大型空分冷箱保护性拆迁施工技术

赵世元 罗德鹏 杨春宇

中国化学工程第六建设有限公司 湖北襄阳 441100

2019 年中国化学工程第六建设有限公司（以下简称六化建）承建了山东省某空分拆迁项目2×42000Nm3/ h冷箱保护性拆迁项目。由于冷箱高度高、危险性大、拆解量多，冷箱内部塔器需空中切割拆除，并且拆除的所有设备、管道、钢结构需二次利旧使用。六化建通过开发应用大型空分冷箱保护性拆迁施工技术，冷箱钢结构采用模块化拆除，管道及设备采用二维码标识，提高了拆除施工安全系数，保证了后期二次利旧安装的准确性，减少了后续安装的工程量。

1 工艺流程

冷箱拆除工艺流程见图1。其中主冷箱钢结构拆除与主冷箱管道拆除依据现场情况交叉进行。

图1 冷箱拆除工艺流程示意图

2 确认拆除工程量

根据业主所提供的工程量清单进行现场确认，最终确认拆除工程量，如表1 所示。

表1 确认拆除的工程量

3确认最优拆除模块

根据冷箱结构、塔器图纸，结合运输条件、安装要求，以及新、旧厂址的平面布置情况，综合确定冷箱结构、冷箱内管道和塔器的最优拆除模块。

确认冷箱板除顶板外以4 块为一组进行拆除吊装，放置地面后进行细化拆解，最终保留冷箱板直角，其余冷箱板完全拆除为单块板。保留冷箱板直角有助于防止冷箱板变形，减少利旧安装时钢结构焊接工程量。装车运输时，两块直角冷箱板对放，将单块板放入中间，保证运输的安全性，减少运输车辆的使用量。

管道拆除时以能吊出冷箱内为主；放置地面后进行二次拆解，拆解时以能装车的最大模块为主，并且尽量保留焊缝，减少二次焊接工作量。经与设备生产厂家技术部咨询，塔器需从原焊缝进行切割，以保证利旧安装后塔器原有标高和塔器分馏量不变。

管道拆除模块以业主提供的竣工单线图为准，以不影响运输装车为原则最大程度保留原焊缝。

4 冷箱内珠光砂移除

采用抽真空设备+ 人工排砂结合的方法来移除冷箱内的珠光砂。在冷箱标高1.5m 处开直径150mm 的孔洞3～5 个，每个孔洞开设之前设置手动封闭装置，以方便取砂。同时，在取砂区域设置防尘罩，尽可能防止珠光砂飘散污染环境。

5 板式冷箱拆除

板式冷箱内换热器拆除前需将所有管道切断，无法拿出冷箱的放置于地面，管道直径较大的管壁较薄，需下垫方木防止变形。由于板式冷箱内两台高压换热器共用一套支架主梁，每三台低压换热器共用一套支架主梁，所以两台高压换热器需同时拆除，三台低压换热器需同时拆除。拆除完成后，将管道吊出冷箱，把所有冷箱板采用碳弧气刨切割拆除。

6 主冷箱拆除

6.1 确认主吊车

经过吊装计算，在保证吊装安全的情况下，优先选用费用最低的主吊车，最后确认使用400t 履带吊（不带超起），不需要对现场土建结构进行破碎且满足所有吊装作业。

6.2 冷箱内管道拆除

（1）冷箱内管道拆除作业顺序与管道安装基本相反，即采取“先小管、后大管，先支管、后主管，先仪表管道、后工艺管道”的原则。

（2）在冷箱管道系统内，应先拆除非承重管道后再拆承重管道。

（3）不锈钢管道用不锈钢专用砂轮片进行切割，铝管道用圆盘锯、砂轮片及割刀等器具进行切割。

（4）与设备连接的管口切割时，需采用多次切割法，且要在设备管口内安装好清洁堵头后方能开始切割，以防止切割过程中产生碎屑掉入设备内。切割完成后，将管道内部及管口碎屑清理干净，用内置式塑料管帽进行封堵，以保证管道内部清洁度。

