論儲罐的卡鉤倒拆法工藝設計

茂名瑞派石化工程有限公司 廣東茂名 525000

儲罐卡鉤倒拆法工藝與傳統倒拆法的區別是整個工藝過程不需要脹圈、不需要腳手架或吊車；卡鉤輔助材料可重復利用于不同直徑的罐體，工藝通用性強，適合于安裝時為倒裝的儲罐拆除。以茂名石化煉油分部輸油車間所管轄北山舊苯罐組為例，對儲罐卡鉤倒拆法技術工藝進行探討。北山舊苯罐群儲罐主要參數見表1。

表1 北山舊苯罐群儲罐主要參數

儲罐卡鉤倒拆法工藝流程見圖1。

1 拆除前的準備工作

主管車間應對儲罐工藝系統加盲板進行隔離，使儲罐完成獨立。

圖1 儲罐卡鉤倒拆法工藝流程圖

車間需對儲罐進行吹掃、置換，直至罐內有毒、有害、可燃等氣體檢測合格。

動火點周圍的易燃物，包括動火現場的易燃物品和可能泄漏可燃氣體的水封、陰井、明溝、暗溝等，必須清除干凈；地下含油污水井用砂、土填埋。

落實好周邊在用管道或設備，對拆除范圍內的在用管線或設備進行硬隔離防護，硬隔離可采取雙層腳手架加鋼跳板進行防護。

現場拆除工作前，由監理工程師組織車間人員，對施工人員進行最后交底，并對標識好的拆除內容條件進行確認；拆除條件確認表填寫完畢后，交由施工單位保存好；確認完后辦理各種作業票，如動土票及動火票等；之后方可開始拆除。

2 儲罐的拆除

2.1 卡鉤倒拆法簡述

卡鉤倒拆法亦采用邊緣抱柱法，在儲罐內靠近邊緣處立一圈抱柱，抱柱數量與罐的直徑及重量相關，中間設一根中心柱，通過鋼索與邊緣柱相連，形成一個相對穩定的系統。

導鏈掛靠在邊緣抱柱的上方吊耳處，下鉤頭直接掛靠在L型板式吊耳上；L型板式吊耳為可拆吊耳，可人工安裝在罐壁板上，即通過穿插罐壁臨時切割縫，將儲罐吊起來。如圖2所示。

圖2 立面示意圖

該方法的相對優勢為：①不用加工脹圈，減少脹圈加工、施工過程中安裝拆除等成本；②通用性強，只要選型計算合格，不同大小的儲罐均可用同一套措施材料拆除，與不同直徑需不同弧度脹圈相比，大大節約成本；③減少罐內受限空間的施工，焊接量少，在罐外直接火焰切割卡縫即可；④施工相對簡單，大大縮短拆罐時間，節約成本。

2.2 技術準備

從車間處查閱儲罐圖紙資料，落實儲罐規格尺寸及重量。個別儲罐若因年份已久無法查詢，可以聯同所主管的車間設備員，進行現場實際考察及測量，確定規格尺寸及估算重量。

然后根據尺寸規格及重量，編制施工方案，進行報批及現場施工交底。

2.3 附屬措施工藝計算選型

2.3.1 邊緣抱柱數量

根據車間所提供的圖紙或現場實際堪查的數據，由儲罐的直徑和重量，選擇邊緣抱柱的數量，一般為4的倍數，抱柱之間距離宜為6m左右。

案例：如選用5000m3儲罐計算，查得該罐直徑約21m，重約140t（比實際值大）。

儲罐周長：L=3.14×21≈66m；

邊緣抱柱數：n=66÷6=11根，按4的倍數，選取12根。

2.3.2 導鏈參數

140t÷12根≈12t/根

導鏈載荷系數取0.8，得出導鏈規格 Q≥12÷0.8=15t。

選取12根15t的導鏈，導鏈總荷載率K=140/（12×15）=0.778= 77.8%。

所得結果超出SH3536-2011第13.4.2條規定，儲罐施工不超過75%的荷載率，因此該選型需重新考慮。可考慮增加導鏈數量或增大規格。本案例中考慮增加數量，導鏈由12根增加到14根，得到導鏈總荷載率K=140/（14×15）=0.667=66.7%，66.7%＜75%，因此該選型可行。

