大型空分冷箱保護(hù)性拆遷施工技術(shù)

趙世元 羅德鵬 楊春宇

中國化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司 湖北襄陽 441100

2019 年中國化學(xué)工程第六建設(shè)有限公司（以下簡稱六化建）承建了山東省某空分拆遷項(xiàng)目2×42000Nm3/ h冷箱保護(hù)性拆遷項(xiàng)目。由于冷箱高度高、危險(xiǎn)性大、拆解量多，冷箱內(nèi)部塔器需空中切割拆除，并且拆除的所有設(shè)備、管道、鋼結(jié)構(gòu)需二次利舊使用。六化建通過開發(fā)應(yīng)用大型空分冷箱保護(hù)性拆遷施工技術(shù)，冷箱鋼結(jié)構(gòu)采用模塊化拆除，管道及設(shè)備采用二維碼標(biāo)識，提高了拆除施工安全系數(shù)，保證了后期二次利舊安裝的準(zhǔn)確性，減少了后續(xù)安裝的工程量。

1 工藝流程

冷箱拆除工藝流程見圖1。其中主冷箱鋼結(jié)構(gòu)拆除與主冷箱管道拆除依據(jù)現(xiàn)場情況交叉進(jìn)行。

圖1 冷箱拆除工藝流程示意圖

2 確認(rèn)拆除工程量

根據(jù)業(yè)主所提供的工程量清單進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn)，最終確認(rèn)拆除工程量，如表1 所示。

表1 確認(rèn)拆除的工程量

3確認(rèn)最優(yōu)拆除模塊

根據(jù)冷箱結(jié)構(gòu)、塔器圖紙，結(jié)合運(yùn)輸條件、安裝要求，以及新、舊廠址的平面布置情況，綜合確定冷箱結(jié)構(gòu)、冷箱內(nèi)管道和塔器的最優(yōu)拆除模塊。

確認(rèn)冷箱板除頂板外以4 塊為一組進(jìn)行拆除吊裝，放置地面后進(jìn)行細(xì)化拆解，最終保留冷箱板直角，其余冷箱板完全拆除為單塊板。保留冷箱板直角有助于防止冷箱板變形，減少利舊安裝時(shí)鋼結(jié)構(gòu)焊接工程量。裝車運(yùn)輸時(shí)，兩塊直角冷箱板對放，將單塊板放入中間，保證運(yùn)輸?shù)陌踩裕瑴p少運(yùn)輸車輛的使用量。

管道拆除時(shí)以能吊出冷箱內(nèi)為主；放置地面后進(jìn)行二次拆解，拆解時(shí)以能裝車的最大模塊為主，并且盡量保留焊縫，減少二次焊接工作量。經(jīng)與設(shè)備生產(chǎn)廠家技術(shù)部咨詢，塔器需從原焊縫進(jìn)行切割，以保證利舊安裝后塔器原有標(biāo)高和塔器分餾量不變。

管道拆除模塊以業(yè)主提供的竣工單線圖為準(zhǔn)，以不影響運(yùn)輸裝車為原則最大程度保留原焊縫。

4 冷箱內(nèi)珠光砂移除

采用抽真空設(shè)備+ 人工排砂結(jié)合的方法來移除冷箱內(nèi)的珠光砂。在冷箱標(biāo)高1.5m 處開直徑150mm 的孔洞3～5 個(gè)，每個(gè)孔洞開設(shè)之前設(shè)置手動(dòng)封閉裝置，以方便取砂。同時(shí)，在取砂區(qū)域設(shè)置防塵罩，盡可能防止珠光砂飄散污染環(huán)境。

5 板式冷箱拆除

板式冷箱內(nèi)換熱器拆除前需將所有管道切斷，無法拿出冷箱的放置于地面，管道直徑較大的管壁較薄，需下墊方木防止變形。由于板式冷箱內(nèi)兩臺(tái)高壓換熱器共用一套支架主梁，每三臺(tái)低壓換熱器共用一套支架主梁，所以兩臺(tái)高壓換熱器需同時(shí)拆除，三臺(tái)低壓換熱器需同時(shí)拆除。拆除完成后，將管道吊出冷箱，把所有冷箱板采用碳弧氣刨切割拆除。

6 主冷箱拆除

6.1 確認(rèn)主吊車

經(jīng)過吊裝計(jì)算，在保證吊裝安全的情況下，優(yōu)先選用費(fèi)用最低的主吊車，最后確認(rèn)使用400t 履帶吊（不帶超起），不需要對現(xiàn)場土建結(jié)構(gòu)進(jìn)行破碎且滿足所有吊裝作業(yè)。

