LNG儲罐拱頂模塊的定長鋼絲繩吊裝

丁小見

中海油石化工程有限公司，山東濟南 250000

浙江舟山液化天然氣接收及加注站項目一期LNG儲罐設(shè)施的施工包括T-02-01/T-02-02兩臺16萬m3LNG儲罐主體和附件的施工[1]，根據(jù)儲罐拱頂預(yù)制經(jīng)驗和慣例，外罐拱頂預(yù)制分為12個大模塊和12個小模塊，大模塊質(zhì)量22.5 t，小模塊質(zhì)量10.5 t。由于穹頂模塊屬于不規(guī)則模塊，安裝時有固定的角度，所以是整個穹頂安裝的難點。由于吊裝作業(yè)難度大，經(jīng)過現(xiàn)場勘察和反復(fù)論證，兼顧安全上的可靠性，項目組決定用1臺260 t履帶吊和定長吊裝鋼絲繩來完成罐頂?shù)跹b作業(yè)[2]，本文就該吊裝工藝展開論述。

1 吊裝工藝

（1）穹頂模塊分A、B兩種規(guī)格型號，其中A型穹頂塊理論凈質(zhì)量22.5 t（帶頂板的質(zhì)量），B型穹頂塊理論凈質(zhì)量為10.5 t（帶頂板的質(zhì)量）。以大模塊為例介紹具體的吊裝設(shè)備及機具的選型和計算過程。兩種形式的穹頂塊均設(shè)置4個吊點、用定長鋼絲繩進行吊裝，選用的吊裝索具及吊耳所在結(jié)構(gòu)位置如圖1所示，圖1（a）涂綠色的位置為吊耳所在的結(jié)構(gòu)位置。

（2）在骨架片翼緣板上焊接4個吊耳，用4根φ28-6×37+FC-1670鋼絲繩進行吊裝，其中兩根長度18 m，另外兩根23.73 m。鋼絲繩與吊耳、鋼絲繩之間均通過12 t卡環(huán)連接。注意吊耳的位置一定要放在縱橫梁的節(jié)點處，防止因吊裝而引起梁變形，必要時可進行筋板加固。

（3）將穹頂塊從預(yù)制胎具或存放胎具上吊起，而后履帶吊吊著穹頂塊行走至平面圖中規(guī)定的吊裝位置。

（4）沿罐壁提升穹頂塊至超過罐壁鋼筋1.5 m處，吊車旋轉(zhuǎn)；下降穹頂塊，至離罐內(nèi)支撐約1.5 m處，利用溜繩旋轉(zhuǎn)拱頂塊，先組對安裝中心環(huán)與拱頂塊的連接，邊緣支柱端輕微接觸，保持吊車的吊裝狀態(tài)，安裝中間支柱并調(diào)整好高度，以保證拱頂塊的弧度，之后回鉤，骨架彈性釋放。

圖1 大模塊吊點布置

（5）吊耳選型、制作與焊接。由于最大的吊裝構(gòu)件質(zhì)量22.5 t，經(jīng)計算研究決定選用板式吊耳，吊耳型式如圖2所示。吊耳由材質(zhì)為Q235B的20 mm厚度的鋼板制作而成，采用E7018焊條焊接在穹頂塊梁上，焊接形式為四周密封焊，焊角高度為10 mm，吊耳在構(gòu)件上的焊接角度如圖3所示。吊耳焊接完成后進行100%PT檢測，檢測合格后才能用于吊裝。吊裝完畢后，吊耳可不切除（因?qū)罄m(xù)施工無影響）。

（6）吊裝與吊車站位。吊車采用260 t吊車，其接桿狀態(tài)為主臂長度80 m，主臂夾角70°。在罐周圍布置環(huán)形走道供260 t吊車行走。吊車站位與骨架片吊裝示意見圖4。

圖2 吊耳及受力分析

圖3 吊耳在構(gòu)件上的焊接角度

圖4 吊車站位與骨架片吊裝示意

（7）罐頂骨架吊裝順序。罐頂骨架片在罐外的預(yù)制胎具上預(yù)制完畢并檢查合格后存放于存放胎具上，安裝時可用260 t吊車吊起行走到安裝位置后吊進罐內(nèi)進行安裝，安裝大模塊骨架的原則是第一片骨架與第二片骨架對稱安裝，第三片骨架與第四片骨架對稱安裝，第三片骨架與前兩片骨架垂直，第四片骨架與第三片骨架對稱，前四片骨架安裝完畢后，剩余大模塊骨架從0°位置開始順時針依次對稱安裝，大骨架片和小骨架片是間隔安裝的，骨架片的安裝順序示意見圖5。