每根導鏈受力為：140t÷14根=10t/根

2.3.3 抱柱規格尺寸

可直接從SH3536-2011標準附錄D中選取抱柱規格尺寸。本案例中單根抱柱承重為10t，對應表格，抱柱選取Φ219×7的無縫鋼管。

抱柱長度根據每圈壁板高度、切割板的大小，以及導鏈規格型號選擇。越大型導鏈，鉤頭越長。本案例15t導鏈（導鏈鉤頭可實測或咨詢周邊廠家），選取邊緣抱柱長度為2.5m即可。

2.3.4 中間拉繩選型

根據圖3的抱柱受力示意圖，抱柱上共四處受力，由導鏈受到的綜合力分散到抱柱上水平鋼索拉力，底下斜支撐拉力及柱底板拉力。

圖3 抱柱受力示意圖

圖4 吊耳受力示意圖

F導鏈上的拉力最終分成三處分力，鋼絲繩上的受力只是其中的三處分力之一，取總拉力的一半計算，計算下吊裝載荷時，繩扣受力，其單股鋼絲繩承受的拉力載荷P1=5t=50kN。

繩扣單股受力，安全系數n取3，鋼絲繩的允許破斷拉力P0′÷n≥P1=50kN。

根據GB/T8918-2006對鋼絲繩的要求，鋼絲芯鋼絲繩16-NAT-6×19+IWC-1770的最小破斷拉力P0=161kN＞P0′÷3=53.6kN≥50kN，滿足吊裝需要。

2.3.5 板式吊耳的選擇

吊耳受力情況如圖4所示。

吊耳材質擬用Q235B，厚度為20mm，查GB150.2-2011附錄D可知：

許用應力 [σ]=116MPa，

吊耳按10t力校核，動載系數取K=1.1。

其徑向載荷F1=10×1000×10×1.1=1.1×105N

吊耳板孔處橫截面積：A1=（H-D）×t=（150-50）×20=2000mm2

吊耳板孔處的拉應力：

σ1=F/A1=1.1×105/2000=55MPa ＜116 MPa

吊耳板孔處剪切面積：A2= （R-D/2） ×t=（75-25）×20=1000mm2

吊耳板孔處的剪切應力：

σ2=F/A2=1.1×105/1000=110MPa ＜116MPa

此時吊耳強度滿足安全要求。

3 措施用料采購

導鏈可自行采購或臨時租用，建議采用電動導鏈。注意不管手動或電動導鏈，要避免大小及速率不一致，以免下降速度不均勻，應采用同一廠家同一規格型號的導鏈。

抱柱及鋼板可利用工程中施工的余料，亦或現場切割下來的完好的廢料（需經過檢查，不被腐蝕的材料方可使用，可選用高一級別的材料）；若無，需采購。

鋼索及卡扣可自行采購或借用。

4 現場抱柱等措施制作、安裝

4.1 抱柱制作

根據前面3.3節選型計算，可得出各種數據，規格尺寸見圖5 ，按總圖制造。

4.2 L型板式吊耳制作

根據前述3.3節選型計算，可得出各種數據，規格尺寸見圖6，按總圖制造。

4.3 抱柱安裝

在底層罐壁板對稱切割1.7m×1.5m逃生缺口，措施材料從此口搬進罐內。

施工時，罐體每下降半米，均需優先切割逃生缺口，以確保安全。

邊緣抱柱安裝在距離罐壁板半米處，以便導鏈的安裝。

選取的神經網絡模型以包含因果關系的適當信息接受訓練。因此，第一步要取得受損的與完好的結構地震反應資料，這可通過結構反應的實測、模型試驗或數值模擬實現。

邊緣抱柱底板固定與傳統方法相同，可采用四角點焊加四邊楔子固定，抱柱距罐底600mm處使用兩根DN50鋼管45o加固，見圖7。

鋼索與拉耳板連接時，禁止直接捆綁，需使用卡扣或導環連接。

壁板吊耳切割縫，根據L型板式吊耳的尺寸，在切割壁板的上一圖上開孔。當切割底圈壁板時，在底下第二圈壁板離環縫半米處切割，開孔為方形，比吊耳寬1～2cm、高5～10cm，確保吊耳能穿過即可。