6.2 冷箱內(nèi)管道拆除

（1）冷箱內(nèi)管道拆除作業(yè)順序與管道安裝基本相反，即采取“先小管、后大管，先支管、后主管，先儀表管道、后工藝管道”的原則。

（2）在冷箱管道系統(tǒng)內(nèi)，應(yīng)先拆除非承重管道后再拆承重管道。

（3）不銹鋼管道用不銹鋼專用砂輪片進(jìn)行切割，鋁管道用圓盤鋸、砂輪片及割刀等器具進(jìn)行切割。

（4）與設(shè)備連接的管口切割時(shí)，需采用多次切割法，且要在設(shè)備管口內(nèi)安裝好清潔堵頭后方能開始切割，以防止切割過程中產(chǎn)生碎屑掉入設(shè)備內(nèi)。切割完成后，將管道內(nèi)部及管口碎屑清理干凈，用內(nèi)置式塑料管帽進(jìn)行封堵，以保證管道內(nèi)部清潔度。

（5）管道切割時(shí)應(yīng)盡量選擇在原有焊縫處進(jìn)行切割，并選擇在水平管段焊縫位置，避免在垂直管段焊縫位置處切割，以減少切割碎屑對管道內(nèi)部的污染。管道拆除時(shí)在主冷箱底部放置10t 卷揚(yáng)機(jī)一臺(tái)，在冷箱頂蓋骨架鋼梁上焊接制作臨時(shí)吊耳，并設(shè)置滑輪組，由下至上依次拆除并放至冷箱內(nèi)地面（將能拆除的管道盡量全部拆除），從東西兩側(cè)運(yùn)出。DN500 以上以及難以放置于冷箱內(nèi)地面的管道在冷箱板拆除到相應(yīng)高度后，使用吊車從冷箱側(cè)面吊出。管道拆除時(shí)，必須要采用軟帶吊裝，不允許用鋼絲繩直接拴在管道的本體上，防止損傷管道。

（6）在對冷箱內(nèi)管道進(jìn)行保護(hù)性拆除前，現(xiàn)場核對管道實(shí)物布置是否與圖紙一致。在管道圖紙模型或單線圖中提前劃分標(biāo)明切割位置，根據(jù)實(shí)際情況給每根管線編好管段號，并將每根管線管段號移植到之后對應(yīng)的拆除管段上明顯位置處。

（7）拆除后的管道應(yīng)及時(shí)按照管道單線圖進(jìn)行編號制作二維碼，粘貼于不易磨損處。

（8）對拆除管段及管件進(jìn)行完好性檢查，如有損傷，需由廠家、業(yè)主等確定修復(fù)或更換，以保證安裝需要。

6.3 冷箱鋼結(jié)構(gòu)拆除

（1）采用模塊化拆除、吊裝冷箱鋼結(jié)構(gòu)，拆除模塊為單軸面直角形邊的鋼結(jié)構(gòu)箱體，含立柱、斜撐、面板、樓梯等。單軸面直角形邊的鋼結(jié)構(gòu)箱體拆除、吊裝后，在地面進(jìn)行解體，使冷箱鋼結(jié)構(gòu)拆除與冷箱內(nèi)塔器拆除可以平行施工，減少安全隱患。同時(shí)，在拆除前將每一塊冷箱板編號焊在箱板頂部，區(qū)分兩臺(tái)冷箱，以保證二次安裝箱板位置的準(zhǔn)確性。冷箱板模塊化拆除見圖1。

圖1 冷箱板模塊化拆除

（2）各箱板之間連接內(nèi)部是間斷焊接，外側(cè)是連續(xù)性氣密焊接，中間有定位連接螺栓。在冷箱內(nèi)部管道拆除完成后，利用吊籠及氣刨等工具對冷箱箱板外側(cè)連續(xù)氣密焊接焊縫進(jìn)行切割，同時(shí)利用冷箱內(nèi)部腳手架由上至下對內(nèi)部箱板間斷焊接焊縫處進(jìn)行切割，待吊車將所拆卸箱板固定后再松開連接螺栓。吊裝至地面后，應(yīng)進(jìn)行更加詳盡的分解以達(dá)到運(yùn)輸條件。選擇切割時(shí)應(yīng)盡量選擇機(jī)械切割甚至手工切割，避免火焰切割。受現(xiàn)場實(shí)際操作空間等因素影響時(shí)，可采取火焰切割，但需提前采取防護(hù)措施以防止結(jié)構(gòu)熱變形。

