罐體空氣內浮頂升安裝工藝淺述

李祖平 / 中國核工業二三建設有限公司

罐體空氣內浮頂升安裝工藝淺述

李祖平 / 中國核工業二三建設有限公司

介紹一種鋼質內浮頂儲罐內浮頂升的施工技術，即：在罐底制作單浮盤及浮艙，并完成單浮盤和浮艙的拼裝焊接，然后用電動倒鏈整體提升浮頂，實現整體就位。該項技術避免了傳統施工中搭設組裝臺架的輔助材料及工作量，避免了高空作業，同時合理利用浮頂支柱作為提升支撐，具有良好的使用效果和經濟效益。

鋼制內浮頂儲罐；單浮盤；浮艙；電動倒鏈

一、概述

鋼制內浮頂儲罐的一般結構形式為鋼制拱頂+鋼制內浮頂雙頂結構。內浮頂多為單盤，距罐底板高度2m 左右。傳統內浮頂施工工藝多采用先安裝拱頂儲罐主體，再搭設臨時浮頂組裝臺架，在臺架上安裝浮頂的方法。此方法存在施工難度大、工效低、高空作業不安全、質量不易控制等問題；罐主體施工完成后，內部浮盤施工作業空間受限，安裝高度在 2m 左右高空作業，板料就位困難，不利于施工。另有一種方法是水浮提升就位。弊端在于需兩次進水，增加用水量，延長施工工期，還增加罐內加熱器和工藝管線的施工難度。

二、儲罐主體內浮頂升安裝工藝

金屬儲罐內浮頂升安裝工藝,是國內外普遍使用的一種多、快、好、省的施工方法,但是對于內浮頂升儲罐,如何采用空氣頂升的方法,我們在施工前進行了充分研究討論。由于罐底上表面組裝有內浮盤,罐壁為對接結構，均給一般拱頂罐空氣頂升法帶來新的困難。為此我們在主體施工中大膽采用無平衡裝置,并加設內胎的方法,即解決了內浮盤上安裝平衡裝置的困難及罐壁對接精度,又保證了施工中的安全問題,從而使空氣頂升工藝在內浮頂儲罐的施工中又有了新的突破。

1、內胎的組裝為保證罐壁對接準確(內半徑偏差小于等于15mm)及空氣頂升法施工做到安全平穩,我們在已鋪設好的儲罐底板上,組裝預制好底層壁板,外徑較儲罐內徑小5～ 10mm找圓,內角花焊定位,其上加焊一圈寬度B= 400mm的壁板，使內胎高度達1900mm。并于內胎上口加焊若干14#環形槽鋼(圓周等分)及厚度=10mm的鋼板,槽鋼接頭處利用千斤頂撐開,以增加內胎之鋼度。嚴格檢查內胎，其橢圓度小于10mm,垂直度小于3/1000,并將外壁的焊縫,焊瘤、焊痕等全部磨光,以保持光滑圓正,至此,內胎組裝全部完成。

2、儲罐主體安裝

（1）內胎組裝完成后,將已組裝焊好的內浮盤按圖紙要求提升900mm,放線開孔焊接導向套等附件,此時內浮盤可作為組裝罐頂及壁內側焊縫焊接的腳手架使用,節約另行搭設焊接平臺或腳手架之費用。壁板下料、預制均應按規范要求進行，壁板寬度為1600mm,較內胎低300mm,第一圈壁板組裝放在內胎四周放置的若干高度500mm的支承架上進行,先組焊兩半圓弧板,而后利用倒鏈將圍在內胎外側的半圓弧壁板拉緊焊接。

（2）第一圈壁板與罐頂焊接完成后,在內壁內胎上中位置焊接若干三角支撐,將組裝后的罐頂與壁板通過三角形支撐支持在內胎上,撤除內胎外圍的500mm支承架,此時,即可采用空氣頂升法進行其余壁板的組裝焊接工作。送風前應將內胎與罐底,罐底邊緣板與中心板花焊處用橡膠密封以解決漏風問題。送風頂升,因內胎與組焊的罐壁有2mm左右的間隙(預留1/1000焊接收縮量),外壁光滑圓正,垂直度、橢圓度較精確,所以送風過程中罐體能平穩均勻上升,偶然出現傾斜,施工人員可隨時在罐壁上調正。當罐體浮升至接口400mm處,(預先已放線)在未組裝壁板已預先焊好下擋板的相對位置,焊接低位裝置的上擋板,穿入限位螺栓避免冒頂,拉緊對接倒鏈,調整對接間隙并點焊,停風檢查兩節壁板的橢圓度、垂直度，焊接立縫及環縫,并在罐內焊接上一節壁板之內面焊縫,打磨光滑,至此，一圈壁板組裝結束。重復以上工作,逐圈壁板進行空氣頂升法組裝。