圖5 骨架片安裝順序示意

2 吊裝核算

2.1 鋼絲繩安全系數(shù)核算

最大穹頂塊的載荷為225 kN，選用的結(jié)構(gòu)為φ28-6×37+FC（1670） 的鋼絲繩的破斷力P破=432kN。鋼絲繩安全系數(shù)K=ΣP破×a/W=（432×4） /225=7.68＞[K]=5，式中a為鋼絲繩根數(shù)，W為額定載荷，[K]為許用安全系數(shù)（規(guī)范要求鋼絲繩安全系數(shù)必須大于5）[3]。

2.2 鋼絲繩受力計算

鋼絲繩的受力分析見圖1，由圖1可知：

2×F1+2×F2=G=225 kN

F1×L1=F2×L2

F1×9 197=F2×8 518

F2=54.1 kN；F1=58.4 kN

P1=F1/cos23°=58.7 kN

P2=F1/cos28°=66.1 kN

式中：F1、F2分別為鋼絲繩拉力P1、P2的豎向分力；G為最大穹頂塊的載荷；L1、L2分別為F1、F2的力臂長。

2.3 吊耳計算

以受最大載荷位置的吊耳進行核算。吊耳及受力分析見圖2。

（1）A-A截面剪應(yīng)力τ′校核：

查得Q235B鋼材的許用應(yīng)力τ為116 MPa，根據(jù)規(guī)范公式可算得許用剪應(yīng)力[τ]為：

則 τ′＜ [τ]，A-A 截面剪應(yīng)力滿足要求。

（2）B-B截面的應(yīng)力校核：

第一，計算B-B截面的拉應(yīng)力σ1：

F3=P1cos43°=58.7 cos43°=42.9（kN）

σ1=F3/（250 × 20） =8.58 （MPa）

式中：F3為鋼絲繩拉力的垂直于B-B截面的分力。

第二，計算B-B截面的剪應(yīng)力τ：

F4=P1sin43°=5.87sin43°=40（kN）

τ=F4/（250 × 20） =8（MPa）

式中：F4為鋼絲繩拉力的平行于B-B截面的分力。

第三，計算B-B截面的彎曲應(yīng)力σ2：

σ2=100F4/（20 × 2502/6） =19.2 （MPa）

第四，根據(jù)第四強度理論，計算B-B截面的組合應(yīng)力σ：

上面A-A截面校核時已查得Q235B鋼材的許用應(yīng)力τ為116 MPa，并已算得許用剪應(yīng)力[τ]=66.97 MPa，據(jù)此判斷上述B-B截面拉應(yīng)力σ1＜τ（許用應(yīng)力）、B-B截面剪應(yīng)力τ＜[τ]（許用剪應(yīng)力）、B-B截面的組合應(yīng)力σ＜τ（許用應(yīng)力），三者均滿足要求。

3 保證措施

（1）對吊車行走路面進行沙石找平夯實處理，并進行正式吊車進場后的荷載行走試驗，如果達不到要求，則對地基進行開挖，而后實施回填法地基處理，或加設(shè)承載厚鋼板，以滿足吊裝要求[4]。

（2）吊車進場前進行吊車報驗，吊車組裝完畢后對吊車進行空載試車和滿負荷試驗[5]。滿負荷試驗時選用SB標(biāo)準(zhǔn)工況，吊載離地100 mm，空中停留10 min。滿負荷試驗時，檢查吊車各部位，若無異常則為合格。

（3）對吊裝索具進行外觀檢查和證件檢查。起重工和吊車指揮要持證上崗[5]。吊裝前進行吊裝技術(shù)交底，做到現(xiàn)場指揮、吊車指揮和現(xiàn)場作業(yè)人員明確吊裝全過程的操作細節(jié)。吊裝前進行聯(lián)合檢查，確認各項吊裝條件具備。吊車指揮應(yīng)采用對講機并使用專用頻道進行指揮，吊車司機駕駛室旁應(yīng)設(shè)信號傳遞崗。

（4）拱頂塊應(yīng)設(shè)4根溜繩。中心柱及邊緣柱處腳手架搭設(shè)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范，做到通道雙護欄、踢腳板斜拉齊全、鋼跳板滿鋪。風(fēng)速超過10.8 m/s或者大霧天氣條件下禁止進行吊裝作業(yè)[6]。在吊裝過程中，需要塔吊司機在崗，提前告知具體吊裝方位，配合旋轉(zhuǎn)塔吊的吊臂，避免塔吊吊臂與履帶吊的吊臂發(fā)生空中碰撞的情況。

4 結(jié)束語

國內(nèi)LNG產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入了核心技術(shù)自主化的階段，但仍有許多課題和關(guān)鍵技術(shù)需要進一步去優(yōu)化和研究。本文簡單介紹了LNG儲罐穹頂模塊的定長鋼絲繩吊裝方法，該方法不僅簡化了傳統(tǒng)6點吊裝方法，也簡化了工人用吊鏈來調(diào)整安裝角度的過程，該項目的成功實施可為類似項目的施工提供借鑒。