焦炉集气管制作安装工法详解

现代蓄热式焦炉集气管制作安装工法

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二00七年十二月三十日

现代蓄热式焦炉集气管制作安装工法

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现代蓄热式焦炉是生产焦炭和焦炉煤气的工业窑炉，是国内近年来推广的一种大型焦炉。我公司近年来先后承揽了多项该类型焦炉的安装工程。此类型焦炉集气管位于焦炉机侧炉柱顶部的集气管座架上，其面向焦炉中心一侧有沿集气管全长均匀分布的若干个法兰联接短管（根据各型焦炉的年生产能力，集气管法兰联接短管数量不等，如4350D型生产能力为35万t/a机械捣固式焦炉，法兰联接短管为50个），法兰联接短管中心间距一般为1200mm，与焦炉顶部的桥管阀体相联接。如下图所示：由于焦炉集气管长度大，与其相连的法兰联接短管数量多、间距小并

位于集气管同侧。集气管制作时，开孔、焊接工序或操作方法不当，集气管将会产生严重的弯曲变形，集气管严重的弯曲变形不但造成集气管安装时允许偏差超出规范要求甚至无法安装，而且会造成与集气管法兰联接短管相连接的桥管阀体、上升管安装时法兰密封不严或无法连接，还可能造成上升管中心位置及垂直度超出规范要求，进而造成上升管与炉体密封不严，生产后造成大气污染，达不到环保要求。由于短管制作安装工程量大，精度要求高，一般情况下在安装现场开孔费时费力，很难保证工期要求。如何在保证制作精度、缩短安装工期的前提下完成集气管的安装工程，我们在总结集气管制作安装工程施工经验的基础上，经过不断探索完善，形成了一套科学实用的焦炉集气管制作安装工法。

1 特点

1.1采用此工法施工能缩短施工工期，缩短焦炉冷态安装时间。

1.2提高钢材的利用率，降低材料费和机械费的支出。

1.3制作工作在加工场地进行，能保证产品精度，确保施工质量。

1.4减少高空作业，保证安全施工，提高工作效率。

2 适用范围

本工法适用于现代蓄热式焦炉集气管的制作安装。

3 工艺原理

3.1改变以往集气管各管段的联接管孔在安装现场开孔的作法，采用在加工场地开孔预组对，再分段安装的方法，来减少安装时工程量，从而缩短焦炉冷态安装时间。

3.2卷管时科学排板，合理选择钢板规格，提高钢材的利用率，降低材料费和机械费用支出。

3.3 采用“先焊接后开孔”、及“对称分段退焊法”减少主管弯曲变形量和法兰弯曲变形量，保证制作精度。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1工艺流程

劳动力、材料、机具、场地准备→主管卷制→联接短管组装、焊接、开孔→分段吊装、组对、焊接→焊缝检验

4.2操作要点

根据集气管制造技术条件要求：集气管各管段的联接管孔均需在安装现场开孔，以保证联接短管法兰的极限偏差要求。但在安装现场开孔不但高空作业工程量大，安全隐患多，而且工期长，焦炉冷态安装时间长。通过采取一定的技术措施可以在加工场地将集气管划分为若干个安装段，对集气管主管预组对，并开孔焊接联接短管，最后将各安装管段运至安装现场进行安装。此方法可以保证制作精度，保证产品质量，缩短工期。

4.2.1主管卷制

科学排板，合理选择钢板规格，不但满足工程设计和《工业金属管道工程施工及验收规范》中支管外壁距焊缝不小于50mm要求，而且提高了钢材的利用率，大大节省了材料费用，同时降低了卷板机机械费用的支出。

如临汾市同世达实业有限公司70万吨/年焦化工程,集气管分别由１根L=2700mm、２根L=3451mm、２根L=1549mm、２0根L=2400mm共25根外径为Φ1320mm的管段组对而成。由于宽度为2400mm以上的钢板在市场上不多见，且卷板机的卷板能力必须满足所选钢板规格。为此,我们仔细分析,决定选用宽度1800mm的钢板通过合理排板来满足设计和规范要求。排板如下图：

根据焦炉大棚的柱子间距并考虑吊装运输的方便和安全，把集气管按全长划分为若干个安装段，各个安装段控制在6～9米为宜，根据排板图将钢板卷制为直缝管并组对焊接为相应安装段。

管节组对时，相邻两管段的纵向焊缝错开80º,且两焊缝的对称中心位于集气管顶部。对制作时的环形焊缝进行焊接，同时制作联接短管。

4.2.2联接短管的组装、焊接、开孔

㈠划线

将集气管在地面的道木上进行预组对，用垫铁调整标高，并将安装焊缝点焊牢固，划出集气管两端的水平和垂直中心线，并打上样冲印。以两管段中心连线作为基准线，测绘出管孔中心线和法兰中心线，并在管端打上样冲印。

由于要求每10个短管法兰间距公差为±3mm，采用以集气管中心两侧的短管为基准点向两侧分别划线，其它各孔的间距都以基准点计算出来，采用此方法消除划线时的累积误差。

㈡短管组装

短管组装是保证精度的关键。下图所示为组装法兰短管和法兰时，精确

控制组装精度的示意图。在集气管两端各立一根标杆，以测绘出的短管法兰纵向中心线拉一道钢丝１来控制短管法兰中心，短管法兰中心连线是一条与集气管轴线相平行的直线。用钢丝２和钢丝３来控制法兰在同一平面内，并与集气管纵向垂直平分面相平行。为了消除钢丝产生的挠度，可沿集气管长度方向每隔6m在主管上相应标高处焊一根角钢来支撑钢丝。

㈢短管的焊接、开孔

由于在集气管同侧要焊接若干法兰短管，这些短管的焊缝收缩会造成集气管的轴向弯曲变形和管道局部不规则变形。采用先焊接后开孔的方法来减少变形量。焊接时用“对称分段退焊法”，即焊接时两名焊工在以法兰中心对称的位置上，采用同样的焊接参数施焊。（两名焊工分别在如图所示的Ⅰ位置上按箭头所指方向采用退焊法同时施焊，焊完后再同时转至Ⅱ位置按箭头所指方向采用退焊法施焊）如下图：

法兰与短管的焊接采用同样的对称分段退焊法。但由于法兰内径为椭圆形，会产生较大的挠曲变形，焊接时要对法兰采取加固措施。

焊接工作全部完成后，开始进行开孔工作。开孔时一般情况下从管段中间开第一个孔分别向两管端延伸，每开一个孔，隔一个孔不开，再去开下一个孔，以此类推，最后返回来开剩余的孔。

㈣集气管安装环缝处理

集气管上的全部附件焊接完成后，开始安装环缝的处理。为了保证集气管在二次安装时能快速进行，在环缝处的管内壁沿圆周均布焊接６处定位楔形铁，如下图所示装置，然后沿环缝将管道点焊处割开，预制工作完

成。

4.2.3分段吊装、组对

管段吊装时，先用水准仪找好集气管座架的标高，再开始吊装工作。吊装用自制的炉顶小车进行，从中心三通管处开始，分别向两端进行。

组对时，只需在安装环缝装置处打入楔形铁，就可使短管法兰处于同一平面内。用千斤顶调整法兰的垂直度，复测法兰的间距、垂直度、集气