大型鋼制圓筒式儲罐的導鏈式倒裝法施工技術(shù)

■ 吳長貴 谷 波 鄧衛(wèi)國 朱勇昆 中國化學工程第四建設公司 湖南岳陽 412000

大型鋼制圓筒式儲罐的導鏈式倒裝法施工技術(shù)

■ 吳長貴 谷 波 鄧衛(wèi)國 朱勇昆 中國化學工程第四建設公司 湖南岳陽 412000

導鏈式倒裝法是一種設備投資較少、施工方法簡便、施工質(zhì)量穩(wěn)定可靠的方法，以往常用于3000m3以下的儲罐施工，本工程通過調(diào)研、分析在20000m3鋼制儲罐中采用了導鏈式倒裝法取得了成功。在類似工程上有借鑒作用。

導鏈式倒裝法 大型鋼制圓筒式儲罐 原理 工藝流程

鋼制立式儲罐多用于化工、石油、農(nóng)藥、儲運等行業(yè)。近年來，因為大型儲罐在容積相等的條件下，有占地面積少，投資成本低等優(yōu)點，隨著社會科學技術(shù)的發(fā)展，鋼制立式儲罐有越來越向大型化發(fā)展的趨勢。

2008 年我公司承接了某處國家成品油儲備庫的改擴建工程，6臺20000m3儲油罐安裝制作以及管道、電氣安裝工程。這是我公司采用導鏈式倒裝法進行安裝施工的大型鋼制立式儲罐的典型工程。以往采用導鏈式倒裝法安裝鋼制立式儲罐的多為3000m3以下的中小型儲罐，運用于20000m3這樣大型的鋼制立式儲罐還是非常罕見的。通過調(diào)研和實地考查，并根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，在施工準備階段和施工過程中把握好關(guān)鍵部位，最終取得了圓滿成功。

1 油罐結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)數(shù)據(jù)

(1)油罐類型為立式圓筒形拱頂油罐（其頂蓋為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)）；

(2)設計裝油容積20000m3；

(3)罐內(nèi)設計允許剩余壓力正壓為2kPa，負壓為-1.2kPa；

(4)罐內(nèi)設計試驗壓力正壓為2.2kPa，負壓為-1.32kPa；

(5)油罐主體材質(zhì)為16MnR和Q235-A；

(6)頂蓋和底板焊接接頭為搭接形式，罐壁采用對接形式；

(7)幾何尺寸及質(zhì)量：罐底直徑40500mm；罐壁內(nèi)口直徑40460mm；罐壁高度16935mm；罐體總高22840mm；總耗鋼量392.56t。

2 方案選擇

一般情況下，大、中型儲罐尤其是拱頂罐很少采用正裝法，因為正裝法施工，隨著罐體越來越高，高空作業(yè)困難，很難保證工程質(zhì)量和安全。而倒裝法施工大都集中在地面作業(yè)，不受高度影響，不僅安全、工效高，而且節(jié)省了大型吊裝設備、腳手架等費用。同時，倒裝法施工場地占用少，作業(yè)空間大，便于施工全方位地展開。目前，國內(nèi)采用倒裝法進行鋼制立式儲罐安裝施工常采用液壓頂升法、充氣頂升法和導鏈式安裝法。三者的區(qū)別：

(1)液壓頂升法固然操作簡便，省時省力，但成本過高。僅1套液壓起升裝置，其設備購置費就高達幾十至上百萬元，一般工程施工單位都很難承受。

(2)充氣頂升法雖說其工裝成本要比液壓頂升法低，但充氣頂升法的整套裝置安裝復雜，環(huán)節(jié)繁多。特別是每次提升前，提升裝置的回位安裝都要花費很多時間，在一定程度上制約了工程進度的加快。其次，充氣頂升法提升罐體是利用壓縮空氣進行頂升的，罐體在上升過程中的平穩(wěn)性比較難以控制。另外，充氣頂升法對提升限位裝置要求很高，一旦某個局部出現(xiàn)紕漏，導致罐體冒頂，后果不堪設想。

(3)與上述2種施工方案相比，導鏈式安裝法在機具設備方面的投資最少，相對工程成本也就最低；整個裝置操作簡單，安裝快捷，加快了工程進度，節(jié)約了工期；施工裝置工作穩(wěn)定可靠，操作人員在施工過程中能較方便地加以控制。經(jīng)過從工程成本、工程進度、工程質(zhì)量、安全性等方面的比較，最終決定采用導鏈式倒裝法進行安裝施工。

