王升基
中石化第四建设有限公司 天津 300000
[摘要1] 随着我国国民经济发展和科学技术高端化进程的不断加快，制造业能力和水平也是越来越高。在石油化工生产领域，炼油化工一体化的不断发展，在石油化工装置中，大型塔类设备单体也越来越大。有条件的沿海地区，大型塔类设备整体到货更为普遍，但也有地区由于受陆路运输等条件的限制，分段到货在现场组焊的情况仍然很普遍。大型塔类设备是石油化工装置中的核心设备，其现场组对焊接质量及安装质量直接影响着装置整体施工质量和装置后期“安、稳、长、满、优”生产运行能力。
大型塔类设备的现场组焊有正装和卧装两种方法，具体情况可根据制造厂家分段到货时间的连续性、运输能力及现场总平面状况，结合现场吊装机械的吊装能力来具体确定。两种方法各有特点。下面结合本人近几年来在施工现场接触到的大型塔类设备组焊情况，对大型塔类设备现场组焊的施工技术进行简要总结，和同行进行讨论学习。
[关键词]大型塔类设备；基础处理；组对焊接；正装法；卧装法；质量控制
1大型塔类设备组焊的施工技术难点分析
⑴大型塔体整体重量、直径大，现场组焊安装时对基础验收质量、基础处理及垫铁的安装质量要求高。
⑵大型塔体的长度高，直径大，在运输及吊装过程容易产生变形，对塔段的直线度、段口端面的椭圆度要求高。
⑶大型塔体直径较大，分段断口处的周长差相对较大，并且由于壁厚一般较厚，组对错边量不易控制，是施工的难点和重点。
⑷大型塔类设备合金钢材料比较多见，焊接工艺执行要求严格，控制不好焊缝容易出现裂纹。
⑸每道组对的环焊缝较长，工作量较大，焊接时间不宜太长，要求保证充足的、技能较高的多名焊工施工。
2⒊大型塔类设备组焊安装的关键控制点及质量控制措施
⑴大型塔类设备基础验收及处理措施
检查验收方法：设备基础严格根据相关规范的条款及允许偏差要求观察和实测实量检查验收，并处理好基础麻面，保证设备能顺利安装和后期二次灌浆质量。
控制措施：地角螺栓的间距及其圆周直径控制处理可以结合到货设备底座的地角螺栓孔间距和圆周直径所实测的数据，分析对比与设备基础所测的数据偏差，进行对地角螺栓适度的敲击调整或对底座环螺栓孔适度扩孔来实现（调整量较大时需要和设计、业主、监理沟通取得同意后实施）；将放置垫铁的基础部分处理成外高内低，高差控制在2~3mm左右，垫铁组安装后伸出设备底座外缘部分的标高为设备安装标高，整个垫铁组不完全水平，带有斜度（由于大型塔底座环板直径大，焊接量大，翘曲变形相对较大，也是客观存在的现象，因此通过这种方法处理放置垫铁位置，用垫铁内外2~3mm左右高差来补偿设备底座焊接变形外缘上翘量）。通过该方法处理基础，设备安装时基本能保证塔体顺利安装，并且塔体底座与垫铁组之间能较好的接触。
⑵分段塔类设备到场检查验收项目及控制处理要点
①检查验收相关的技术资料，了解出厂前塔段组焊的整体质量。
②检查核对塔段外壁的四条中心线，分段处内外壁上下口水平基准圆周线；出现偏差后采用钢直尺、拉线的方法校正。塔壁外的四条中心线必须核对正确，它是组对设备时对口的关键参照对象。
③检查塔段分段处端面的椭圆度，做好记录并处理合格。处理时可在设备内部用刚度和强度足够的钢管，两头各加一个千斤顶，确定好调整起点，开始用千斤顶对偏差处逐点调整,来实现椭圆度调整到允许偏差范围。大型塔类设备壁厚较厚，调整后一般反弹量不是特别大，但为了防止吊装变形，调整好后及时用刚度较好结构支撑。
④检查塔段分段处端口的外圆周长，超差时要处理，将实际测量的各分段组对端口的周长差进行换算成直径差,在组对时将差值均匀分开，避免造成错边集中而造成超差.