（5）管道切割时应尽量选择在原有焊缝处进行切割，并选择在水平管段焊缝位置，避免在垂直管段焊缝位置处切割，以减少切割碎屑对管道内部的污染。管道拆除时在主冷箱底部放置10t 卷扬机一台，在冷箱顶盖骨架钢梁上焊接制作临时吊耳，并设置滑轮组，由下至上依次拆除并放至冷箱内地面（将能拆除的管道尽量全部拆除），从东西两侧运出。DN500 以上以及难以放置于冷箱内地面的管道在冷箱板拆除到相应高度后，使用吊车从冷箱侧面吊出。管道拆除时，必须要采用软带吊装，不允许用钢丝绳直接拴在管道的本体上，防止损伤管道。

（6）在对冷箱内管道进行保护性拆除前，现场核对管道实物布置是否与图纸一致。在管道图纸模型或单线图中提前划分标明切割位置，根据实际情况给每根管线编好管段号，并将每根管线管段号移植到之后对应的拆除管段上明显位置处。

（7）拆除后的管道应及时按照管道单线图进行编号制作二维码，粘贴于不易磨损处。

（8）对拆除管段及管件进行完好性检查，如有损伤，需由厂家、业主等确定修复或更换，以保证安装需要。

6.3 冷箱钢结构拆除

（1）采用模块化拆除、吊装冷箱钢结构，拆除模块为单轴面直角形边的钢结构箱体，含立柱、斜撑、面板、楼梯等。单轴面直角形边的钢结构箱体拆除、吊装后，在地面进行解体，使冷箱钢结构拆除与冷箱内塔器拆除可以平行施工，减少安全隐患。同时，在拆除前将每一块冷箱板编号焊在箱板顶部，区分两台冷箱，以保证二次安装箱板位置的准确性。冷箱板模块化拆除见图1。

图1 冷箱板模块化拆除

（2）各箱板之间连接内部是间断焊接，外侧是连续性气密焊接，中间有定位连接螺栓。在冷箱内部管道拆除完成后，利用吊笼及气刨等工具对冷箱箱板外侧连续气密焊接焊缝进行切割，同时利用冷箱内部脚手架由上至下对内部箱板间断焊接焊缝处进行切割，待吊车将所拆卸箱板固定后再松开连接螺栓。吊装至地面后，应进行更加详尽的分解以达到运输条件。选择切割时应尽量选择机械切割甚至手工切割，避免火焰切割。受现场实际操作空间等因素影响时，可采取火焰切割，但需提前采取防护措施以防止结构热变形。

（3）对未拆除模块及已拆除的模块部分均须进行临时加固处理，防止冷箱板发生变形。

6.4 冷箱内塔器拆除

（1）冷箱内塔器采用“一车主吊，一车配合”的方式拆除吊装。

（2）冷箱内塔器拆除吊装前，对吊车站位、行走路线提前落实，对承载力不满足要求的路基进行处理。且路基承载力、吊索具等检查合格后，方可开始拆除。

（3）设备与管道接口切割时尽量在原焊缝处切割，一定不能破坏设备原有接口处的预留长度。现场切割时，设备生产厂家及业主相关负责人须到场进行现场确认。切口要非常慎重，以保证后续安装时有合适的对接坡口余量。

（4）冷箱内主塔、氩塔切割拆除前，需要用不可擦拭标识线垂直贯穿切割缝，便于在二次复位组对安装时找准角度和方位。

（5）上塔上段与上塔下段切割前，塔内需进行内部刚性支撑。刚性支撑材质为角铝（∠75），米字型焊接形式，以免吊装及运输过程中发生变形。上塔上段拆除见图2，上塔下段拆除见图3。

图2 上塔上段拆除

图3 上塔下段拆除

（6）对拆除后的塔器进行完好性检查，如有损伤，需由厂家、业主等确定修复或更换，以保证安装需要。

（7）塔器切割时，必须先用主吊车吊住塔器上部的吊点，初始用力约占容器重量的10%。塔器壁厚16～18mm，焊缝为单面焊双面成型焊缝，内部有一道不锈钢衬环。为防止切割碎屑污染塔内，经协商决定采用分道切割法。即先用圆盘锯定高将塔器铝镁合金部分完全切割，再采用不锈钢切割片对剩余厚度进行切割；待切割铝镁合金剩余厚度约3mm 深度后，主吊车将起力提高到25%；随着切割的不断进行，吊车提升力不断增加；即将切透时，主吊车将起力提高到100%，最后将塔器吊出冷箱结构。圆盘锯定高切割铝镁合金见图4。

