邊柱倒裝法安裝儲(chǔ)罐在工程中的應(yīng)用

王宏利

（安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司）

邊柱倒裝法安裝儲(chǔ)罐在工程中的應(yīng)用

王宏利

（安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司）

邊柱倒裝法是利用小型機(jī)具完成大型儲(chǔ)罐安裝的施工技術(shù)，具有安全系數(shù)高、占用場(chǎng)地少、施工成本低、質(zhì)量易保證等優(yōu)點(diǎn)，本文根據(jù)工程實(shí)例，闡述了采用邊柱倒裝法完成立式圓筒形儲(chǔ)罐的吊裝施工工作。

儲(chǔ)罐 邊柱倒裝法 技術(shù)

0 前言

邊柱倒裝法是一種先進(jìn)的施工技術(shù)，采用該技術(shù)施工儲(chǔ)罐具有施工周期短、占用場(chǎng)地少、施工成本低、安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。通過在安鋼液體瀝青外銷改造工程中的應(yīng)用實(shí)踐，解決了施工技術(shù)難題，在質(zhì)量、進(jìn)度、安全等方面都取得顯著的成效，十分具有在安鋼類似的建設(shè)項(xiàng)目中推廣的價(jià)值。

1 工程概況

安鋼焦化廠液體瀝青外銷改造工程解決了焦油加工特別是瀝青產(chǎn)品生產(chǎn)能力不足，滿足不了煤氣凈化及焦油工序的正常生產(chǎn)問題，7 m焦?fàn)t和大高爐的生產(chǎn)得到了根本的保障。

液體瀝青的生產(chǎn)不但能降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境污染、提升化產(chǎn)創(chuàng)效能力，而且投資省、實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品多樣化，擴(kuò)展了銷售渠道。目前，濟(jì)南鋼鐵公司加工廠、寶碩煤化、河北鑫寶煤化等廠家瀝青銷售均已液體為主。根據(jù)安鋼現(xiàn)狀及業(yè)界應(yīng)用情況，既創(chuàng)效又環(huán)保的液體瀝青外銷改造項(xiàng)目的實(shí)施是非常必要的。

2 邊柱倒裝法與正裝法的比較

焦化廠液體瀝青外銷改造項(xiàng)目的兩座500 m3的液體瀝青儲(chǔ)罐，施工區(qū)域非常狹小，并且有運(yùn)苯罐車通過，單個(gè)儲(chǔ)罐重量15.153 t，加上罐頂支撐重約18 t，如采用正裝法安裝需200 t吊車遠(yuǎn)距離吊裝，會(huì)大大增加施工成本和施工難度，而且會(huì)阻礙運(yùn)苯罐車的通行。罐體直徑8 540 mm，罐板厚度6 mm，表現(xiàn)在罐體板薄、直徑大的特點(diǎn)，如果正裝法施工，在組對(duì)和吊裝過程中如果控制不好橢圓度極易產(chǎn)生變形。變形一旦產(chǎn)生很難修復(fù)。罐體高度9.8 m，如采用正裝法需逐層搭設(shè)腳手架，施工費(fèi)用高，且存在高空墜落的風(fēng)險(xiǎn)。

而采用邊柱倒裝法進(jìn)行施工以上問題迎刃而解，首先占用空間小，因在罐體內(nèi)設(shè)置邊柱，不占用外部空間，只需用8 t汽車吊進(jìn)行組對(duì)配合即可，大大降低時(shí)施工難度和施工成本。其次質(zhì)量有保證，主要體現(xiàn)在：一是橢圓度易于保證，由于采用脹圈，壁板組對(duì)時(shí)非常易于找圓，能有效的保證橢圓度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求甚至更優(yōu)，二是環(huán)縫焊接變形小，平整度好。在脹圈的張力作用下，使環(huán)縫焊接剛度大大增加，能夠抑制環(huán)縫焊接的收縮變形，三是罐體的垂直度易于保證，因?yàn)槊總€(gè)邊柱都可單獨(dú)調(diào)節(jié)吊裝高度，有利于控制并調(diào)節(jié)罐體的垂直度。最后，所有組對(duì)和吊裝都只是在地面進(jìn)行，避免了腳手架搭設(shè)的費(fèi)用及降低了人工費(fèi)用，且大大降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述，通過兩種施工方法的比較及現(xiàn)場(chǎng)施工的具體情況，經(jīng)過多方論證決定對(duì)液體瀝青儲(chǔ)罐的安裝采用邊柱倒裝法施工技術(shù)。

