大型浮頂油罐水浮正裝法探究

楊平(蘭州寰球工程有限公司， 甘肅 蘭州 730060)

大型浮頂油罐水浮正裝法探究

楊平(蘭州寰球工程有限公司， 甘肅 蘭州 730060)

本文介紹了大型儲備浮頂油罐的水浮正裝法，以期對石油化工建設企業將來在有豐富的水源、且使用價格低廉、有供排水的條件的施工區域附近，安裝該類型儲罐時有一定的指導和借鑒意義。

水浮正裝法；施工工藝；組焊；充水

我國在大型浮頂油罐的設計和制造業已形成系列和標準。各施工單位在工程實踐中，創造了多種多樣的組裝工藝方法，其中水浮正裝浮頂油罐就是其中一例。該工藝以簡單、安全、成本低而得到廣泛應用。每次都在具體工藝方法、工序及施工管理上作了進一步改進和完善，使該工藝方法和管理日趨成熟，并取得了良好的技術經濟效益和社會效益。

1 工藝原理

水浮正裝法安裝浮頂罐，就是利用罐本體的結構特點，將外抗風圈用吊欄與浮頂連接起來，作為施工內外作業面。利用供水系統向罐內沖水，水對浮頂產生浮力，將浮頂連同抗風圈一起浮起。這樣，施工人員可在抗風圈和浮頂上組焊壁板，由下至上，直至完成罐壁和浮體安裝。

即由下列式子表述：

式中：V浮為浮頂船倉總排水量；V排為船艙實際排水量；γ為水的比重；W0為浮頂重量；W1為吊欄及抗風圈重量；W2為浮頂、吊欄承載的人員和機具重量；R1為船艙內側板到罐中心距離(船艙內側半徑)；R2為船艙外側板到罐中心距離(船艙外側半徑)；α為船艙下表面坡度；H為船艙實際吃水高度。

2 施工工藝

2.1 施工工序

施工工序主要由底板組焊、浮頂組焊、壁板組焊、內部構件安裝四步驟組成，具體見圖1。

2.2 施工方法

(1)罐底板的鋪設與焊接 ①鋪設底板時，按底板排版圖預制編號，在中心板上劃出中心線，使其與基礎中心線重合。然后按順序向四周擴散鋪設。底板直徑比設計直徑放大1.6‰，以補償焊接收縮量。②底板邊緣弓形板組對時，其對接縫應是外側間隙與內側間隙比為0.5左右。③底板點焊固定與焊接，應在弓形邊緣板焊接合格，第一、二帶壁板及角焊縫組焊合格后，以壁板為剛體，點焊固定底板。在正式焊接前，首先將底板的所有三重疊口(馬蹄口)焊接100mm左右，再施焊中幅板。中幅板焊接應先焊短縫后再焊長焊縫。方法是以中心為起始點，沿圓周方向擴散，隔縫分段退焊，底板中幅板焊完后，不可將邊緣板搭接縫點焊鏟開，應直接焊接邊緣縫。④底板與壁板間的角縫焊接，應內外側角縫同時交錯同向對稱分段退焊。嚴格控制焊接電流。根據不同板厚選擇合適的焊接工藝，焊接層次。角縫焊接應先將腰高喉高用較大直徑電焊條焊起，再用小電流堆焊下面的加強焊，防止底板邊緣部分變形，每層焊接應間隔時間，以使熱量散失。⑤底板焊接工藝參數。a焊接電流150A左右；b焊接電壓24V左右；c焊接速度350mm/min。

(2)浮頂組焊 ①船艙組焊采用在平臺上分段組焊，每兩個艙為一組，并將船艙半徑比設計尺寸放大2‰，每組船艙內外側板留出適當調節余量。組焊成型后，防腐油漆試漏，最后吊入罐內，在搭設好的臨時胎架上組焊成整體。②臨時網狀胎架設置，根據基礎坡度和浮頂各部分坡度要求及浮頂起浮初始高度，確定網架高度與坡度。利用型材制安胎架，找出直線度達到組焊要求。網架主支點及橫梁應設置在距焊縫50mm處。在胎架鋪設單盤板同鋪設底板一樣程序，只是搬運方法有所不同。③單盤板焊接是以船艙作剛體，先將單盤板找平點焊固定，再與船艙連接焊。焊接單盤板與中幅板前先將下表面焊縫間斷焊固定，再施焊上表面。其它焊接工藝程序同底板。④浮頂上所有開孔部位在開孔前，應先將其下表面附近的焊縫連續焊300mm以上。⑤船艙單盤板與連接角鋼的焊接。連接角鋼大多是火煨而成表面著碳較多。在焊接前，用氣焊加熱除碳，最后人工處理一遍，然后再正式焊接，這樣可以防止焊接裂紋。

