一种塔类设备下段局部更换施工工艺的制作方法

本发明涉及化工区域塔类设备下段修补施工工艺，特别是涉及一种塔类设备下段局部更换施工工艺。

背景技术：

由于使用介质不同，化工区域部分塔类设备易造成下段被腐蚀、渗漏的情况。为消除该缺陷，传统的处理方法是对塔类设备的泄漏部位进行现场修补(主要包括贴补或挖补)，但是，采用上述方法会造成以下几点问题：

1、局部贴补或挖补会对塔类设备的直线度造成较大影响，尤其是大面积、多次单侧贴补或挖补对塔类设备的直线度所造成的影响尤为明显。

2、由于现场修补一般不具备热处理条件，对塔类设备进行局部贴补或挖补后，会增加焊缝处热应力，从而有加大焊缝处渗漏的倾向。

3、由于工艺介质腐蚀，塔类设备的下段壁板一般为均匀减薄，而局部贴补或挖补仅仅为临时性补救措施，无法从根本上解决问题。

同时，如果对塔体下段锈蚀较严重的设备进行整体更换，则设备的利用率较低，使用成本太高。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种塔类设备下段局部更换施工工艺，提高设备利用率且降低设备使用成本。

为实现上述目的，本发明提供一种塔类设备下段局部更换施工工艺，包括以下步骤：

a、根据塔类设备下段厚度测量结果和渗漏情况，确定塔类设备下段局部更换的长度h；

b、封堵与塔类设备相连接的介质物质管道；

c、对塔类设备的内部进行清洗和置换，直至塔类设备内部的有害介质含量和氧气含量都符合要求；

d、在塔类设备的塔顶设置缆风绳，揽风绳的下端锚固于地面；

e、破除塔类设备与设备基础之间的二次灌浆层；

f、从塔类设备的塔壁根部向上方测绘所述步骤a中塔类设备下段局部更换的长度h的距离，沿塔类设备的外周向均匀测绘多个测量点，将多个测量点相连后获取沿塔类设备的外周向延伸的切割线；

g、在塔类设备的外周面上焊接多个具有支撑牛腿的牛腿组件、以及在塔类设备的外周侧设置外部支撑架，多个支撑牛腿沿塔类设备的外周向均匀分布、并都位于所述切割线的上侧，所述外部支撑架的下端锚固于设备基础，所述外部支撑架的上端支撑所述支撑牛腿；

h、在塔类设备的内周面上焊接涨圈，所述涨圈与支撑牛腿沿塔类设备的径向内外相对设置；

i、在塔类设备的内部设置内部支撑架，所述内部支撑架与塔类设备的内壁相固定；

j、进行塔类设备下段的局部更换：先拆除待更换塔类设备下段中半侧的旧塔壁和旧底座，进行该半侧新塔壁和新底座的安装；再拆除更换塔类设备下段中其余半侧的旧塔壁和旧底座，进行该其余半侧新塔壁和新底座的安装。

通过上述步骤a-步骤j能够实现对塔类设备的下段进行局部更换，特别适用于大型塔类设备，能够提高设备利用率、并降低设备使用成本，还有效避免了现有技术中多次贴补或挖补所引起的问题；同时，本申请涉及的塔类设备下段局部更换施工工艺施工过程安全可靠，施工时间缩短，从而提高塔类设备检修作业的劳动效率，并有效降低塔类设备的检修成本。

优选地，所述步骤b中，使用盲板封堵与塔类设备相连接的介质物质管道；待所述步骤j完成后，再将所述盲板抽出。

优选地，所述步骤c中，对塔类设备的内部进行置换的时间不少于8小时。

优选地，所述步骤d中，所述缆风绳有四根、在塔顶位置呈90°间隔排布。

进一步地，所述步骤g中，所述外部支撑架包括多根沿塔类设备的外周向均匀分布且都位于塔类设备外侧的立柱、固设在立柱下端且衬垫在设备基础上的钢底板、焊接固定于立柱的连接板、以及位于相邻两根立柱之间的横向支撑杆和x形支撑杆组，所述立柱的下端与钢底板焊接固定、且在立柱的柱脚处使用化学锚栓与钢底板固定，所述横向支撑杆与连接板、以及x形支撑杆组与连接板都焊接固定，所述立柱的上端与支撑牛腿相固定。该外部支撑架支撑稳固，能够有效防止在施工过程中塔类设备的上端发生倾翻。