图4 圆盘锯定高切割铝镁合金

（8）拆除完成的塔器需放置在特定鞍座上，防止塔器圆度发生变化，并采用大功率吸尘器及时清理切口处铝屑，焊接闷板及挡削板，进行充氮保护。

上塔下段放置在特定鞍座上见图5，塔器挡削板制作见图6，塔器闷板及支撑焊接见图7，塔器二维码标识及扫描结果见图8。

图5 上塔下段放置在特定鞍座上

图6 塔器挡削板制作

图7 塔器闷板及支撑焊接

图8 塔器二维码标识及扫描结果

7 材料运输

由于旧、新厂址相距约1100km，仅可使用汽运的方式。为避免超限，冷箱板采用17m 平板车运输，管道及小件钢构采用13.5m 高栏车运输，超吨位的塔器只可办理超限证采用大件运输专用车辆运输。

包装方式分箱装（木箱、集装箱）和裸装，并且需满足长途运输、短期存储、多次搬运的要求。

7.1 裸装

（1）裸装的设备主要有钢结构、大直径管道和冷箱内塔器等。

（2）冷箱内塔器为圆筒形，需制作相应尺寸弧度的马鞍形底座，设备放好后上面再用箍筋包住。底座和车厢厢板焊接，旁边用倒链或绑带封车。

（3）冷箱内塔器设备管口需焊接盲板，并充氮保护，加盖防雨布。

7.2 木箱

（1）采用木箱包装运输的主要有阀门、仪表件、压缩机组和各类附件等。

（2）木箱内阀门、仪表件等包装前需做好标记，并在木箱内放置详细装箱清单。封箱后，要加盖防雨油毡布，并在木箱外表面显著位置要有合适的向上、防潮、勿压、易碎等标志。如果设备重心偏离中心，要在包装木箱上予以标示。

（3）对于精密阀门和仪表件，如压力变送器，应采用纸箱包装外加木箱包装的方式，纸箱内要有缓冲泡沫板。

7.3 集装箱

（1）电缆、冷箱内小直径铝管、不锈钢管、设备底座垫板等采用集装箱装箱运输。并且集装箱内要放置详细装箱清单。

（2）由于铝镁合金管道管径较大，管壁较薄（仅为3～5mm），无法堆积运输。所以每次运输冷箱板时，在不超高、不超重的前提下将管道放置于箱板上一起运输，管道下需垫入泡沫防止磨损，剩余管道采用13.5m 高栏车进行运输。封车时采用软质绳索，在箱板棱角处用薄铁板折弯垫入，防止运输过程中磨断绳索。随车单需精确到每一块箱板号、每一段管道二维码编号。临沂与大路均需有专人负责装卸车，仔细核对随车单。

8 质量控制

（1）本工程中最重要的就是要保证铝镁合金塔器内禁油、禁水、禁灰尘。塔器内部的洁净度是影响开车后空分产品纯度的最重要因素，也是空分安全运行的最重要指标。因此，在塔器切割时要严禁铝屑掉入，切割完成后要及时将切口用刚性支撑并覆盖，严禁雨水流入塔内。吊装时所用钢丝绳及吊钩用布完全包裹，防止勾头及钢丝绳滴油污染塔器。

（2）塔器切割时需沿原对接焊缝进行切割，切割前需业主及设备生产厂家相关技术人员进行现场确认。切割需熟练工进行操作，保证切割缝水平度，防止利旧安装时对接塔器处理坡口导致塔器标高不足。

（3）冷箱板的变形量是影响后续安装时冷箱垂直度的重要因素。为防止冷箱板过度变形，切割时大量采用碳弧气刨，以减小箱板变形量及后期箱板打磨量。

9 结语

大型空分冷箱拆迁技术结合了模块化施工及现代化二维码标识，极大地提高了施工效率及施工安全性。通过实例应用，发现该技术是切实可行的，为同类工程提供了有效可行的经验借鉴。该技术适用于大型空分冷箱的拆除，以及大型复杂状况装置拆迁工作，如空分冷箱、锅炉、气化装置、大型压缩机组等装置的保护性拆迁工程。

其具有以下技术特点：

（1）采用模块化拆除，将大量需在高空进行的拆解工作转为地面进行，加快了施工速度，保证了施工的安全性，减小了钢结构的变形量和安装时钢结构的焊接量。

（2）对拆除的管道及钢结构等进行二维码标识，确保管道酸洗、碱洗之后标识依然完整，便于装箱运输过程的控制，减少了设材部门对材料出入库的录入工作，提高工作效率，保证了后期安装的准确性，减少管道材料的浪费。