圖5 抱柱總示意圖

圖6 中間抱柱及L型吊耳示意圖

圖7 裝配示意圖

需要注意的是：

（1）個別小罐壁板以及大部分儲罐的上部壁板均較薄，開孔處易撕裂，從而造成系統失穩。需在開孔上方焊接一塊加強板，加強板選用t≥8mm鋼板，200mm×100mm；焊接在罐外側，與開孔上方齊平，三面焊。

（2）為了減少拆除過程中存在的風險，可考慮在靠近罐內壁的東南西北4個方向各處設置兩根DN80防傾斜三角支撐（見圖7），使用現場切割的廢舊管線即可。

（3）計算出來的吊耳板厚，若本工程缺少該型號鋼板，可使用較薄的鋼板通過搭接補強制作，但吊耳的拉應力、剪應力及焊接許用應力應滿足要求。

5 儲罐切割

檢查合格后，優先將底圈壁板底部與罐底板切割開，此時壁板全部重量由抱柱及導鏈支撐；再次檢查整個抱柱系統，無異常后進行正常切割。

切割時應將切割工均勻分布，同時往一個方向切割。切割時將罐壁板每塊板尺寸切割成為約長4m、高1m，可根據現場實際情況調整。切割下來的每塊板向壁外傾倒，暫時堆放在周邊，待較多時一次性移走。切完一圈后，放導鏈，將儲罐降低。

導鏈操作時，需統一由一人指揮，觀察四周下降情況，避免一邊快一邊慢，確保儲罐均勻下降。

下降半米后，優先切割兩側逃生通道，再繼續下降。

接著以同樣的方式切割第一圈壁板和第二圈壁板之間的環焊縫和立焊縫，直至切割最后兩圈壁板。

最后兩圈壁板下降后，暫停切割壁板。此時因抱柱已碰到罐頂板，需在抱柱上方的罐頂板切割500mm×500mm的缺口，方便抱柱穿過，并將中間抱柱及鋼索等拆除。

拆除后，可繼續切割倒數第二圈壁板。

剩余最后一圈壁板及頂板時，開始切割罐頂板，此時罐頂板離地面約2m左右，要從中心向四周切割，切割下來的頂板直接掉盡罐內。

頂板切割完后，切割最后一圈壁板。

清理場地，將切割完的鋼板移走，接著拆除抱柱，切割罐底板。

至此，整個儲罐切割完成。抱柱移至下一個儲罐，使用同樣工序方法進行拆除。

6 注意事項

大型儲罐（即不適用于倒裝法安裝的儲罐）不適用于本卡鉤倒拆法。

個別儲罐存在罐頂或罐壁嚴重腐爛的情況，無法保定穩定性，不適用于本卡鉤倒拆法。

儲罐群拆除了，往往以最重、最不利的儲罐對抱柱及吊耳進行計算及選型，其余較小儲罐可使用同一套拆除措施施工，以增加措施工利用率。

本論文所討論的卡鉤倒拆法，是以普遍情況考慮，若個別情況比較特殊，需重新參考相關規范。

本論文雖然是采用《壓力容器》標準材料篇的許用應力，安全系數較高。但由于儲罐使用多年，本體受腐蝕情況不明，罐體晃動時，結構穩定性會比新罐下降許多，倒拆法亦存在較大的風險。因此施工過程中需不停觀察儲罐的穩定性，發現異常情況需立刻停止作業，撤離現場，待穩定后再次檢查并進行加固后方可作業。

本文僅對拆除工藝進行討論，施工安全要求還需執行相關標準、行業及企業等相關安全生產要求。

7 結束語

通過以上方法拆除茂名石化煉油分部北山舊苯罐組，進度及安全得到了保證；一個5000m3儲罐前后拆除時間約6d，主要原因是在交叉區域受車間開作業票影響較大，正常一天8h共4人拆除，每帶板切割高度為0.5m，可切割8圈。通過茂名石化煉油分部北山舊苯罐群拆除，驗證了儲罐的卡鉤倒拆工藝要求，以及在拆除過程中需要注意的事項。

在保證進度及安全的情況下，通過經營部門計算，總合同價減去人、機、具、稅金及企業管理費等，利潤可觀。中小型儲罐拆除可以參照本文指導施工。

本卡鉤倒拆法工藝還有待完善，需業內專家多多指教，使該工藝得到進一步的完善及推廣。