儲(chǔ)罐鋼質(zhì)內(nèi)浮頂整體提升工藝及穩(wěn)定性校核

王 京

（新疆石油工程建設(shè)有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依834000）

儲(chǔ)罐鋼質(zhì)內(nèi)浮頂整體提升工藝及穩(wěn)定性校核

王 京

（新疆石油工程建設(shè)有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依834000）

鋼質(zhì)內(nèi)浮頂整體提升工藝安裝速度快，工藝簡便，避免了傳統(tǒng)浮頂施工過程中大量的高空作業(yè)。通過對(duì)鋼質(zhì)內(nèi)浮頂整體提升工藝安裝過程中穩(wěn)定性的效核，有效保證了內(nèi)浮頂整體提升過程的施工質(zhì)量及安全性。

儲(chǔ)罐；內(nèi)浮頂；整體提升；穩(wěn)定性

0 前言

隨著油田產(chǎn)能建設(shè)的發(fā)展和環(huán)保要求的提高，沉降罐、污水污泥處理罐等工藝儲(chǔ)罐在油田站場的應(yīng)用日益增多。這類儲(chǔ)罐內(nèi)部工藝設(shè)施復(fù)雜，傳統(tǒng)采用罐內(nèi)搭設(shè)腳手架的安裝方式，大部分為高空作業(yè)，施工難度大、工效低、工期長、質(zhì)量和安全不易保證。本研究對(duì)10 000 m3儲(chǔ)罐鋼質(zhì)內(nèi)浮頂整體提升工藝及提升過程中穩(wěn)定性進(jìn)行校核，有效保證了施工質(zhì)量和作業(yè)人員及設(shè)備設(shè)施的安全。

1 儲(chǔ)罐鋼質(zhì)內(nèi)浮頂整體提升工藝

10 000 m3儲(chǔ)罐鋼質(zhì)內(nèi)浮頂整體提升工藝包括：分段組焊浮倉、安裝儲(chǔ)罐主體和移位浮倉、復(fù)位浮倉并鋪設(shè)組焊單盤板、安裝提升設(shè)備提升中心柱、整體提升浮頂安裝立柱、拆除提升設(shè)備等工序，如圖1所示。

1.1 分段組焊浮艙

罐底施工完畢后，以罐底為施工平臺(tái)將浮艙分為五段進(jìn)行組裝焊接，并在浮艙和罐底上畫好定位線。

1.2 安裝儲(chǔ)罐主體、移位浮艙

浮艙組裝完畢暫不移動(dòng)，將其作為施工平臺(tái)組焊第一圈罐壁、包邊角鋼。用起重設(shè)備將分段的浮艙向罐中心方向推進(jìn)600～700 mm，留出罐壁安裝空間。將單浮盤鋼板吊入罐內(nèi)，再安裝罐頂。主體施工時(shí)，可利用浮艙作為罐頂、罐壁的組對(duì)，焊接及罐壁內(nèi)焊縫打磨的施工平臺(tái)。

1.3 復(fù)位浮艙、鋪設(shè)組焊單盤板

罐主體施工完畢后，將分段制作的浮艙復(fù)位組對(duì)成整體，然后搭設(shè)平臺(tái)準(zhǔn)備安裝單盤板。

通過計(jì)算確定在罐底鋪設(shè)組對(duì)單浮盤板的施工臺(tái)架的具體尺寸（平臺(tái)由角鋼和支撐管組成），并制作安裝。在臺(tái)架上組焊單浮盤，然后連接單浮盤與浮艙，完成浮頂制作。

1.4 安裝提升設(shè)備

浮頂在罐底整體制作完成后，利用浮頂支柱安裝倒鏈提升裝置。

（1）在浮頂上按設(shè)計(jì)位置開浮頂支柱孔，安裝套管及上表面補(bǔ)強(qiáng)圈，焊接浮頂上表面焊縫。

（2）浮頂支柱就位，根據(jù)電動(dòng)倒鏈提升行程及浮頂提升高度，在浮頂支柱頂部增加一根連接短管，短管上端焊接吊耳（懸掛倒鏈用），與浮頂支柱一起作為倒鏈支架。

（3）電動(dòng)倒鏈就位，在浮頂支柱套管上對(duì)應(yīng)位置焊接下吊耳并用斜撐加固套管。

（4）電動(dòng)倒鏈數(shù)量與浮頂支柱數(shù)量一致。

1.5 整體提升浮頂

（1）逐個(gè)調(diào)試電動(dòng)倒鏈，使之處于均勻受力可提升狀態(tài)。

（2）在倒鏈支架上標(biāo)注刻度線，作為提升到位與否的檢查依據(jù)。

（3）全部電動(dòng)倒鏈聯(lián)動(dòng)提升，到位后單個(gè)調(diào)節(jié)高度。

1.6 拆除提升設(shè)備

安裝浮頂支柱與套管間的定位銷，拆除倒鏈、吊耳、斜撐及連接短管。完成內(nèi)浮頂?shù)撞亢缚p焊接。

1.7 拆除輔助裝置

全部安裝工作完成后，拆除導(dǎo)向柱、提升設(shè)備支架、吊耳等輔助裝置。

2 穩(wěn)定性校核計(jì)算

2.1 罐頂許用臨界載荷

集油槽整體吊裝工藝頂部三角支架的輔助支腿支撐在罐頂，做穩(wěn)定性校核。

選取帶筋球殼穩(wěn)定公式

式中[Pcr]為穩(wěn)定許用臨界載荷（單位：N/m2）；R為罐頂殼的半徑，取16 m；t為罐頂厚度的半徑，取6 mm；tm為折算厚度（單位：cm）；D為罐頂板抗彎剛度（單位：N/cm）；D1、D2分別為拱頂?shù)膹较蚝铜h(huán)向帶筋截面的平均抗彎剛度（單位：N/m）；li為筋間距（單位：m）；bi為筋板寬（單位：m）；hi為筋板高（單位：m）；ν為泊桑系數(shù)，取0.3；E為彈性模量，取200 GPa。

