大型吊装中设备吊耳设计与验收

大型吊装中设备吊耳设计与验收

张俊宏

中石化第四建设有限公司天津市300270

【摘要】当前随着大型设备吊装一体化及专业化的实施，在大型施工项目中，所需要的大型设备吊装工作量多达数十台，甚至可以高达数百台。而在大型设备吊装中，为确保吊装设备的正常运转及安全运行，必须加强对设备吊耳的设计及验收工作。基于此，文章重点探讨了管轴式吊耳的设计及验收，以供同行参考。

【关键词】大型吊装设备；吊耳设计；验收

一、大型设备的吊耳的概念及主要分类

吊耳是设置在设备上用于提升或牵引设备的一种吊点结构。常用的吊耳有板孔式吊耳(包括顶部板孔式吊耳和侧壁板孔式吊功、板钩式吊耳、轴式吊耳(包括管轴式和实心轴式)、提升盖式吊耳、吊环等。吊耳的结构形式一般根据设备的特点和所选择的吊装工艺来进行确定。由于管轴式吊耳具有便于制造安装、承载负荷大、拴挂机索具方便(特别是设备就位后高空吊机摘钩容易)等特点，大型立式设备的主吊耳多采用该种形式的吊耳，如百万吨级的煤炭间接液化项目油品合成装置中的2000t重的费托反应器即是采用管轴式吊耳作为主吊耳；当采用提升盖吊耳与设备顶部接管法兰连接吊装，设备顶部接管在吊装时会发生塑性变形或内衬易破坏的一些设备(如26万t/a丙烯晴装置的丙烯晴反应器等)也采用管轴式吊耳作为主吊耳。

二、设备相关资料的收集查阅

在设备吊耳设计之前，吊装技术人员应根据实际情况对设备进行分类，向EPC承包商索要平面布置图、设备工程图纸、设备到货计划等相关资料，并保持与EPC承包商的沟通联系，及时掌握设计变更等重要信息。认真查阅设备工程图，详细了解设备重量、直径、高度、材质、管口方位、壁厚以及是否热处理等重要信息。需要EPC承包商确认哪些内件在设备出厂前安装，吊装前是否安装劳动保护、附塔管道等。综合考虑主吊车和溜尾吊车的吊装负荷，充分利用项目现有的吊车资源和吊装机索具，做到既满足吊装需要，又经济合理。

三、管轴式吊耳的设计原则

在对一个项目的大型设备吊装进行前期策划时，一般情况下吊装单位根据吊装作业环境，设计出不同形式的设备吊耳，并经设计单位审核后交给制造厂连同设备本体一起进行制作安装检验。由于采用的设计标准不一样、及各家机索具配备不一致等多种条件限制，设计出的吊耳不尽相同。经分析研究比较，管轴式吊耳的设计建议依照以下几个方面的原则:

（一）吊耳强度经校核必须在其材料许用强度的范围之内

即吊耳在完全承载的情况下，绝不会发生塑性变形。在吊耳强度计算时，吊耳的受力不均衡系数1.5(一般采用)、材料的许用应力安全倍数1.6应严格计取。在有些管轴式吊耳计算时，不均衡系数采用2。由于现在设备重量计算的准确性，设计重量和实际重量偏差较小，且一般设备比较规则，所以不均衡系数取1.5足够。

（二）吊耳强度最好达到吊耳材质许用应力的80%-85%

吊耳强度的计算应该是对吊耳组合件的整体强度校核，且强度值最好达到吊耳材质许用应力的80%-85%。由于考虑吊装属于高危作业，设计出的吊耳往往偏于保守，实际吊装能力远大于设定的级别，这样极易造成材料浪费，且不美观。在施工现场经常出现小设备大吊耳的现象。特别是一些设备的吊装，吊机的负载率已接近满负荷，任何重量的增加都可能影响到最后的吊装实施。

（三）吊耳管及加强筋板材质宜选用强度较高的低合金钢

对于较大吨位的设备吊装，吊耳管及加强筋板材质宜选用强度较高的低合金钢，如Q345。这样既提高了吊耳强度，又可保证吊耳的可焊接性。若是不锈钢、低温钢、合金钢设备或其它有特殊条件限制的设备，碳钢吊耳不得与上述设备本体直接焊接。