3 導鏈式倒裝法原理

導鏈式倒裝法就是利用千斤頂、卡板等輔助工具將漲圈固定在最上一圈壁板的內(nèi)壁，并焊接盤板來保證漲圈向罐體的傳力，然后用導鏈裝置提升漲圈，同時也帶動了整個罐體徐徐上升。當升到預定位置時，即可進行上下圈壁板之間的組對。當全部組對、焊接完畢后，再利用導鏈裝置將漲圈放下，重新設置于第二圈壁板下口（壁板下口應留出組對位置），然后再提升罐體、組對、焊接，直至將罐體壁板全部組裝焊接完畢。采用導鏈式倒裝法，漲圈是一個非常關(guān)鍵的裝置。設置漲圈的作用一是以漲圈作為罐體組對焊接時的胎具，保證罐體組對焊接后的圓度及垂直度；二是設置導鏈的下端吊耳，用于提升罐體，并保證導鏈提升時儲罐整體的剛度。因此漲圈在制作安裝過程中必須保證其強度可靠弧度精確。

4 施工裝置

導鏈式倒裝法施工裝置由桅桿、導鏈、漲圈、中心立柱、中心盤、輔助拉桿及活口調(diào)節(jié)裝置組成。全套裝置安裝示意見圖1。

(1)桅桿選用C159mm×10mm無縫鋼管制作，上端設置導鏈上吊耳，下端通過墊板與底板連接，并在其下部與底板之間設置加強筋板及斜撐。根據(jù)最大提升質(zhì)量，儲罐設40根桅桿，每根桅桿配備1只10t導鏈。

(2)儲罐漲圈選用300mm×80mm×9mm槽鋼分3段進行滾圓制作，槽鋼每隔1m 設置1塊70mm×60mm×10mm的豎向加強筋，沿槽鋼中央設置65mm×10mm的環(huán)向加強筋，成型后用弦長2m的弧形樣板檢查，間隙小于2mm，安裝時，用3只30t千斤頂將漲圈沿儲罐內(nèi)壁頂緊，并每隔2m左右在罐壁上焊1塊卡板以保證漲圈安裝強度。

(3)中心立柱、中心盤選用C159mm×10mm無縫鋼管及δ16mm的鋼板焊接而成，通過輔助拉桿與桅桿聯(lián)接，實現(xiàn)桅桿在水平方向上受力的平衡，保證桅桿在受力后不傾斜。

(4)輔助拉桿選用C16mm的圓鋼制作，用以實現(xiàn)中心立柱、中心盤與桅桿，桅桿與桅桿之間的聯(lián)接，輔助拉桿用花籃螺絲來進行松緊調(diào)節(jié)。

(5)活口調(diào)節(jié)裝置由2只5t導鏈和相應的索具眼板組成?；羁谡{(diào)節(jié)裝置的主要作用是便于圍板圍好，尚未組裝的下一圈壁板周圈的放松和收緊。此次2組活口裝置應基本對稱設置。

5 施工程序及技術(shù)要求

導鏈式倒裝法的工藝流程見圖2。具體程序及技術(shù)要求為：

(1)施工準備：包括施工技術(shù)、材料供應、機具設備、施工現(xiàn)場等的準備。

(2)預制：首先根據(jù)鋼板規(guī)格及設計圖紙要求繪制排板圖，然后根據(jù)排板圖對儲罐的頂板、壁板、底板進行放樣下料，并按照排板圖對每一塊鋼板進行編號。預制完成的鋼板應放置在相應的胎具上，以保證其弧度不發(fā)生變化，同時須疊放的鋼板應根據(jù)安裝順序依次堆放。邊梁采用分段熱煨成型，用樣板控制圓度，間隙2mm。每段邊梁成型后都應按順序進行編號。

(3)驗收基礎(chǔ)：取得土建專業(yè)提供的基礎(chǔ)中間交接驗收合格證明書，并在基礎(chǔ)上放劃十字中心線和罐底邊緣板外圓周線。土建基礎(chǔ)上應按設計要求留有供安裝人員進出的安裝孔，待安裝結(jié)束后再填充夯實。