进一步地，所述步骤g中，所述牛腿组件还包括一圈焊接在塔类设备外壁上的加强板、以及第一筋板，所述加强板位于所述切割线的上侧，所述支撑牛腿的内端与加强板焊接固定，所述第一筋板焊接固定在加强板和支撑牛腿之间。

进一步地，所述步骤g和步骤h之间还包括如下步骤：在所述切割线上下两侧各300mm范围内，将塔类设备内部的环氧防腐层清除，从而避免在步骤j中拆除旧塔壁和旧底座时，因塔内部的环氧防腐层燃烧造成火灾事故，确保施工安全。

优选地，所述支撑牛腿和涨圈都位于所述切割线上侧100mm的位置处。

进一步地，所述塔类设备下段的底座包括上下相对设置的环形顶板和环形底板、下端固定于环形底板的侧壁板、以及固设在环形顶板和环形底板之间的第二筋板，所述环形顶板的内端固接于侧壁板；所述步骤j包括以下分步骤：

j1、拆除待更换塔类设备下段中半侧的旧塔壁和旧底座；

j2、对构成该半侧的新塔壁和新底座各部分材料进行下料，所述新底座的下料材料除环形底板外；

j3、在原设备基础上相邻的两个地脚螺栓之间的中间位置处钻孔后植入化学锚栓，并在化学锚栓的外周填充胶凝剂固定；

j4、安装所述新底座的环形底板、并找平，使用地脚螺栓和化学锚栓将环形底板紧固于设备基础，再将构成新底座的各部分材料焊接固定、将新底座与新塔壁焊接固定、以及将新塔壁与塔类设备的上段焊接固定；

j5、拆除待更换塔类设备下段中其余半侧的旧塔壁和旧底座；

j6、掏出旧底座下部的沥青砂，更换用于支撑所述环形底板的支撑角钢，再铺设新的沥青砂；

j7、重复所述步骤j2-j4，完成待更换塔类设备下段中其余半侧塔壁和底座的下料与安装。

如上所述，本发明涉及的塔类设备下段局部更换施工工艺，具有以下有益效果：

本申请能够实现对塔类设备的下段进行局部更换，特别适用于大型塔类设备，能够提高设备利用率、并降低设备使用成本，还有效避免了现有技术中多次贴补或挖补所引起的问题；同时，本申请涉及的塔类设备下段局部更换施工工艺施工过程安全可靠，施工时间缩短，从而提高塔类设备检修作业的劳动效率，并有效降低塔类设备的检修成本。

附图说明

图1为本申请中外部支撑架的局部结构示意图。

图2为本申请中外部支撑架的俯视图，该图中省略了钢底板。

图3为本申请中牛腿组件的结构示意图。

图4为图3的a-a向剖视图。

图5为本申请中化学锚栓的位置示意图。

图6为本申请中塔类设备下段底座的结构示意图。

图7为图6的右视图。

元件标号说明

1外部支撑架

11立柱

12钢底板

13连接板

14横向支撑杆

15x形支撑杆组

2牛腿组件

21加强板

22支撑牛腿

23第一筋板

3底座

31环形顶板

32环形底板

33侧壁板

34第二筋板

4化学锚栓

5地脚螺栓

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供一种塔类设备下段局部更换施工工艺，特别适用于大型塔类设备，用于解决化工区域塔类设备下段更换的难题，并减少作业人员及机械台班的投入。具体说，所述塔类设备下段局部更换施工工艺依次包括以下步骤。

步骤1、更换长度的确定：根据塔类设备中塔体下段厚度测量结果和渗漏情况，确定塔类设备下段局部更换的长度h。

步骤2、盲板堵、抽：更换施工前，必须严格按要求将所有与塔类设备相连接的介质物质管道(包含煤气进口管道、煤气出口管道等)用盲板进行封堵，并做好相关记录，在塔类设备下段局部更换施工完成后(即等下述步骤11完成后)再将封堵用的盲板及时全部抽出。

步骤3、清洗、置换：对塔类设备的内部进行清洗，并打开塔类设备的人孔，采用强制通风的方式进行置换，置换时间不少于8小时，直至塔类设备内部的有害介质含量和氧气含量的检查结果都符合要求。