3、底層壁板的處理

當罐體頂升超過內胎連接焊縫(即加高部位)5～10mm處時,控制風速,停止浮升,使用角鐵及角鐵木契將罐體與內胎靠緊,停風沿罐壁焊接十六個2m長14#槽鋼的支撐,使罐體重量全部落在槽鋼支撐上。取下內胎的環形槽鋼、加強鋼板,去掉內胎加高部份并割開一條立縫,剔除內胎與罐底的焊縫,沿割開的立縫,利用斜鐵逐段將內胎壁板向外脹出,調換一塊加長壁板,以補償直徑變大而引起的長度差,上下接口對準后,拆除支撐,檢查罐體垂直度、橢圓度后再進行施工焊接。至此,罐體施工全部結束。

三、施工要點

1、內浮頂儲罐罐壁屬于對接焊接結構,因此對壁板下料的尺寸、形狀、精度,應按規范要求嚴格檢查。

2、采用無平衡裝置空氣頂升法,因有組裝內胎,所以壁板下料前必須確定合適的焊接收縮量,以避免焊接后壁板與內胎間隙過大或過小,影響施工順利進行。

3、內胎在組裝焊接前應仔細檢查水平度、橢圓度、垂直度及尺寸精度,焊接后應保證有足夠的強度和剛度,焊接后要打磨光滑,以利罐壁浮升滑動。

4、本施工方法因在空氣頂升過程中,存在罐壁與內胎的磨擦,外圈組裝壁板的夾緊,故在選擇風機時,較一般拱頂罐空氣頂升法風壓增加30%。

5、操縱控制風閥的人員,要精力集中,時刻觀察U型壓差計的壓力變化,根據浮升情況,調節放風閥,保持罐體緩慢平衡上升,尤其在儲罐壁板對接時,更要注意保持風壓,以防冒頂。

6、在送風前和送風過程中,應隨時細致檢查裝置的可靠性,遇有停電,鼓風機故障等緊急情況,施工人員要保持沉著冷靜,關緊控制風閥,拉緊罐壁對接的倒鏈,使罐體緩慢下降。

四、穩定性校核計算

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。選取帶筋罐頂殼穩定公式中[Pcr]為穩定許用臨界載荷（單位：N/m2）；R 為罐頂殼的半徑，取16m；t為罐頂厚度的半徑，取6mm；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200GPa。計算得[Pcr]=3960Pa。集油槽及輔助工裝質量約3t，輔助支撐受力860N，支撐點區域壓強為417Pa，417Pa＜3960 Pa，結構穩定。

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受力一致，浮頂本體的穩定性符合設計的受力計算。

五、效益分析

進行10000m3儲罐設施安裝。傳統搭設臺架施工方法，現場安裝一套罐內設施，需30人15天完成，費用需要310000元；而采用內浮頂整體提升施工安裝技術，現場安裝一套罐內設施，需30人10天完成，費用僅需205000元。按照一套設施30人計算，節約浮頂臺架搭拆費、機械費、人工費共 105000元。相比傳統工藝，儲罐鋼質內浮頂整體提升工藝提升工效 1.5 倍，施工費降低50%。

六、結語

采用內浮頂整體提升施工技術，準備工作（電動倒鏈安裝）不足半天，且可以和其他工序同時施工，整個提升過程僅需10至15分鐘。該技術安裝速度快，工藝簡便，節省了傳統的浮頂臺架搭設材料及工作量，避免了浮頂施工中的高空作業；同時，合理利用浮頂支柱作為倒鏈支架，減少材料消耗，避免重復工作。提升后即可安裝罐內工藝和浮頂一二次密封等附件，最后水壓試驗，節省了費用，縮短了工期。實踐證明，內浮頂整體提升施工技術具有技術先進、應用效果好、經濟效益高的特點。該技術還可應用在各種不同規格敞口儲罐單盤浮頂的安裝。

[1]GB50341《立式圓筒形鋼制焊接油罐設計規范》

[2]GB50128《立式圓筒形鋼制焊接儲罐施工及驗收規范》