儲罐鋼質內浮頂整體提升工藝及穩定性校核

王 京

（新疆石油工程建設有限責任公司，新疆克拉瑪依834000）

儲罐鋼質內浮頂整體提升工藝及穩定性校核

王 京

（新疆石油工程建設有限責任公司，新疆克拉瑪依834000）

鋼質內浮頂整體提升工藝安裝速度快，工藝簡便，避免了傳統浮頂施工過程中大量的高空作業。通過對鋼質內浮頂整體提升工藝安裝過程中穩定性的效核，有效保證了內浮頂整體提升過程的施工質量及安全性。

儲罐；內浮頂；整體提升；穩定性

0 前言

隨著油田產能建設的發展和環保要求的提高，沉降罐、污水污泥處理罐等工藝儲罐在油田站場的應用日益增多。這類儲罐內部工藝設施復雜，傳統采用罐內搭設腳手架的安裝方式，大部分為高空作業，施工難度大、工效低、工期長、質量和安全不易保證。本研究對10 000 m3儲罐鋼質內浮頂整體提升工藝及提升過程中穩定性進行校核，有效保證了施工質量和作業人員及設備設施的安全。

1 儲罐鋼質內浮頂整體提升工藝

10 000 m3儲罐鋼質內浮頂整體提升工藝包括：分段組焊浮倉、安裝儲罐主體和移位浮倉、復位浮倉并鋪設組焊單盤板、安裝提升設備提升中心柱、整體提升浮頂安裝立柱、拆除提升設備等工序，如圖1所示。

1.1 分段組焊浮艙

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

1.2 安裝儲罐主體、移位浮艙

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

1.3 復位浮艙、鋪設組焊單盤板

罐主體施工完畢后，將分段制作的浮艙復位組對成整體，然后搭設平臺準備安裝單盤板。

通過計算確定在罐底鋪設組對單浮盤板的施工臺架的具體尺寸（平臺由角鋼和支撐管組成），并制作安裝。在臺架上組焊單浮盤，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）在浮頂上按設計位置開浮頂支柱孔，安裝套管及上表面補強圈，焊接浮頂上表面焊縫。

（2）浮頂支柱就位，根據電動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）電動倒鏈就位，在浮頂支柱套管上對應位置焊接下吊耳并用斜撐加固套管。

（4）電動倒鏈數量與浮頂支柱數量一致。

1.5 整體提升浮頂

（1）逐個調試電動倒鏈，使之處于均勻受力可提升狀態。

（2）在倒鏈支架上標注刻度線，作為提升到位與否的檢查依據。

（3）全部電動倒鏈聯動提升，到位后單個調節高度。

1.6 拆除提升設備

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。完成內浮頂底部焊縫焊接。

1.7 拆除輔助裝置

全部安裝工作完成后，拆除導向柱、提升設備支架、吊耳等輔助裝置。

2 穩定性校核計算

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，做穩定性校核。

選取帶筋球殼穩定公式

式中[Pcr]為穩定許用臨界載荷（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分別為拱頂的徑向和環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，取0.3；E為彈性模量，取200 GPa。

計算得[Pcr]=3 960 Pa。

集油槽及輔助工裝質量約3 t，輔助支撐受力860 N，支撐點區域壓強為417 Pa，417 Pa＜3 960 Pa，結構穩定。

2.2 浮頂整體提升穩定性校核

浮頂采用電動倒鏈整體提升，所有的提升受力點都是立柱套管，受力狀態和浮頂通過立柱支撐在罐體一致，浮頂本體的穩定性符合設計的受力計算。在此需要計算立柱的穩定性。

（1）浮艙立柱強度校核。

每個立柱上2個電動倒鏈對稱布置，立柱只承受壓應力，不承受彎矩

式中P1為單個倒鏈所受外力（單位：N）；m為外圈浮艙質量，m=2.32×105N（23.7 t）；n為支柱數量，n= 10個；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為支柱所有最大應力（單位：MPa）；[σ]為支柱的許用應力，[σ]=235 MPa。

經計算，σ=15.1 MPa＜[σ]，結構穩定。

（2）單盤板立柱強度校核。

單盤板立柱上的電動倒鏈安裝在立柱一側，是偏心壓縮。校核公式為

式中P2為單個倒鏈所受外力（單位：N）；m為單盤板質量，m=2.28×105N（23.3 t）；n為支柱數量，n=30個；A為支柱的截面積（單位：m2）；L0為受力點距支柱面心的距離（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為支柱所有最大應力（單位：MPa）；[σ+]為支柱的許用應力，[σ+]=235 MPa。

經計算，σ=43.3 MPa＜[σ+]，結構穩定。

3 效益分析

進行10 000 m3儲罐設施安裝。傳統搭設臺架施工方法罐內設施現場安裝一個30人的機組需要30天完成，費用620 000元；而采用罐內設施提升安裝工法，罐內工藝設施現場安裝需要一個機組10 d完成，費用210 000元。按照一個機組30人計算，節約浮頂臺架搭拆費、機械費、人工費共410 000元。相比傳統工藝，儲罐鋼質內浮頂整體提升工藝提升工效3倍，施工費降低66％。

4 結論

通過對鋼質內浮頂整體提升工藝的研究及穩定性的效核，有效保證了鋼質內浮頂整體提升工藝的安全性和施工質量，施工工效是傳統的搭腳手架和臺架施工方法的2～3倍，避免或減少高空作業，有利于工作面的展開，節省腳手架、支撐臺架材料的消耗，同時具有施工工期短、質量安全好、節能降耗的優點。該工藝可以在各類工藝儲罐的安裝和改造工程中推廣應用。

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，學士，主要從事油氣田地面建設、總承包項目管理等工作。