儲罐集油槽整體提升工藝及穩(wěn)定性校核

萬 琳

（新疆油田公司概預(yù)算管理部，新疆克拉瑪依834000）

儲罐集油槽整體提升工藝及穩(wěn)定性校核

萬 琳

（新疆油田公司概預(yù)算管理部，新疆克拉瑪依834000）

介紹了一種儲罐的倒裝施工工藝，即儲罐集油槽在罐底上制作完成，然后用電動倒鏈整體提升，實現(xiàn)整體就位。相比傳統(tǒng)的搭設(shè)腳手架施工工藝，該項工藝避免了大量的高空作業(yè)，有效保證了施工質(zhì)量、作業(yè)人員及設(shè)備設(shè)施的安全，施工工效是傳統(tǒng)工藝的2～3倍。通過對儲罐集油槽提升工藝安裝過程中穩(wěn)定性的效核，有效保證了儲罐集油槽整體提升過程的安全性，該工藝可以在各類工藝儲罐的安裝和改造維修工程中推廣應(yīng)用。

儲罐；集油槽；整體提升；穩(wěn)定性

0 前言

工藝儲罐改造維修工程中經(jīng)常需要增設(shè)集油槽，這需要在罐主體已經(jīng)完成的情況下在高空安裝集油槽。按傳統(tǒng)施工只能搭設(shè)環(huán)形腳手架高空作業(yè)，受腳手架的空間限制，低處向高空運送材料非常困難，操作過程極不安全[1-2]。新疆油田公司采用一種儲罐的倒裝施工工藝，即集油槽在罐底組裝，再整體吊裝到高空適當(dāng)位置與罐壁板組對焊接，避免了上述問題，施工工效有較大提升[3]，有效保證了施工質(zhì)量、作業(yè)人員及設(shè)備設(shè)施的安全。

1 儲罐集油槽整體提升工藝

1.1 組對集油槽底板和立板

在罐底按照圖紙規(guī)定設(shè)計放線，將分塊預(yù)制好的集油槽底板和立板沿著罐壁鋪開組對成整體，如圖1所示。

1.2 縮徑并臨時固定集油槽

圖1 縮徑前集油槽

集油槽外徑和儲罐的內(nèi)徑相同，為了避免集油槽提升時磨擦或卡在罐壁上，在提升前對集油槽進行縮徑預(yù)處理，即：組裝集油槽時僅焊接立板之間、立板和底板間的焊縫，不焊底板和底板間的焊縫，用小槽鋼臨時固定以增加集油槽的剛度，同時在集油槽上縮徑后留一個搭口，如圖2所示。

1.3 安裝提升設(shè)備、整體提升集油槽

為保證集油槽穩(wěn)定提升，吊裝時采用多吊點同步提升的方法。吊裝設(shè)備采用電動倒鏈[4～5]，由于單個電動倒鏈的行程一般約為3 m，為保證有足夠的提升行程，采用3臺電動倒鏈串聯(lián)使用的方法。

圖2 縮徑后集油槽

在罐頂靠罐壁開4個均勻分布的倒鏈口，組焊倒鏈三角支架，支架外腳的兩個著力點固定在罐頂包邊角鋼上。每3臺電動倒鏈串聯(lián)成一組，一共4組。在集油槽上各組倒鏈垂點位置焊接吊耳。起吊前用控制箱調(diào)節(jié)每個倒鏈長度，掛接吊耳和倒鏈，見圖3。操作控制箱，同步提升4組倒鏈，起吊高度達8200mm時（高出設(shè)計位置200 mm）停止提升，見圖4。

