炼化装置大型设备管轴式吊耳的设计毕业设计
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国际上通常采用的管轴式吊耳，管轴内不设筋板，或为中空 式，或设加强环，通过加大管径和管轴壁厚或管轴外设置立筋板 来满足吊耳强度条件；管轴一般直接安装在设备本体加强圈上， 由于筒体吊耳处的焊缝集中应力小、且容易焊接，显然优于国内
Ｈｅａｖｅｙ ｌｉｆｔｉｎｇ 吊装专栏
吊耳系列采用小口径薄壁管轴而在内腔加复杂筋板的方式。早 在上世纪 90 年代国内几套大化肥装置施工时，许多国外进口立 式设备管轴式吊耳作为附件随设备一起拖运到施工现场进行焊 接安装。吊重百吨级的管轴式吊耳仅为直径大于 500mm、壁厚 约 20mm 的普通碳钢管，与设备本体加强圈直接焊接，且出于对 电焊工身体健康的考虑，要求吊耳管与加强圈对接管子内角焊 缝不允许施焊如图 2 所示。
图 3 吊耳实物照片
3 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： 3. 1 吊耳强度经校核必须在其材料许用强度的范围之内
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炼化装置大型设备管轴式吊耳的设计
岳敏 中石化第五建设有限公司 广东广州 510145
摘 要 通过实例叙述了如何设计出既符合工程需要，又合理、可靠、经济的吊耳，以确保吊装作业安全、有效的进行。 关键词 管轴式吊码 B 文章编号 1672- 9323（2014）03- 0054- 05
注：１－内挡板；２－管轴；３－外档板 ４－加强环； ５－加强板；６－肋板
图 2 国外常用管轴式吊耳形式 经比较两种吊耳形式，从管轴长度看，国际上通常以大绳径 少股数吊索为前提条件，将管轴设计得较短；而国内吊耳系列由 于过去吊装绳扣材料性能和制作工艺与发达国家之间存在的巨 大差距，只能采用小绳径多股数吊索为前提条件，不得不将管轴 设计得较长。从理论上讲，前者显然更合理, 因为管轴受力后，弯 曲应力约占吊耳强度的 2/ 3。近年来随着国内制造装备业的快 速发展，吊装技术有了长足的进步，国内已完全能够生产单根承 载力大于 500t、绳径大于 200mm 的标准绳扣，目前国内吊耳的 设计有更多的选择条件，可通过参照两种吊耳的结构模式，设计 出适合吊装作业环境的最优化吊耳。如图 3 所示为已使用的 1000t 级管轴式吊耳（既是大管径、较短轴，又对管轴内外加筋， 以保证吊耳强度）。
2 国内、外管轴式吊耳比较
1 概述
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 式吊耳）、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 吊装工艺来确定。
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。
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。 3. 2 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。 3. 3 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。 3. 4 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。
54 石油化工建设 2014. 03
注：１－吊耳管；２－挡板；３－加强圈；４－加强筋；５、９－边横筋； ６－立筋；７、１１－中横筋；８－边中横筋； １０－边立筋；１２－中立筋 图 1 国内常用管轴式吊耳形式
国内炼化装置设备吊装传统的管轴式吊耳结构设计一般参 考《大型设备吊装工程施工工艺标准》SH / T 3515- 2003 和《化 工设备吊耳及工程技术要求》H G/ T21574- 2008 中的有关吊耳 结构形式如图 1 所示。
近年来，随着我国经济的高速发展，社会对能源、化工产品 的需求越来越大，大型石油化工和煤化工项目相继投入建设，设 备的吊装成为这些项目能否顺利建成的关键因素之一。这些项 目的建设均有一个共同点：装置布局越来越紧凑，关键设备的重 量、体积明显增加，设备较高基础安装，使得大型吊装作业越来 越趋向于重量超大、安装高度高、作业半径大的发展方向，吊装 工程也越来越重视规范、高效、安全管理。而作为吊装工作的一 个主要组成部分，吊耳的设计是保证吊装作业成功的一个重要 环节。
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吊耳系列采用小口径薄壁管轴而在内腔加复杂筋板的方式。早 在上世纪 90 年代国内几套大化肥装置施工时，许多国外进口立 式设备管轴式吊耳作为附件随设备一起拖运到施工现场进行焊 接安装。吊重百吨级的管轴式吊耳仅为直径大于 500mm、壁厚 约 20mm 的普通碳钢管，与设备本体加强圈直接焊接，且出于对 电焊工身体健康的考虑，要求吊耳管与加强圈对接管子内角焊 缝不允许施焊如图 2 所示。
图 3 吊耳实物照片
3 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： 3. 1 吊耳强度经校核必须在其材料许用强度的范围之内
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炼化装置大型设备管轴式吊耳的设计
岳敏 中石化第五建设有限公司 广东广州 510145
摘 要 通过实例叙述了如何设计出既符合工程需要，又合理、可靠、经济的吊耳，以确保吊装作业安全、有效的进行。 关键词 管轴式吊码 B 文章编号 1672- 9323（2014）03- 0054- 05
注：１－内挡板；２－管轴；３－外档板 ４－加强环； ５－加强板；６－肋板
图 2 国外常用管轴式吊耳形式 经比较两种吊耳形式，从管轴长度看，国际上通常以大绳径 少股数吊索为前提条件，将管轴设计得较短；而国内吊耳系列由 于过去吊装绳扣材料性能和制作工艺与发达国家之间存在的巨 大差距，只能采用小绳径多股数吊索为前提条件，不得不将管轴 设计得较长。从理论上讲，前者显然更合理, 因为管轴受力后，弯 曲应力约占吊耳强度的 2/ 3。近年来随着国内制造装备业的快 速发展，吊装技术有了长足的进步，国内已完全能够生产单根承 载力大于 500t、绳径大于 200mm 的标准绳扣，目前国内吊耳的 设计有更多的选择条件，可通过参照两种吊耳的结构模式，设计 出适合吊装作业环境的最优化吊耳。如图 3 所示为已使用的 1000t 级管轴式吊耳（既是大管径、较短轴，又对管轴内外加筋， 以保证吊耳强度）。
2 国内、外管轴式吊耳比较
1 概述
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 式吊耳）、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 吊装工艺来确定。
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。
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。 3. 2 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。 3. 3 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。 3. 4 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。
54 石油化工建设 2014. 03
注：１－吊耳管；２－挡板；３－加强圈；４－加强筋；５、９－边横筋； ６－立筋；７、１１－中横筋；８－边中横筋； １０－边立筋；１２－中立筋 图 1 国内常用管轴式吊耳形式
国内炼化装置设备吊装传统的管轴式吊耳结构设计一般参 考《大型设备吊装工程施工工艺标准》SH / T 3515- 2003 和《化 工设备吊耳及工程技术要求》H G/ T21574- 2008 中的有关吊耳 结构形式如图 1 所示。
近年来，随着我国经济的高速发展，社会对能源、化工产品 的需求越来越大，大型石油化工和煤化工项目相继投入建设，设 备的吊装成为这些项目能否顺利建成的关键因素之一。这些项 目的建设均有一个共同点：装置布局越来越紧凑，关键设备的重 量、体积明显增加，设备较高基础安装，使得大型吊装作业越来 越趋向于重量超大、安装高度高、作业半径大的发展方向，吊装 工程也越来越重视规范、高效、安全管理。而作为吊装工作的一 个主要组成部分，吊耳的设计是保证吊装作业成功的一个重要 环节。