計(jì)算得[Pcr]=3 960 Pa。

集油槽及輔助工裝質(zhì)量約3 t，輔助支撐受力860 N，支撐點(diǎn)區(qū)域壓強(qiáng)為417 Pa，417 Pa＜3 960 Pa，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2.2 浮頂整體提升穩(wěn)定性校核

浮頂采用電動(dòng)倒鏈整體提升，所有的提升受力點(diǎn)都是立柱套管，受力狀態(tài)和浮頂通過立柱支撐在罐體一致，浮頂本體的穩(wěn)定性符合設(shè)計(jì)的受力計(jì)算。在此需要計(jì)算立柱的穩(wěn)定性。

（1）浮艙立柱強(qiáng)度校核。

每個(gè)立柱上2個(gè)電動(dòng)倒鏈對(duì)稱布置，立柱只承受壓應(yīng)力，不承受彎矩

式中P1為單個(gè)倒鏈所受外力（單位：N）；m為外圈浮艙質(zhì)量，m=2.32×105N（23.7 t）；n為支柱數(shù)量，n= 10個(gè)；A為支柱的截面積（單位：m2）；d為支柱鋼管直徑，d=0.089 m；δ為支柱鋼管壁厚，δ=0.006 m；σ為支柱所有最大應(yīng)力（單位：MPa）；[σ]為支柱的許用應(yīng)力，[σ]=235 MPa。

經(jīng)計(jì)算，σ=15.1 MPa＜[σ]，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

（2）單盤板立柱強(qiáng)度校核。

單盤板立柱上的電動(dòng)倒鏈安裝在立柱一側(cè)，是偏心壓縮。校核公式為

式中P2為單個(gè)倒鏈所受外力（單位：N）；m為單盤板質(zhì)量，m=2.28×105N（23.3 t）；n為支柱數(shù)量，n=30個(gè)；A為支柱的截面積（單位：m2）；L0為受力點(diǎn)距支柱面心的距離（單位：m）；Iz為支柱鋼管慣性矩（單位：m4）；d為支柱鋼管直徑，d=0.089 m；δ為支柱鋼管壁厚，δ=0.006 m；σ為支柱所有最大應(yīng)力（單位：MPa）；[σ+]為支柱的許用應(yīng)力，[σ+]=235 MPa。

經(jīng)計(jì)算，σ=43.3 MPa＜[σ+]，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

3 效益分析

進(jìn)行10 000 m3儲(chǔ)罐設(shè)施安裝。傳統(tǒng)搭設(shè)臺(tái)架施工方法罐內(nèi)設(shè)施現(xiàn)場安裝一個(gè)30人的機(jī)組需要30天完成，費(fèi)用620 000元；而采用罐內(nèi)設(shè)施提升安裝工法，罐內(nèi)工藝設(shè)施現(xiàn)場安裝需要一個(gè)機(jī)組10 d完成，費(fèi)用210 000元。按照一個(gè)機(jī)組30人計(jì)算，節(jié)約浮頂臺(tái)架搭拆費(fèi)、機(jī)械費(fèi)、人工費(fèi)共410 000元。相比傳統(tǒng)工藝，儲(chǔ)罐鋼質(zhì)內(nèi)浮頂整體提升工藝提升工效3倍，施工費(fèi)降低66％。

4 結(jié)論

通過對(duì)鋼質(zhì)內(nèi)浮頂整體提升工藝的研究及穩(wěn)定性的效核，有效保證了鋼質(zhì)內(nèi)浮頂整體提升工藝的安全性和施工質(zhì)量，施工工效是傳統(tǒng)的搭腳手架和臺(tái)架施工方法的2～3倍，避免或減少高空作業(yè)，有利于工作面的展開，節(jié)省腳手架、支撐臺(tái)架材料的消耗，同時(shí)具有施工工期短、質(zhì)量安全好、節(jié)能降耗的優(yōu)點(diǎn)。該工藝可以在各類工藝儲(chǔ)罐的安裝和改造工程中推廣應(yīng)用。

Integrally hoist and stability check of the tank Steel internal floating roof

WANG Jing
（Xinjiang Petroleum Engineering Construction Co.，Ltd.，Karamay 834000，China）

The integrally hoist of the Steel internal floating roof is a faster and easier process，to avoid a large number of high-altitude operations in the traditional floating roof construction process，through the check for the stability about the enhancing the overall process of the steel internal floating roof，the construction quality and safety of the integral lifting process of the inner floating roof are effectively guaranteed.

tank；internal floating roof；integrally hoist；stability

TG457.5

B

1001－2303（2016）07－0121-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.07.28

2015-12-02；

2016-02-20

王京（1977—），男，陜西人，學(xué)士，主要從事油氣田地面建設(shè)、總承包項(xiàng)目管理等工作。