圖3 倒鏈及支架安裝示意

圖4 集油槽提升示意

1.4 安裝集油槽三角支架

搭設(shè)門式腳手架，在沿罐內(nèi)壁板8 000 mm高度均布安裝集油槽支撐三腳架，啟動電動倒鏈，將集油槽整體下落至三角支撐上。

1.5 組對焊接集油槽

拆除集油槽底板上的臨時加固槽鋼，用千斤頂撐在集油槽搭口處，沿圓周方向?qū)⒓筒壑睆綋未笫蛊渚o靠罐壁板，組對焊接集油槽底板及其與罐壁板之間的焊縫，如圖5所示。

1.6 拆除提升設(shè)備

在施工完畢以后，拆除提升設(shè)備，封閉罐頂開孔。

圖5 集油槽組對焊接示意

2 穩(wěn)定性校核計算

2.1 罐頂所受載荷計算

在整體提升集油槽時，由于支架放置在罐頂，罐頂受到額外載荷；需要校核罐頂點A、B、C的強度。罐頂支柱計算示意如圖6所示。

圖6 罐頂支柱計算示意

3根支柱尺寸和3個支點尺寸為：L1=L2=1.6 m，L3=2.77 m，Lab=1.6 m，Lbc=Lac=3.2 m。

可得幾何關(guān)系：△OAB為等邊三角形；△OCA、△OCB為直角三角形且兩個三角形全等；直線OC⊥△OAB，得OC⊥OD，△OCD為直角三角形。

又 OD⊥AB，OO1為鉛垂線，故點 C、D、O1在一條直線上

進而得到 ∠CDO=90°-26.57°=63.43°；∠O1OD=180°-110°-63.43°=6.57°；

根據(jù)力學(xué)關(guān)系得：在平面△OCD力學(xué)平衡；N1和N2的合力在△OAB直線OD上；大小為。

水平方向：

垂直方向：

式中 Ni為 Li支桿所受應(yīng)力，i=1、2、3；Li為支桿長度，i=1、2、3（單位：mm）；Lab為支桿端點AB的長度（單位：mm）；Lbc為支桿端點 BC 的長度（單位：mm）；Lc為支桿端點CA的長度（單位：mm）；G為集油槽重力G＝30 000 N；n為倒鏈數(shù)量，n＝4個；S為罐頂縱、環(huán)筋板所圍面積（單位：mm2），縱筋間距1 500 mm，環(huán)筋為1 375 mm。

由式（1）、（2）可知

由于N1、N2受力均在包邊角鋼上，罐頂受力很小，故按N3校核；取N3/S=0.86×103/（1.5×1.375）=417 Pa校核。

2.2 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，R=16 m；t為罐頂厚度半徑，t=6 mmtm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，E=200 GPa。計算得［Pcr］=3 960 Pa。

2.3 計算結(jié)果

由以上校核計算結(jié)果可知，在集油槽整體提升過程中，提升重約3 t的集油槽及輔助工裝，罐頂需承受的倒鏈支架支撐點區(qū)域的壓強為417 Pa，罐頂帶筋球殼穩(wěn)定許用臨界載荷為3 960 Pa。

罐頂需承受的倒鏈支架支撐點區(qū)域的壓強遠遠小于罐頂帶筋球殼穩(wěn)定許用臨界載荷3 960 Pa，所以集油槽整體提升工藝的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，安全系數(shù)較高，具有可行性。

3 結(jié)論

詳細介紹儲罐集油槽整體提升工藝的特點，采用集油槽在罐底組裝，再整體提升至高空安裝就位，施工工效是傳統(tǒng)的搭腳手架和臺架施工方法的2～3倍；準(zhǔn)備工作（支架的搭設(shè)和電動倒鏈安裝）不足0.5 d，且可以與其他工序同時施工，整個提升過程僅需5～10 min。該技術(shù)安裝速度快，工藝簡便，高空作業(yè)減少，有利于工作面的展開；節(jié)省腳手架、支撐臺架材料消耗；施工質(zhì)量好，操作安全。同時通過穩(wěn)定性的校核，有效保證了儲罐集油槽整體提升工藝的安全性。經(jīng)實踐證明，儲罐集油槽整體提升工藝具有技術(shù)先進、應(yīng)用效果好等特點，可推廣應(yīng)用于各類工藝儲罐的安裝和改造維修工程。

[1]楊建強.大型儲罐倒裝法施工液壓提升原理及應(yīng)用[J].電焊機，2011，41（7）：74-76.

[2]張平，楊堅強.大型儲罐倒裝法施工技術(shù)應(yīng)用[J].中國化工裝備，2009（4）：40-43.

[3]陳峰.大型鋼制立式儲罐的導(dǎo)鏈?zhǔn)降寡b法施工[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2002（1）：45-47.

[4]吳長貴，谷波，鄧衛(wèi)國等.大型鋼制圓筒式儲罐的導(dǎo)鏈?zhǔn)降寡b法施工技術(shù)[J].石油化工建設(shè)，2011（2）：66-68.

[5]李結(jié)明.用于大型儲罐倒裝法施工的電動提升工法分析[J].低碳世界，2016（14）：236-237.

Whole lifting technology and its stability check for oil tank

WAN Lin
（Budget Management，Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000，China）

A inverted construction technology for storage tank is introduced，namely the whole of oil tank is produced on the bottom o storage tank,and then is lifted by electric chain hoist to make it in place.Comparing with a traditional scaffold construction technology this technology can avoid plenty of aerial work and effectively guarantee the construction quality and the safety of personnel，equipmen and facility，and its construction efficiency is 2～3 times higher than a traditional one’s.And through the stability check of whole liftin technology for oil storage tank，the security of whole lifting process is effectively guaranteed，so that this technology can be popularize and applied in the installation and maintenance engineering of all kinds of storage tanks.

storage tank；oil tank；whole lifting；stability

TG457

B

1001-2303（2017）06-0078-04

10.7512/j.issn.1001-2303.2017.06.17

2017-02-14；

2017-03-28

萬 琳（1980—），男，工程師，學(xué)士，主要從事儲罐施工技術(shù)改進和成本控制方面的工作。E-mail：147825908@qq.com。

本文參考文獻引用格式：萬琳.儲罐集油槽整體提升工藝及穩(wěn)定性校核[J].電焊機，2017，47（06）：78-81.