（四）吊耳设计应经济合理、安全可靠、美观大方

根据设备状况和现场作业环境，设计出经济合理、安全可靠、美观大方的管轴式吊耳，把吊耳看做就像设备的管口和人孔一样去设计，布置合理，外观与设备整体协调一致，且考虑设备运输时不超高、不超宽。较大承载的吊耳管宜选用中厚管，管径要合适。若管径太小，拴挂的吊装绳扣折弯角度太大，绳扣承载力的折减就大(如管轴直径600，吊装钢丝绳径120，绳扣折减强度23%，一般根据现场经验，2股绳按1.5倍考虑)，且绳扣受力后容易形成死弯；若管径太大，对于小直径的设备不好布置，且设备的外观感觉不协调。对于较薄壁设备宜选用较大管径的吊耳。

管轴的长度依据所选用何种规格的吊装钢丝绳(目前国内较常使用无接头绳圈、插编绳扣和压制绳扣)、直径和股数及拴挂方式，以绳扣刚好均匀排开为最佳，钢丝绳强度越高，绳径就越小，管轴就越短。管轴内若需要加强筋板时，筋板不宜太密，若太密，筋板与设备本体、管轴间的焊接不能保证其质量，且局部焊接应力易集中。筋板间的距离建议保证在200mm及以上，建议对于单只吊耳承载300t及以上，采用管轴内井字筋板的结构形式。

（五）管轴式吊耳加强圈的确定

管轴式吊耳加强圈应按照美国焊接学会第107和第297公报计算方法或更加准确的数值分析有限元法计算后来确定。加强圈是对吊耳处筒壁的局部补强。按照通常做法，加强圈的厚度是设备本体壁厚的2/3或一样，材质与设备母材相同；但是对于较厚的设备，如壁厚大于80，加强圈的厚度不低于设备壁厚的一半，当然还是要经过计算后确定。加强圈有圆形和方形两种常见的形式。圆形加强圈由于在受力后，各个方向力的分布均匀一致，一般更多选用，其外径通常按照管轴直径的1.5-2倍，对于较薄壁设备和吊耳管径相对筒体直径较小的设备，应选用2倍或更大。对于合金钢等一些特殊材质的设备，碳钢管轴不能与设备本体直接焊接，只能与设备本体的加强圈焊接时，加强圈的材质最好与设备母材一致或相近。对于筒壁较薄，吊点处筒体局部强度较低的设备也可采用此吊耳形式。

（六）管轴式吊耳的制作和安装必须严格按程序进行

管轴式吊耳的制作和安装必须严格按程序进行，先管轴内筋板组合件与设备筒体焊接，后管轴与内筋板、筒体焊接，第三步加强圈与管轴、筒体焊接，最后焊接管轴外立筋板、绳扣外挡圈。每一件部件的加工、焊接必须认真仔细，焊缝高度和工差配合严格按照图纸和规范要求，一定要避免吊耳施焊完毕后存在焊接应力，吊耳的质量必须百分之百满足图纸和规范要求。

（七）减小吊装绳扣与吊耳管轴间摩擦的方法

对于承载力极大的管轴式吊耳，通过在吊耳管轴外涂抹润滑油或在吊耳管轴外加一个内衬四氟乙烯滑动块的套筒，可减小吊装绳扣与吊耳管轴间的摩擦，可极大地改善吊装作业条件。

四、吊耳验收要点

吊装单位要与承包商和制造厂建立起良好的沟通渠道，以便及时得到信息反馈。同时还应与设备制造厂家进行协商，尽量将吊耳的验收工作前移。在对吊耳进行验收时，制造单位必须提供吊耳的检测报告，以便吊装单位对其进行查验。在设备进厂后，有关技术人员还要对每台设备上焊接吊耳的外观、焊肉高度、焊位置和方位等进行复查，如有必要还应对吊耳的质量进行复检，避免出现延迟裂纹等情况，从而确保吊装工作能够安全、顺利的进行。

总之，在大型工程项目建设中，大型设备的吊装施工时必不可少的，而在设备吊装过程中，吊耳的合理设计及验收则是确保吊装设备正常安全运行的关键。所以必须依据工程项目的具体情况，合理选择吊耳结构类型，并严格依据吊耳的设计规范进行设计操作，同时加强吊耳的验收工作，确保大型设备的安全、稳妥的进行吊装工序施工。

参考文献

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