圖1 30000m3浮頂罐施工工序

(3)罐壁組焊 ①應注意第一、二代壁板組對焊接質量，它對后續板組對質量有很大影響，而且也受底板的熱脹冷縮影響。因此，組焊壁板應選擇在氣溫較低的時候進行。②采取適當措施，處理罐基礎對壁板安裝的影響。這個影響使罐邊緣基礎表面的瀝青砂漿受溫度影響軟化，對壁板垂直度的影響。③壁板立縫焊接，先焊中間段，其次下段，最后焊上段。在焊下段時，應在下端留出一定長度，待整個焊縫焊完后再焊。④壁板組對調整。利用浮頂做作業面組對壁板時，應先將浮頂臨時固定在下端已組焊成型的壁板上，利用浮頂作支撐點，對稱調整壁板。⑤利用加強圈、包邊角鋼圈調整罐壁橢圓度。利用加強圈、包邊角鋼圈剛性大于壁板剛性，強制調整橢圓度。

(4)內部構件安裝 ①安裝彈性密封裝置時，先將橡膠袋外表面涂一層潤滑物，再包上聚氨酯，用螺栓臨時固定，進行圓周對稱安裝。②中央排水管安裝時，先將直角旋轉彎頭與管子連接，注滿水，做90°內的任意旋轉，檢查是否靈活、漏水，再安裝就位。

3 主要工藝裝置

(1)供排水裝置由2臺水泵、底閥、止回閥、閘法、管道、壓力表組成。作用是向罐內輸送水，浮起組焊成型的浮頂及吊欄，做為施工作業面；或是將罐內水排放，以便沉降浮頂。

①根據水泵的性能、參數，選擇泵的安裝位置，并對各性能參數進行校核。

式中：Z1為泵入口側液面至泵軸線高度；Z2為泵出口側最高液面至泵軸線高度；P2、P1為出入口側液面壓力；γ為水重度；l2、l1為出入口側直管長度；d2、d1為出入口側管直徑；ξ2、ξ1為出入口側管件、閥門阻力系數；λ2、λ1為出入口側直管摩擦系數；V2、V1為出入口介質流速；H為理論揚程；H實為實際揚程；Hs為泵銘牌允許吸上真空高度；Hs′為當地操作條件下的允許吸上真空高度；P1為當地大氣壓；P2為操作溫度下的水的飽和蒸汽壓；

②充水時間(以最寬一帶板容積計算)T=Vmax/Q，得出T滿足施工需要。③放水時間(以自然排放罐公稱容積水量計算，不計管道阻力)

當H=罐公稱容積高度時，t=0，得出C值；

當H=0時，求得t。

R為罐半徑；r為管道半徑；g為重力加速度。

當自然排放水所需時間滿足施工需要，則用泵抽水可不計算。

(2)吊欄裝置由抗風圈和“F”型結構及加固件組成。吊欄計算由下列計算式表達：

F1=K×(W1+W2+W3)/n確定主吊欄直徑

由F1L1=F2L2，F2=F1L1/L2確定平衡拉桿直徑

由F3=F1+F2，λ=μ1×σ3/ρ=F3/φA確定支柱截面積

由F1L1=M，σ1=M/W確定截面尺寸

式中：W1為抗風圈重量；W2為副吊桿及加固件重量；W3為所載機具人員重量；l1、l2為吊桿與平衡拉桿到支點的距離；F1為主吊桿受拉力；F2為平衡桿受拉力；K為系數取2；ρ為支柱慣性半徑；μ為長度修正系數；φ為折減系數；A為支柱截面積；M為橫梁所受彎矩；F3為支柱所受壓力；σ1、σ3為橫梁彎矩應力，支柱壓應力。

(3)導向裝置 浮頂在浮升過程中，由于浮頂負載不均勻有積水流動影響，而處于漂移狀態。為使浮頂浮升穩定，利用導向管和量油管的對稱性，作導向裝置。

4 注意事項

①船艙成型胎架，一定要保證同一圓周線的平面度。②船艙與單盤板的焊接應嚴格按照程序進行。③船艙作氣密性試驗時，要嚴格控制試驗壓力，防止變形。④充水前，應全面檢查浮頂吊欄與其它部件有無剛性連接及吊欄的安全質量。作好起升準備工作。⑤充水時，應注意浮頂上表面必須距已成形壁板上環縫500mm左右，防止冒頂。充水過程中，應設專人值班，隨時檢查有無蹩卡現象。同時觀測基礎沉降情況。若發現基礎沉降超標，或罐體浮頂滲水及其它異常情況，應立即停止進水。⑥量油管、導向管的安裝垂直度應保證在1‰之內。⑦浮頂升降實驗時，應注意密封裝置是否合適，刮蠟機構是否合適，檢查浮動梯轉動行走是否靈活，中央排水管是否漏水。⑧整個安裝過程應隨時檢查罐體幾何尺寸和形狀，并及時修整，防止出現累積誤差。

5 結語

大型浮頂油罐水浮正裝法工藝方法簡單，所需施工機具少，措施用料少；施工作業安全無交叉；組焊工位條件好，有利于施工質量控制；施工進度快，成本低。其次，這種工藝方法較氣浮倒裝法和搭設臨時作業架正裝法更為經濟和安全。

[1]立式圓筒形鋼制焊接儲罐施工及驗收規范[S]. GB50128-2014.

[2]石油化工立式圓筒形鋼制儲罐施工技術規程[S].SH/ T3530-2011.

[3]鋼制焊接常壓容器[S].NBT47003.1-2009.