⑤检查分段到货的各塔段分段处端面不平度，来保证对口间隙均匀、焊后焊缝宽度符合要求。
⑥检查分段到货的塔段直线度，超差时可通过千斤顶配合其它工装措施等在塔段不直的地方进行顶、压等办法调整，使不直度缓慢过度，以保证安装时整体垂直度和塔内件的安装质量。
⑦检查塔段分段端面坡口角度、表面质量等。坡口加工不合格时，将坡口用砂轮机打磨或其它机械削磨合格。坡口表面有裂纹、分层、夹渣等缺陷时也需要处理。必要时可对坡口表面进行磁粉检测或渗透检测。坡口角度和表面质量不合格时容易造成组焊后的焊缝尺寸超标、焊缝未熔透、夹渣/夹杂等缺陷。
⒋分段塔类设备组对工艺
⑴正装法组对工艺
①组对焊接就位用砂轮机打磨清除分段处内外坡口及两侧各20mm范围内的氧化物、油污、铁锈等杂物，并使得坡口露出金属光泽。
②将定位板焊在分段口四条中心线处，另每隔1000mm焊接一块定板。
③第一节塔段吊装就位找正，在保证垂直度的同时必须兼顾分段处端面的水平度、利用经纬仪、U形管测量垫铁调整来实现。
④第二节塔段吊装就位在第一节塔段上，在对口处间隔1000mm放置一块间隙板，间隙板的厚度以保证对口间隙为原则。
⑤吊装就位时对中上下塔节对应的四条中心线，采用经纬仪测量控制上段塔的整体垂直度，同时复测上下口基准圆的间距。
⑵卧装法组对工艺
①根据塔体分段到货和重量合理布置支撑墩，并且用水准仪测量找平。
②在找平的支墩上面布置同样高度的垫铁组，垫铁组的布置要满足各分段塔体重量荷载的要求。
③分段塔体到货后，将塔体的各分段及临时鞍座卸放在支撑墩上，通过卸车吊车旋转塔体吊装来实现将分段塔体的四条中心线的对齐，并调整合适的对口间隙。然后利用水准仪测量塔体的水平度，测量计算出偏差，然后再利用吊车或其它机械将较低的塔段稍稍抬起，根据计算的水平度偏差调节设备支座与钢墩之间垫放的垫铁组来找平。然后用紧线器测量塔体的直线度，紧线器应安装在靠近塔体的上下封头处。
⒌塔段组对后的焊接工艺
⑴塔段对口后，检查确认后用卡具、销子、丝杠等工装连接及调整上下塔体的组对间隙和错边量。组对间隙以满足焊接工艺、保证焊透为宜。
⑵组对合格后进行环焊缝定位焊。定焊时，焊接工艺与正式焊接时一样，需要预热处理的钢材，预热时宜去上限值。定位焊的焊缝应有足够的强度，引弧和熄弧时在坡口内。发现有裂纹等缺陷后及时清除重焊，焊缝两端应削磨成缓坡状。
⑶定位焊后与正式焊接时间间隔不宜太长，焊接时遵循以下原则：
—先焊大坡口侧，后焊小坡口侧。
—对耐腐蚀的不锈钢双面焊接接头，与介质接触的一侧应最后焊接。
—双面焊接接头，单层焊完进行背面清根，根据材质和现场实际情况可适宜的方法。
⑷为了减少焊接变形和残余应力,组对焊接时需多名焊工均匀分布，并应先沿着同一方向、分段退步焊法焊接底层焊道，再用同样的方法逐层焊接。在坡口内引弧，采用回焊法，熄弧时填满弧坑，层间接头错开。
⑸焊接完成后对焊缝进行外观检查，检查前将焊渣、飞溅物清理干净。焊缝不得有气孔、裂纹、夹渣、弧坑和飞溅物。对奥氏体不锈钢、低温钢等有特殊要求的材料焊缝表面不得有咬边。各项指标应符合规范要求。
⑹对需要热处理的钢材，特别是有裂纹倾向的钢材，焊接后及时进行热处理，如不能及时进行热处理，对焊道需要后热处理，后热温度一般在200~350℃。但热处理工作宜在焊后具备条件的最短时间内进行，热处理工艺根据规范标准执行，在此不再赘述。
⑺其它具体要求根据设计图纸和相关技术规范标准执行。
总结：结合近几年内施工现场的实际工作经验和具体理论，通过论述中的工艺，在工作效率和施工质量方面取得了很好的效果。随着科学技术的不断发展和现场施工装备的不断提升，大型塔类设备现场组焊的工作会越来越先进科学。