（3）對未拆除模塊及已拆除的模塊部分均須進(jìn)行臨時(shí)加固處理，防止冷箱板發(fā)生變形。

6.4 冷箱內(nèi)塔器拆除

（1）冷箱內(nèi)塔器采用“一車主吊，一車配合”的方式拆除吊裝。

（2）冷箱內(nèi)塔器拆除吊裝前，對吊車站位、行走路線提前落實(shí)，對承載力不滿足要求的路基進(jìn)行處理。且路基承載力、吊索具等檢查合格后，方可開始拆除。

（3）設(shè)備與管道接口切割時(shí)盡量在原焊縫處切割，一定不能破壞設(shè)備原有接口處的預(yù)留長度?，F(xiàn)場切割時(shí)，設(shè)備生產(chǎn)廠家及業(yè)主相關(guān)負(fù)責(zé)人須到場進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn)。切口要非常慎重，以保證后續(xù)安裝時(shí)有合適的對接坡口余量。

（4）冷箱內(nèi)主塔、氬塔切割拆除前，需要用不可擦拭標(biāo)識線垂直貫穿切割縫，便于在二次復(fù)位組對安裝時(shí)找準(zhǔn)角度和方位。

（5）上塔上段與上塔下段切割前，塔內(nèi)需進(jìn)行內(nèi)部剛性支撐。剛性支撐材質(zhì)為角鋁（∠75），米字型焊接形式，以免吊裝及運(yùn)輸過程中發(fā)生變形。上塔上段拆除見圖2，上塔下段拆除見圖3。

圖2 上塔上段拆除

圖3 上塔下段拆除

（6）對拆除后的塔器進(jìn)行完好性檢查，如有損傷，需由廠家、業(yè)主等確定修復(fù)或更換，以保證安裝需要。

（7）塔器切割時(shí)，必須先用主吊車吊住塔器上部的吊點(diǎn)，初始用力約占容器重量的10%。塔器壁厚16～18mm，焊縫為單面焊雙面成型焊縫，內(nèi)部有一道不銹鋼襯環(huán)。為防止切割碎屑污染塔內(nèi)，經(jīng)協(xié)商決定采用分道切割法。即先用圓盤鋸定高將塔器鋁鎂合金部分完全切割，再采用不銹鋼切割片對剩余厚度進(jìn)行切割；待切割鋁鎂合金剩余厚度約3mm 深度后，主吊車將起力提高到25%；隨著切割的不斷進(jìn)行，吊車提升力不斷增加；即將切透時(shí)，主吊車將起力提高到100%，最后將塔器吊出冷箱結(jié)構(gòu)。圓盤鋸定高切割鋁鎂合金見圖4。

圖4 圓盤鋸定高切割鋁鎂合金

（8）拆除完成的塔器需放置在特定鞍座上，防止塔器圓度發(fā)生變化，并采用大功率吸塵器及時(shí)清理切口處鋁屑，焊接悶板及擋削板，進(jìn)行充氮保護(hù)。

上塔下段放置在特定鞍座上見圖5，塔器擋削板制作見圖6，塔器悶板及支撐焊接見圖7，塔器二維碼標(biāo)識及掃描結(jié)果見圖8。

圖5 上塔下段放置在特定鞍座上

圖6 塔器擋削板制作

圖7 塔器悶板及支撐焊接

圖8 塔器二維碼標(biāo)識及掃描結(jié)果

7 材料運(yùn)輸

由于舊、新廠址相距約1100km，僅可使用汽運(yùn)的方式。為避免超限，冷箱板采用17m 平板車運(yùn)輸，管道及小件鋼構(gòu)采用13.5m 高欄車運(yùn)輸，超噸位的塔器只可辦理超限證采用大件運(yùn)輸專用車輛運(yùn)輸。

