石油化工設備附屬立式直梯安裝問題

導語：石油化工設備附屬立式直梯安裝問題一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文討論了石油化工工程中設備附屬立式直梯安裝問題，對直梯雙端焊接固定情況下，在設備運行狀態時，產生的拉力進行了實例計算，分析了危害產生原因，并提出相應對策。

關鍵詞：直梯；熱膨脹拉力；產生危害

立式直梯在石油化工工程中是常見設備附屬物，在施工安裝中，參建各方經常忽略立式直梯的安裝質量要求。下面，我們就安裝實例分析一下，不按規范要求安裝在設備上的立式直梯，會造成什么危害[1]。

1問題的發現與提出

在某石油化工工程項目中，質量監督人員在檢查航煤加氫裝置C101塔安裝質量時，發現塔附屬籠式立式直梯上下兩端與支撐架連接處采用了焊接固定方式（見圖1）。依據設計單位扶梯標準圖集CEI/EQT721—2007、CEI/EQT722—2007，扶梯下端應采用長孔滑動螺栓連接，上端圓孔螺栓固定連接。質量監督人員據此向施工單位提出質量異議。然而，施工單位出具了《施工圖審查記錄》：設計單位同意直梯螺栓連接改為焊接。但是，上述設計變更違反了[2]《固定式鋼梯及平臺安全要求》GB4053.1—2009第一部分.鋼直梯第4.4.4條“固定在設備上的鋼直梯，當溫差較大時，相鄰支撐中應一對支撐完全固定，另一對在梯梁上開設長圓孔，采用螺栓連接。”的要求。質量監督人員向設計、總承包、施工單位下達了質量問題處理通知書，要求立即整改。針對上述問題實例，我們決定進行計算分析，來看看這么做到底會產生什么樣的危害。

2拉力的計算與分析

2.1設計條件

C101塔的設計溫度278℃，項目所在地區環境最低溫度一般在0℃，塔體材質為20#碳素鋼，直梯材質為Q235A，直梯最大長度6m，直梯斷面尺寸60mm×10mm。查詢參考書，塔體碳素鋼在250℃下的線膨脹系數為α=12.56×10-6，扶梯Q235A的彈性模量為E=200GPa。

2.2拉力計算

塔壁與直梯熱膨脹差：△L=α△tL=12.56×10-6×（278-0）×6=0.021m直梯梁中的拉應力(Pa)：σ=Eε=E·△L/L=200×109（12.56×10-6×278×6)/6=6.98336×108Pa直梯梁拉力(N)：F=σs=6.98336×108Pa×0.06×0.01=4.19×105N即單根扁鋼直梯梁所受拉力為41.9t。

2.3計算結果的分析

依據上述計算，我們可以看出：在0℃的環境溫度下，C101塔在正常使用溫度278℃時，如果把立式直梯的兩端都與塔體焊接固定，單根扁鋼直梯梁所受拉力為41.9t。依據工程經驗，我們知道單點焊接能夠承受5t的拉力，上述計算結果達到了單點焊接所能承受的力的8倍還要多，在運行狀態下一定會被拉斷，如果支架與塔壁焊縫比較薄弱，則會因母材的撕裂而發生物料泄漏爆炸等重大事故。有人可能會提出疑問，認為上述計算只是特例，一般不會出現，那么我們來延申計算一下，看看全部工況下的計算結果。我們還是以上述實例條件來計算，因為6m的直梯和碳素鋼設備都是石油化工工程中最為常見的，我們只改變設備使用溫度與環境溫度差，以25℃溫差間隔計算12組數據，計算方法不變，計算結果如圖2所示。觀察圖2我們可以看出，直梯的拉力同設備與環境的溫度差基本上為線性關系。通過查圖可知，在40℃溫差下直梯的拉力即可超過5t，也就會產生破壞力，而40℃溫差在石油化工工程中非常容易達到，甚至有很多地方的晝夜溫差都能達到40℃。進一步分析，我們還應該注意到，上述實例計算中，直梯的膨脹量達到了2.1cm，如果滑動端長圓孔的長度小于4cm，或者螺栓沒有位于孔中間偏向膨脹方向一側，還是不能避免對設備的損傷。

3結論與對策

GB4053—2009《固定式鋼梯及平臺安全要求》規范中明確提出了對于固定在設備上的鋼直梯，當溫差較大時，相鄰支撐中應一對支撐完全固定，另一對在梯梁上開設長圓孔，采用螺栓連接。但是，規范中沒有明確多少度溫差算是較大，沒有對螺栓孔長度及螺栓安裝方法提出詳細要求，這就需要設計單位依據具體設計條件進行量化。很多施工人員，甚至包括設計人員都沒有深入領會規范制定的思想意圖，認清其中隱藏的危害，隨意改變設計圖集要求，容易造成重大施工質量隱患。在實際工程施工中，應該嚴格按照規范要求，按圖施工，不能隨意更改設計。對于常見的碳素鋼設備附屬直梯，當溫差超過40℃就應當注意到直梯兩端的連接方式，而且要檢查長圓孔的長度應不小于4cm，且螺栓要位于孔中間偏向膨脹方向一側。

參考文獻：

[1]聞邦椿.《機械設計手冊》[M].北京：機械工業出版社，2010.

[2]GB4053—2009《固定式鋼梯及平臺安全要求》[S].

作者：方恭慶 呂曉陽 單位：中國石油天然氣蘭州工程質量監督站 中國石油廣東石化質量部