大型儲罐倒裝法施工安全技術研究與應用

李志飛，劉 輝，周曉琛

(1.CPE新疆石油工程建設有限責任公司 壓力容器廠，新疆 克拉瑪依 834000；2.蘭州石化質量監督站，甘肅 蘭州 730000)

大型儲罐倒裝法施工安全技術研究與應用

李志飛1，劉 輝1，周曉琛2

(1.CPE新疆石油工程建設有限責任公司 壓力容器廠，新疆 克拉瑪依 834000；2.蘭州石化質量監督站，甘肅 蘭州 730000)

大型儲罐倒裝法施工工藝作為新興的大型浮頂儲罐施工工藝，施工優勢明顯，存在的主要風險是頂升時罐體傾斜。在某工程中通過重新設計液壓頂升裝置并計算分析承載力，限制其施工載荷來最大限度地使罐體在頂升過程中保持平穩，保障施工過程的安全質量。現場達到了標準化、制度化、規范化的安全施工。

大型儲罐；倒裝法；罐體傾斜

0 前言

大型儲罐倒裝法施工工藝作為新興的大型浮頂儲罐施工工藝，施工優勢明顯：減少了大量的高空作業量、人員操作方便、施工效率高、施工質量易于控制、安全性高。國家某原油商業儲備庫工程6×10萬m3儲罐建設，儲罐為雙盤式浮頂油罐，100 000 m3儲罐罐壁內徑φ 80 000 mm，罐壁高度21800mm，罐壁板共9圈，厚度由上至下依次為12mm、12 mm、12 mm、12 mm、15 mm、19 mm、22 mm、27 mm、32 mm。最頂層兩圈罐壁材質是Q235-B，下一圈罐壁材質是Q345R，其他壁板的材質是08MnNiVR或12MnNiVR；壁板單圈寬度有2380mm和2420 mm兩種。罐壁板總質量780 t，罐底質量492 t，浮頂質量495t。罐體安裝有兩道抗風圈、兩道加強圈。儲存介質為原油，設計壓力為常壓。對100 000 m3罐倒裝工藝安裝技術安全方面進行了研究，并指導現場安全施工。

1 大型儲罐倒裝法施工工藝安全風險分析

1.1 大型儲罐倒裝法施工工藝流程

大型儲罐倒裝法施工工藝采用倒裝法組裝壁板，液壓缸作為提升工具，從最頂層壁板開始依次逐層提升，并隨壁板的提升安裝各層附件(抗風圈、加強圈、包邊角鋼等)。

(1)最頂層(第九圈)罐壁組裝。

a.在已組裝好的罐壁墊塊、限位板內組裝第九圈壁板。

b.罐壁板圍板按排版圖，從兩個沿罐圓周相差180°的點開始圍板，在兩側收兩個搭口，邊圍板邊組對立焊縫，并打緊下部緊固銷，在兩個搭口處切除多余板料，然后進行搭口立縫組對焊接。

c.第九圈壁板上劃線。包邊角鋼、第一道抗風圈的劃線，三角架劃線可用立焊縫作定位起點。

(2)圍第八圈板。

a.按排版圖從兩個沿罐圓周相差180°的點開始圍板，在兩側收兩個搭口，最后在兩個搭口處各用兩個5t倒鏈收緊，然后進行立縫焊接，搭口不焊。

b.第八圈罐壁板上劃線(抗風圈、三腳架、定方位)。

(3)提升第九圈板。

a.提升前，每個液壓缸單個調試；整體聯接后，仔細檢查，保證每個接頭連接牢固。

b.開啟液壓提升系統，提升第九圈壁板；先提升大約200 mm，檢查提升的同步情況和擋板焊縫、液壓缸泄漏情況，確認無誤后方可繼續提升，提升到使第九圈壁板與第八圈壁板正好處于對接位置。提升時，由于罐直徑大，為保證及時發現提升設備可能發生的異常情況，罐內沿一周安排6～8人巡視。

c.提升到位后，調整單個液壓缸以保證對口間隙為0～2 mm，兩個搭口用倒鏈收緊。用鍥鐵銷緊，使罐內壁收緊在罐內限位擋板上。

d.分四組組對環焊縫，到兩搭口處兩兩會合，點焊方向與罐壁銷緊方向相同，組對工具用撬棍、直棍、千斤頂等。點焊點長度40 mm、間距300 mm。最后切除搭接部分，組對并焊接搭口。用帶磁輪的半自動切割機切割壁板搭口余料。

e.第八圈壁板立縫焊接，第九圈與第八圈壁板之間的環縫組對、焊接。環縫組對示意如圖1所示。

圖1 環縫組對方向示意

f.提升完畢，液壓缸回落，脹圈落下，拆除擋板并焊在第八圈壁板對應位置上，做好提升第八圈的準備。罐內焊縫、焊疤打磨平。

(4)安裝第九圈板上的附件。

第九圈壁板上的附件自上至下依次為：包邊角鋼、第一道抗風圈，安裝高度在4 m以上。安裝時，在罐壁周圍布置組對平臺小車進行安裝。

(5)后續工序與上述相似，重復圍板、提升操作，需注意的是：

a.第二道抗風圈支撐三角架、第二道抗風圈組對焊接，應在第八圈板提起、第六圈板圍上后進行組裝。將加強圈支撐三角架按圖紙位置焊于加強圈腹板上。利用抗風圈三角架做吊耳掛倒鏈安裝加強圈。施工時從中向兩面同時施工。

b.第一道加強圈安裝應在第七圈壁板提起、第五圈壁板圍上后進行。

(6)脹圈、液壓缸拆除。

1.2 大型儲罐倒裝法施工安全風險分析

大型儲罐倒裝法施工中存在的安全風險主要是罐體傾斜。在利用倒裝法提升罐體時，將組對、焊接及相關方的射線探傷、安全質量檢查等操作都下降到地面進行，減少了高空作業的風險，但在提升罐體時容易出現傾斜。罐體提升出現傾斜的主要影響因素有：