通過施工過程中安全、質(zhì)量、進(jìn)度、投資的控制，再到竣工后使用效果的檢驗(yàn)，該技術(shù)的運(yùn)用完全達(dá)到了預(yù)期的縮短工期，提高施工質(zhì)量，節(jié)約成本，優(yōu)化施工工藝等目的。針對(duì)該成果取得的顯著經(jīng)濟(jì)效果，可以在安鋼今后的建設(shè)工程中加以推廣。

3 工藝原理和施工工序

3.1 工藝原理

邊柱倒裝法就是利用均布在罐壁內(nèi)側(cè)帶有提升機(jī)構(gòu)的邊柱提升與罐壁板下部臨時(shí)脹緊固定的脹圈，使上節(jié)壁板隨脹圈一起上升到預(yù)定高度，然后組焊第二圈罐壁板。組焊后松開脹圈，降至第二圈罐壁板下部脹緊、固定后再次提升。如此往復(fù)，直至焊接完畢。施工示意圖如圖1、圖2所示。

圖1 邊柱倒裝法施工示意圖（主視）

圖2 邊柱倒裝法施工示意圖（俯視）

3.2 施工工序

首先，施工工器具和人員的準(zhǔn)備工作，然后和土建基礎(chǔ)的交接預(yù)驗(yàn)收，驗(yàn)收合格完成交接后進(jìn)行罐底板鋪設(shè)、焊接、檢驗(yàn)，完成后進(jìn)行罐上部第一圈壁板的制安、焊接和檢驗(yàn)，然后進(jìn)行罐頂蓋的制作以及罐頂蓋與罐上部第一圈壁板的組對(duì)焊接，并驗(yàn)收合格后進(jìn)行整體提升，提升高度為下部壁板的高度，提升后即可進(jìn)行下部壁板的組對(duì)安裝工作。罐體安裝結(jié)束后進(jìn)行充水試驗(yàn)，檢驗(yàn)罐體有無滲漏，如有漏點(diǎn)需立即進(jìn)行處理。充水試驗(yàn)合格后進(jìn)行沉降觀測(cè)，保證儲(chǔ)罐整體無超標(biāo)沉降。經(jīng)安裝、檢漏合格及沉降檢查合格后進(jìn)行儲(chǔ)罐總體驗(yàn)收，各工序均合格并經(jīng)驗(yàn)收人員簽字確認(rèn)方可交工。邊柱倒裝法施工工藝流程如圖3所示。

圖3 邊柱倒裝法施工工藝流程

4 吊裝載荷計(jì)算及主要機(jī)具配置

瀝青儲(chǔ)罐（不含底板）重量15.153 t，脹圈等附件按1.5 t，合計(jì)最大吊裝重量為16.653 t，設(shè)8個(gè)起吊點(diǎn)，考慮不均勻系數(shù)K＝1.5，單個(gè)起吊點(diǎn)最大載荷為 16.653×1.5／8＝3.12 t＜10 t。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到的主要機(jī)具配置見表1。

表1 主要機(jī)具配置

5 技術(shù)要點(diǎn)

5.1 邊柱

邊柱的布置按儲(chǔ)罐的周長(zhǎng)均勻分布，為改善罐壁受力狀況，在不妨礙提升的情況下，邊柱盡可能靠近罐壁安裝，邊柱吊點(diǎn)和罐壁吊點(diǎn)距離相等，保證每個(gè)邊柱受力一致，按單個(gè)最大承載力3.12 t設(shè)計(jì)，邊柱采用直徑159 mm，壁厚6 mm的鋼管，邊柱沿圓周均勻設(shè)置8個(gè)，為了保證提升時(shí)邊柱不發(fā)生側(cè)向彎曲，在邊柱底部設(shè)置加固筋板，并且在邊柱受力反方向用鋼管進(jìn)行斜拉支撐。

5.2 手拉葫蘆

手拉葫蘆體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作、施工費(fèi)用低，為罐體提升提供動(dòng)力。罐體總重15.153 t，設(shè)置8只手拉葫蘆，每只最大起吊能力10 t，提升時(shí)注意保持同步性，保證每個(gè)手拉葫蘆平均分配載荷，各吊點(diǎn)同步起升，吊裝的高度和速度相一致。