步骤4、缆风绳拉设：在塔类设备的塔顶设置四根呈90°间隔排布的缆风绳，故四根缆风绳分别朝四个方向设置，缆风绳的选型及安装张力必须经严格计算并满足要求；揽风绳的下端锚固于地面，且缆风绳与地面固定点设置地锚，若将缆风绳直接固定在现场的结构件上，则应取得该结构件原设计单元的书面许可。

步骤5、二次灌浆层破除：采用风镐破除塔类设备与设备基础之间的二次灌浆层，破除过程中应戴好防护眼镜及防尘口罩。

步骤6、切割线设置：待步骤5中的二次灌浆层破除后，从塔类设备的塔壁根部向上方测绘上述步骤1中塔类设备下段局部更换的长度h的距离，沿塔类设备的塔周身均匀测绘多个测量点，使用钢直尺将多个测量点相连后，即可获取沿塔类设备的外周向延伸的切割线。

步骤7、制作并安装外部支撑架1和牛腿组件2，具体如下：

第一，待步骤5中的二次灌浆层破除后，彻底清洗设备基础表面的混凝土颗粒及浮沉，再依次安装外部支撑架1和支撑牛腿22。

第二、外部支撑架1采用以下结构：如图1和图2所示，所述外部支撑架1包括多根沿塔类设备的外周向均匀分布且都位于塔类设备外侧的立柱11、固设在立柱11下端且衬垫在设备基础上的钢底板12、焊接固定于立柱11的连接板13、以及位于相邻两根立柱11之间的横向支撑杆14和x形支撑杆组15，所述立柱11的下端与钢底板12焊接固定，所述横向支撑杆14与连接板13、以及x形支撑杆组15与连接板13都焊接固定。该外部支撑架1中，钢底板12采用厚度不小于10mm的钢板；立柱11采用dn300的厚壁钢管，立柱11的根数应根据计算得出，立柱11的高度根据上述步骤1中塔类设备下段局部更换的长度h确定；横向支撑杆14选用槽钢；x形支撑杆组15选用两根角钢；外部支撑架1中的各组成钢构件之间采用全满焊的方法安装。并且，每根立柱11在其柱脚位置植入化学锚栓4颗，使用化学锚栓与钢底板12固定，确保外部支撑架1的稳固，防止在施工过程中发生塔类设备的上部塔体发生倾翻。

第三、牛腿组件2采用以下结构：如图3和图4所示，所述牛腿组件2包括一圈焊接在塔类设备外壁上的加强板21、沿塔类设备的径向延伸且内端焊接固定于加强板21的支撑牛腿22、以及第一筋板23，所述加强板21位于塔体上所述切割线的上侧，所述第一筋板23焊接固定在加强板21和支撑牛腿22之间，所述支撑牛腿22与外部支撑架1中立柱11的中心位置相对应、并由立柱11支撑。该牛腿组件2中，加强板21采用厚度为10mm、宽度为350mm的钢板，支撑牛腿22由10mm厚的钢板和位于该钢板外周的14a槽钢构成，该10mm厚的钢板焊接在14a槽钢远离加强板21的一端(即外端)处。

第四、牛腿组件2与钢结构外部支撑架1的立柱11之间的间隙采用相应厚度的钢板找平，再用满焊的方式固定牛腿组件2中的支撑牛腿22与外部支撑架1中的立柱11。

步骤8、塔类设备内部环氧层拆除：对于内部存在环氧防腐层的塔类设备，为避免在下述步骤11中割除旧塔段时，塔体内部环氧涂层燃烧造成火灾事故，故需要在割除旧塔段之前、在所述切割线上下两侧各300mm范围内，将塔类设备内部的环氧防腐层清除、彻底清理干净。由于下述步骤11中进行一半一半式塔体设备下段的更换方式，故需要对塔体设备的下段沿竖直延伸的中间线切割开，因此，在两竖直切割线两侧各300mm范围内，也需要将塔类设备内部的环氧防腐层清除、彻底清理干净。