(1)液壓缸提升時由于單體液壓缸提升不同步，罐體出現傾斜。

(2)罐體提升高度大，罐體出現傾斜。100 000 m3儲罐高度達到21.8 m，在提升到第5圈時罐頂達到12 m，但是液壓缸基座高只有2 m，液壓桿提升罐體易傾斜。

(3)風的影響。在施工現場會出現刮風的天氣，當風速過大時罐體受風力影響將出現傾斜甚至倒塌的危險。

2 大型儲罐倒裝法防傾斜安全技術措施

2.1 液壓提升系統

2.1.1 液壓缸的數量

參照公式

式中 n為液壓缸數量；k為安全系數；p為提升總重；T為液壓缸噸位。

令p＝932.8t，T＝25t，k＝1.6，計算得n＝59.7，取值60。

綜上所述，確定提升一座100 000 m3罐需要液壓缸60個，每個液壓缸布置間距(弦長)為4.18 m。

2.1.2 液壓缸提升速度

液壓缸內徑180 mm，采用兩級提升(行程放大兩倍)；提升高度按2.45 m計算，單個液壓缸提升容積31.17 L；由于采用單缸單泵工作方式，泵流量3.2L／min，工作提升時間9.76min，下落時間9.76min；提升速度4.2 mm／s。

2.1.3 液壓缸提升系統設計

(1)在新的液壓缸提升系統中，采用泵站控制液壓缸，一個泵站控制4個液壓缸，60個液壓缸由15個泵站控制，15個泵站由一個總控制系統控制。采用分級控制系統可以精確地控制每個液壓缸提升的高度，如若出現某一邊的液壓缸上升高度過快或者過慢，可以通過液壓缸控制系統停止提升某一邊液壓缸來達到同步提升的效果。

(2)液壓缸提升示意如圖2所示。在液壓缸提升系統中，在液壓桿上加上一個帶滾輪的撐桿，可以利用液壓缸基座起到撐護的作用，避免因提升高度出現罐體的傾斜。

圖2 液壓缸提升

2.2 壁板垂直度調節

壁板垂直度的調節采用吊錘和角尺進行調節和檢查，如圖3所示。

圖3 垂直度調節

2.3 抗風安全技術措施

2.3.1 抗風裝置

(1)采用倒裝法施工，上層罐壁提升后，需要懸空較長時間進行下層圍板、立縫組對焊接作業。由于在提升過程中和提升到位后的圍板過程中，罐壁抵抗橫向風能力較差，為保證安全施工，設計了抗風裝置。該裝置專為罐體抗風安全性考慮設計，立柱上下接頭均采取鉸鏈形式，套管與脹圈焊接連接，套管側面采用鉸鏈結構，既滿足受力結構，又便于安裝拆除(為組對、焊接、打磨工序提供操作空間)。抗風裝置的立柱在罐體提升前安裝，提升到位后用方銷子銷在立柱與套管的間隙。隨罐體的提升高度和儲罐容積確定安裝數量，均勻布置。以100 000 m3罐為例，第三圈開始安裝，4套、8套，……，順次遞增，最多安裝到20套。

(2)脹圈。脹圈由25#槽鋼滾弧校正后對扣而成，脹圈制作時應將接頭、吊耳等全部安裝齊全，減少現場安裝的工作量。組裝時，脹圈與壁板貼合間縫小于2 mm。使用脹圈加強罐壁圈的穩定性和強度。

2.3.2 抗風措施

(1)在罐壁每處吊點旁焊兩塊擋板，每塊擋板允許承重力應大于吊點受力值的兩倍，后三圈提升時，每塊擋板承重應大于等于單臺液壓缸的最大提升力(25 t)。

(2)提升最后四圈壁板時，每隔兩個液壓缸布置一臺防滑落保險裝置，與罐底連接固定，并與脹圈組合，調試至工作狀態

3 結論

通過采用上述安全技術措施之后，倒裝法施工大型儲罐罐體傾斜得到有效的控制，在實際生產過程中未出現儲罐傾斜，儲罐中心線垂直度的檢查完全符合國家及行業標準。大型儲罐制作安裝施工屬于高危作業，為保證施工質量，安全快速地完成施工任務，采用倒裝法施工安全可靠，隨著科學技術的不斷發展和進步，倒裝法施工大型儲罐將得到越來越廣泛的應用。

Research and application of safe construction of upside-down construction technology for large storage tank

LI Zhi-fei1，LIU Hui1，ZHOU Xiao-chen2
(1.Pressure Vessel Factory，CPE Xinjiang Petroleum Engineering Construction Co.，LTD.，Karamay 834000，China；2.Lanzhou Petrochemical Quality Supervision Station，Lanzhou 730000，China)

As a new construction technique of large floating roof tank with improvement and refinement，the inversion method of largescale storage tanks has conspicuous advantages，however，the main risk of large-scale storage tank inversion method is that the roof of the tank will tilt when lifting.In a certain project，by redesigning the hydraulic roof up device，as well as calculating and analyzing the load capacity，the maximum loading was restricted to ensure the steady process of lifting，so as to ensure the construction safety.By the means above，the site construction has achieved standardized，systematized and normalized safety.

large-scale storage tank；inversion method；tilt of tank

TG457.5

B

1001-2303(2012)08-0030-03

2012-04-13

李志飛(1960—)，男，湖南平江人，工程師，主要從事油田地面工程安全技術管理工作。