(4)罐底組裝：罐底板組裝前，其鋼板背面應進行噴砂處理，并刷瀝青漆2道。然后根據(jù)已劃好的十字中心線和罐底邊緣板外圓周線鋪設邊緣板及中幅板，其中中幅板的鋪設應先鋪設中心長條基準中幅板，然后再由中心向兩側(cè)逐塊逐條地鋪設。邊緣板的焊接只施焊靠外緣300mm部位的焊縫，焊后應進行射線探傷。邊緣板與中幅板的搭接焊縫先不焊。

(5)頂圈壁板組裝：在罐底板上劃出壁板內(nèi)圓組對線，并在其內(nèi)側(cè)每隔500mm點焊一塊檔板，規(guī)格為100mm×100mm×10 mm，作為壁板下口組對基準，壁板上口則將漲圈安裝上，用以保證罐體組對時整體的圓度。組對、焊接時應嚴格控制其直徑、橢圓度、垂直度等參數(shù)。

(6)邊梁組裝：邊梁按編號順序進行組裝，組裝后檢查其圓度和水平度，圓度公差為±20mm，水平度為±5mm。

(7)安裝鋼網(wǎng)殼：雖然鋼網(wǎng)殼采用的是專業(yè)廠家的產(chǎn)品，但是還是由我公司負責進行安裝。鋼網(wǎng)殼安裝的關(guān)鍵是其拱度的要求，可用大的弧形樣板進行檢測。

(8)頂蓋板的組裝：按照排板圖及編號順序進行頂蓋板的組裝，注意調(diào)整搭接寬度和搭接貼合度，做到吊裝1塊，調(diào)整1塊，點焊1塊。

(9)安裝罐頂附件、踏步和欄桿等。

(10)提升裝置安裝：首先將漲圈移至壁板下口，用3只30t千斤頂將漲圈沿儲罐內(nèi)壁頂緊，并在罐壁上焊上卡板將漲圈與壁板固定。其次豎桅桿，桅桿位置在圓周上應按罐體周長方向等分設置，在徑向上應保證上下吊耳垂直對齊使導鏈盡可能垂直受力。然后安裝中心立柱、中心盤和輔助拉桿，以保證桅桿之間受力的相對平衡。最后安裝導鏈。

(11)下圈壁板安裝：按照排板圖及編號順序進行下圈壁板的組對安裝，圍板上留2道活口不焊，在每個活口上各設置1組活口調(diào)節(jié)裝置，用于在提升、組對過程中逐步收緊壁板。

(12)罐體的提升及組對：每次提升前要對提升裝置進行全面認真的檢查，合格后方可開始提升；提升至2/3高度時，停止提升，在壁板下口內(nèi)側(cè)每隔500mm 點焊一塊環(huán)縫組對擋塊；提升到位后，制作人員分別從兩活口之間的中心位置向活口方向組對環(huán)縫，在組對的同時由專人負責控制活口調(diào)節(jié)裝置；切割且組對活口立縫的對接處，同時組對其兩側(cè)的環(huán)縫，并按立縫、環(huán)縫的次序進行焊接；在罐內(nèi)按設計要求進行立縫和環(huán)縫的焊接；根據(jù)設計要求進行焊縫外觀檢查和無損探傷檢查，不合格者應立即進行返修。

(13)依上述有關(guān)程序循環(huán)進行、逐圈組裝，直至將各圈壁板提升、組焊全部完成。

(14)組焊壁板與底板間角縫，焊后應進行滲透探傷。

(15)焊接邊緣板徑向縫剩余焊縫。

(16)焊接邊緣板與中幅板的搭接焊縫。

(17)罐體附件安裝。

(18)按規(guī)范和設計要求進行罐底真空試驗、儲罐盛水試驗、基礎(chǔ)沉降觀測、罐頂正負壓試驗等。

(19)儲罐內(nèi)外壁整體防腐保溫。

(20)儲罐交工驗收。

6 結(jié)束語

該工程結(jié)束后，經(jīng)過當?shù)刭|(zhì)量監(jiān)督部門的檢查，情況良好，得到業(yè)主的肯定。實踐證明，采用導鏈式倒裝法安裝大型鋼制立式儲罐不僅可行，而且工程進度快，工程質(zhì)量有保證，不失為一種先進的施工方法，值得進行推廣。

TE972

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1672-9323（2010）05-0042-03

2010-07-20）