步骤9、制作并安装涨圈：塔段切割时，为确保上段塔体切割变形量在可控范围内，需要在塔类设备的内周面上焊接涨圈，涨圈与支撑牛腿22沿塔类设备的径向内外相对设置，且涨圈和支撑牛腿22都位于所述切割线上侧100mm的位置处。另外，涨圈由槽钢经煨弯后制成，采用间断焊的方式焊接。

步骤10、制作并安装内部支撑架：在塔类设备的内部设置内部支撑架，内部支撑架为呈“米”字型、且采用槽钢制作的钢结构支撑架，内部支撑架与塔类设备的内壁焊接固定。

步骤11、进行塔类设备下段的局部更换：为确保塔类设备下段更换时的安全性，不可一次性将塔类设备下段全部割除，应先割去一半、更换这一半，再割去另一半、更换这另一半；即：先拆除待更换塔类设备下段中半侧的旧塔壁和旧底座，进行该半侧新塔壁和新底座的安装；再拆除更换塔类设备下段中其余半侧的旧塔壁和旧底座，进行该其余半侧新塔壁和新底座的安装。所述塔类设备下段的底座3的结构为：如图6和图7所示，底座3包括上下相对设置的环形顶板31和环形底板32、下端固定于环形底板32的侧壁板33、以及固设在环形顶板31和环形底板32之间的第二筋板34，所述环形顶板31的内端固接于侧壁板33。具体地，所述步骤11包括以下分步骤：

步骤11.1、拆除待更换塔类设备下段中半侧的旧塔壁和旧底座。

步骤11.2、为便于施工开展，新塔段的各部分材料下料时也应该按一半一半式严格下料；即：先对构成该半侧的新塔壁和新底座各部分材料进行下料，所述新底座的下料材料除环形底板32外；另外，下料好以后，不可立即进行焊接作业，需待要安装的新塔段全部摆放到位后才可进行焊接施工(即下述步骤11.4之后才可进行焊接施工)，焊接顺序为先立焊后横焊。

步骤11.3、植入化学锚栓：在旧塔段拆除后，由于个别的地脚螺栓锈蚀严重，已不能再次使用，需要重新植入化学锚栓。因此，在原设备基础上相邻的两个地脚螺栓5之间的中间位置处钻孔后植入化学锚栓4，如图5所示，化学锚栓4的规格及钻孔深度符合规范要求，并在化学锚栓4的外周填充胶凝剂固定；待胶凝剂粘结强度达到要求、且进行拉拔试验合格后，在进行下述步骤11.4。

步骤11.4、安装所述新底座的环形底板32、并用垫铁组找平，之后，使用地脚螺栓和化学锚栓将环形底板32紧固于设备基础、以及将环形顶板31紧固于塔壁，故环形顶板31和环形底板32都开设有螺栓孔，再将构成新底座的各部分材料(即环形顶板31、环形底板32、侧壁板33和第二筋板34)焊接固定、将新底座与新塔壁焊接固定、以及将新塔壁与塔类设备的上段焊接固定。

步骤11.5、拆除待更换塔类设备下段中其余半侧的旧塔壁和旧底座。

步骤11.6、掏出旧底座下部的沥青砂，更换用于支撑所述环形底板32的支撑角钢，支撑角钢制作、安装完成后，再铺设新的沥青砂。

步骤11.7、检查并确认支撑角钢安装合格，且沥青砂的铺设符合要求；之后重复所述步骤11.2-步骤11.4，完成待更换塔类设备下段中其余半侧塔壁和底座3的下料与安装。

另外，在塔类设备下段更换的过程中，采用两台经纬仪对塔体垂直度进行持续检测，若发现垂直度超标，则应及时通知现场施工人员，及时改变焊接方法和顺序，以达到调整塔体垂直度的目的。新、旧塔壁的错边量调整至符合规范要求。人孔、介质物质管道的管口、仪表口、排污口等需要管口的安装必须以现场设备及原安装图纸为准，其高度、角度、方位等数据参数必须与现场原设备相同。

综上所述，本申请能够实现对塔类设备的下段进行局部更换，特别适用于大型塔类设备，能够提高设备利用率、并降低设备使用成本，还有效避免了现有技术中多次贴补或挖补所引起的问题；同时，本申请涉及的塔类设备下段局部更换施工工艺施工过程安全可靠，施工时间缩短，从而提高塔类设备检修作业的劳动效率，并有效降低塔类设备的检修成本。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。