包裝方式分箱裝（木箱、集裝箱）和裸裝，并且需滿足長途運(yùn)輸、短期存儲(chǔ)、多次搬運(yùn)的要求。

7.1 裸裝

（1）裸裝的設(shè)備主要有鋼結(jié)構(gòu)、大直徑管道和冷箱內(nèi)塔器等。

（2）冷箱內(nèi)塔器為圓筒形，需制作相應(yīng)尺寸弧度的馬鞍形底座，設(shè)備放好后上面再用箍筋包住。底座和車廂廂板焊接，旁邊用倒鏈或綁帶封車。

（3）冷箱內(nèi)塔器設(shè)備管口需焊接盲板，并充氮保護(hù)，加蓋防雨布。

7.2 木箱

（1）采用木箱包裝運(yùn)輸?shù)闹饕虚y門、儀表件、壓縮機(jī)組和各類附件等。

（2）木箱內(nèi)閥門、儀表件等包裝前需做好標(biāo)記，并在木箱內(nèi)放置詳細(xì)裝箱清單。封箱后，要加蓋防雨油氈布，并在木箱外表面顯著位置要有合適的向上、防潮、勿壓、易碎等標(biāo)志。如果設(shè)備重心偏離中心，要在包裝木箱上予以標(biāo)示。

（3）對于精密閥門和儀表件，如壓力變送器，應(yīng)采用紙箱包裝外加木箱包裝的方式，紙箱內(nèi)要有緩沖泡沫板。

7.3 集裝箱

（1）電纜、冷箱內(nèi)小直徑鋁管、不銹鋼管、設(shè)備底座墊板等采用集裝箱裝箱運(yùn)輸。并且集裝箱內(nèi)要放置詳細(xì)裝箱清單。

（2）由于鋁鎂合金管道管徑較大，管壁較?。▋H為3～5mm），無法堆積運(yùn)輸。所以每次運(yùn)輸冷箱板時(shí)，在不超高、不超重的前提下將管道放置于箱板上一起運(yùn)輸，管道下需墊入泡沫防止磨損，剩余管道采用13.5m 高欄車進(jìn)行運(yùn)輸。封車時(shí)采用軟質(zhì)繩索，在箱板棱角處用薄鐵板折彎墊入，防止運(yùn)輸過程中磨斷繩索。隨車單需精確到每一塊箱板號、每一段管道二維碼編號。臨沂與大路均需有專人負(fù)責(zé)裝卸車，仔細(xì)核對隨車單。

8 質(zhì)量控制

（1）本工程中最重要的就是要保證鋁鎂合金塔器內(nèi)禁油、禁水、禁灰塵。塔器內(nèi)部的潔凈度是影響開車后空分產(chǎn)品純度的最重要因素，也是空分安全運(yùn)行的最重要指標(biāo)。因此，在塔器切割時(shí)要嚴(yán)禁鋁屑掉入，切割完成后要及時(shí)將切口用剛性支撐并覆蓋，嚴(yán)禁雨水流入塔內(nèi)。吊裝時(shí)所用鋼絲繩及吊鉤用布完全包裹，防止勾頭及鋼絲繩滴油污染塔器。

（2）塔器切割時(shí)需沿原對接焊縫進(jìn)行切割，切割前需業(yè)主及設(shè)備生產(chǎn)廠家相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場確認(rèn)。切割需熟練工進(jìn)行操作，保證切割縫水平度，防止利舊安裝時(shí)對接塔器處理坡口導(dǎo)致塔器標(biāo)高不足。

（3）冷箱板的變形量是影響后續(xù)安裝時(shí)冷箱垂直度的重要因素。為防止冷箱板過度變形，切割時(shí)大量采用碳弧氣刨，以減小箱板變形量及后期箱板打磨量。

9 結(jié)語

大型空分冷箱拆遷技術(shù)結(jié)合了模塊化施工及現(xiàn)代化二維碼標(biāo)識，極大地提高了施工效率及施工安全性。通過實(shí)例應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)是切實(shí)可行的，為同類工程提供了有效可行的經(jīng)驗(yàn)借鑒。該技術(shù)適用于大型空分冷箱的拆除，以及大型復(fù)雜狀況裝置拆遷工作，如空分冷箱、鍋爐、氣化裝置、大型壓縮機(jī)組等裝置的保護(hù)性拆遷工程。

其具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

（1）采用模塊化拆除，將大量需在高空進(jìn)行的拆解工作轉(zhuǎn)為地面進(jìn)行，加快了施工速度，保證了施工的安全性，減小了鋼結(jié)構(gòu)的變形量和安裝時(shí)鋼結(jié)構(gòu)的焊接量。

（2）對拆除的管道及鋼結(jié)構(gòu)等進(jìn)行二維碼標(biāo)識，確保管道酸洗、堿洗之后標(biāo)識依然完整，便于裝箱運(yùn)輸過程的控制，減少了設(shè)材部門對材料出入庫的錄入工作，提高工作效率，保證了后期安裝的準(zhǔn)確性，減少管道材料的浪費(fèi)。