另外，起重前要認(rèn)真檢查吊鉤、鏈條、齒輪是否完好，制動(dòng)力矩是否有效。如果傳動(dòng)齒輪有裂紋，斷齒或齒厚磨損達(dá)30%以上應(yīng)該報(bào)廢；鏈條產(chǎn)生塑性變形或直徑磨損10%應(yīng)該報(bào)廢。制動(dòng)力矩可采用試吊的方法檢驗(yàn)，認(rèn)定確實(shí)可靠后，方可進(jìn)行正常作業(yè)。

5.3 脹圈

脹圈利用槽鋼滾弧制成，曲率半徑與儲(chǔ)罐內(nèi)徑相同。脹圈在千斤頂頂緊力的作用下緊貼壁板，脹圈起到支撐壁板和壁板組對(duì)好后起弧，防止壁板變形，脹圈選用25＃槽鋼沿全圓周分為4段，每段脹圈配兩根邊柱，保證受力點(diǎn)均勻分布。

5.4 吊耳

10 t的吊耳8只，每個(gè)邊柱配一只吊耳，在脹圈上焊接吊耳，需要注意的是吊耳不能與罐壁焊接，以免提升時(shí)手拉葫蘆的傾角拉力造成管壁下側(cè)向內(nèi)受拉變形。

5.5 千斤頂

千斤頂采用10 t的螺旋千斤頂4個(gè)，用于連接脹圈、頂死脹圈，使脹圈緊貼壁板。

6 工藝特點(diǎn)

1）高空作業(yè)少，安全系數(shù)高。正裝法罐內(nèi)外需搭設(shè)滿堂紅腳手架，隨著罐體的升高，高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大，而倒裝法則無需搭設(shè)腳手架，除罐頂安裝外，所有安裝和檢驗(yàn)的工作全部在地面進(jìn)行，安全系數(shù)大大提高。

2）占用場(chǎng)地少，可在狹小的區(qū)域施工。只需在罐體內(nèi)設(shè)置邊柱進(jìn)行提升作業(yè)。

3）施工機(jī)具可重復(fù)使用。施工機(jī)具除脹圈外可在各種規(guī)格的儲(chǔ)罐中重復(fù)使用。

4）施工質(zhì)量易保證。施工過程中，在脹圈的脹緊力作用下，易于對(duì)罐體圓度的控制，并且能夠抑制環(huán)縫的收縮變形，因邊柱調(diào)整罐體提升高度具有很強(qiáng)的靈活性，所以能夠?qū)摅w垂直度提供有效的保證。

5）適應(yīng)性強(qiáng)。該施工技術(shù)適用于大、中、小型立式直筒形儲(chǔ)罐的施工。

6）施工成本低，經(jīng)濟(jì)效益好。采用該技術(shù)，設(shè)置邊柱8根、電動(dòng)葫蘆8只、脹圈1副、吊耳8只，邊柱和脹圈可自行制作，其他工具為常用施工工具，其他人工、材料設(shè)備、措施費(fèi)用等支出對(duì)建設(shè)成本基本不構(gòu)成影響。兩座儲(chǔ)罐降低吊車臺(tái)班使用費(fèi)，200 t汽車吊按18 880元／臺(tái)班計(jì)算，可節(jié)約吊車臺(tái)班費(fèi)用18 880元／臺(tái)班×16臺(tái)班≈300 000元，兩座儲(chǔ)罐節(jié)約搭、拆腳手架人工費(fèi)用20人×200元／天×10天＝40 000元。共計(jì)節(jié)約資金約34萬(wàn)元。

7 結(jié)語(yǔ)

邊柱倒裝法在安鋼焦化液體瀝青外銷改造工程的應(yīng)用，解決了施工場(chǎng)地受限以及儲(chǔ)罐橢圓度、平整度、垂直度不易控制的施工技術(shù)難題，該施工技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、安全系數(shù)高、質(zhì)量易保證、施工效率高等特點(diǎn)，推廣及應(yīng)用前景廣闊。

［1］ 樊兆馥.機(jī)械設(shè)備安裝工程手冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2004：922.

APPLICATION OF SIDE COLUMN INSTALLATION STORAGE TANK IN ENGINEERING

Wang Hongli
（Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd）

Side column flip chip approach is the construction technology of large storage tank installation using small e?quipment， has the advantages of high safety factor， less occupied site， low construction cost， and easy to ensure.This pa?per expounds the hoisting construction of vertical cylinder tank by side column flip chip approach.

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2017—3—27