以使用一種整體工裝將會(huì)實(shí)現(xiàn)高效、快速檢查。所述塔器整體直線度檢查工裝，其結(jié)構(gòu)包括：一對(duì)角鋼、一根細(xì)鋼絲、數(shù)根細(xì)線加吊墜；將等長(zhǎng)角鋼焊接在上下封頭中心接管上，細(xì)鋼絲固定在兩根角鋼同一位置。一對(duì)角鋼長(zhǎng)度必須一樣并且角鋼邊緣在接管中心上，細(xì)鋼絲在角鋼上固定的位置也一樣并且繃緊，將數(shù)根細(xì)線從筒體同一方位自然垂下，檢查細(xì)線與細(xì)鋼絲間的距離來(lái)判別直線度是否合理，如圖6所示。

6結(jié)論

1）工裝在壓力容器生產(chǎn)制造中起著非常重要的作用，往往對(duì)于大型超限設(shè)備經(jīng)常需要借助工裝來(lái)進(jìn)行安裝和檢查，合理地使用工裝對(duì)提高制造效率、加快生產(chǎn)進(jìn)度具有重要的意義。2）上述工作在具體生產(chǎn)制造中完全符合標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)協(xié)議要求，所以上述工裝是可行的。

參考文獻(xiàn)：

［1］HG/T21574—2008，化工設(shè)備吊耳及工程技術(shù)要求[S]．

［2］GB150—2011，壓力容器[S]．

［3］GB713—2014，鍋爐和壓力容器用鋼板[S]．

作者：白崇暉 白崇陽(yáng) 張正棠 單位：中國(guó)石化銷售股份有限公司甘肅石油分公司