钢制内浮顶储油罐液压提升倒装施工方法

发布时间：2013-04-03所属分类：科技论文浏览：1次

摘 要： 　　以20000m3钢制内浮顶大型储油罐安装工程为实例，详细阐述了采用液压提升倒装法的施工原理、施工程序及施工步骤，与传统的机械倒链提升法相比，提升速度、安全性、质量、工期及费用均取得了很好的效果。

　　摘要：以20000m3钢制内浮顶大型储油罐安装工程为实例，详细阐述了采用液压提升倒装法的施工原理、施工程序及施工步骤，与传统的机械倒链提升法相比，提升速度、安全性、质量、工期及费用均取得了很好的效果。

　　关键词：大型储油罐；液压提升倒装；施工方法；具体应用

　　Abstract: As an example of the 20000m3 steel inner floating roof large oil storage tank installation engineering, this paper describes the construction method, construction procedure and steps of the hydraulic lifting, and compared with the traditional mechanical chain lifting method, lifting speed, safety, quality, schedule and cost all have the good results.

　　Key words: large oil storage tank; hydraulic lifting; construction method; specific application

　　中图分类号：TU74 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）

　　1  工程概况

　　随着我国石油化工工业的不断发展，国内对大型储罐的需求量不断增加。在大型储罐的施工中，以往采用的中心柱倒装法、充气顶升倒装、水浮倒装、正装法、机械顶升倒装法等施工技术中有些已经不能满足施工要求，尤其是施工场地狭小不便于进行正装法施工以及较高罐体的施工，一般均采用液压提升倒装法。

　　兰州军区68078工程，建设规模4×20000m3的钢制内浮顶储油罐，储存介质为汽、柴油，罐底板外径为38.16m，罐内径为38m，罐壁高度为19.8m，罐顶高度为24.48m，油罐单台重量416.853t，总重1667.412t。油罐材质为Q235B、16MnR，罐壁由厚度δ＝8mm-20mm的钢板共10层壁板组成，罐顶为球形拱顶油罐。该工程因施工场地狭小和受作业环境影响，采用了液压提升倒装法施工。

　　2  液压提升倒装法的特点

　　2.1 倒装提升施工，改高处作业为地面作业，提高施工的安全性。

　　2.2 由过去的机械式倒链提升机构改为液压提升机构，体积小，劳动强度低。

　　2.3 各点单独操作改为中央集中控制，保证了被加工物体的施工质量。

　　2.4 该运动部位的润滑为无润滑，使施工作业面干净清洁。

　　2.5 改连续提升为步进提升，提升高度（理论上）不受限制。

　　2.6 机械效率、体积重量、出力、安全等都较其它施工方法提高、同时减少了大量的搭设和拆除临时支架工作，以及高空作业上上下下的麻烦，从而提高工作效率。

　　2.7 采用胀圈，罐壁环缝焊接变形小，罐壁圆度好，垂直度易于保证。

　　3  液压提升机构的主要结构和工作原理

　　3.1 采用BY160型液压提升机--由SQD-160-100S.F松卡式千斤顶、提升架和提升杆（Ф32圆钢）组成，其主要结构见下图3.1。

　　3.2 本液压站的技术参数及主要技术性能

　　油箱容积：400L            额定流量：60L/min

　　理论起重量：165KN        额定起重量：160KN

　　额定油压：16MP           液压行程：100±3mm

　　下滑量：≤5mm             自重：≤37kg(其中上下卡头<8kg)

　　油咀规格：M16×1.5

　　底座安装尺寸：在Ф142圆周上均布3个18的U孔

　　下卡头安装尺寸：在Ф120圆周上均布4-M20螺纹孔

　　外型尺寸：160×160×482（两把手尺寸除外）

　　相配提升杆：Ф32圆钢

　　送卡装置：螺旋装置

　　图3.1   液压千斤顶结构图

　　3.3 工作原理

　　使用时，提升杆插入千斤顶后，使上、下卡块处于工作状态，当油泵供油时，压力油从下油咀进入缸体内，由于上卡头自动锁紧提升杆、此时下卡头松开，在油压作用下，活塞上升将提升杆带着负载向上提起，当活塞升完一个行程后油泵停止供油，负载停止上升，完成提升过程。回油时，压力油从上油咀进入，此时下卡头锁紧提升杆静止不动，在油压作用下，活塞回程，液压油从下油咀排除。至此，完成一个提升过程。如此往复循环，千斤顶将提升杆带着重物不断提升。当完成一个阶段的提升工作后，停止供油，将上、下卡头松开，然后将提升杆放下或拔出。如此往复，直至全部工作结束。

　　4  施工要点

　　4.1 提升机构数量的确定和布置

　　4.1.1 油罐液压提升机构数量可按下式确定：

　　n ≥K（P壁＋P顶＋P胀）/Q

　　式中：n ─ 提升机构的数量

　　K-系统安全系数，考虑到因油缸同步问题而产生的各吊点间受力不均及摩擦阻力等因素影响，取K = 1.3 P壁 - 罐壁总重量

　　P顶 - 罐顶重量

　　P张 - 胀圈重量

　　Q = 160kN  （SQD-160-100SF千斤顶额定提升重量）

　　4.1.2 另外，考虑到罐体提升机构的布置和胀圈的强度和刚度，提升机构布置太开，胀圈每点的承受力太大，胀圈容易变形，并且不安全。布置太密则浪费。一般在强度校核合格后，提升机构布置间距以4~5米为宜。

　　4.1.3 根据提升机构数量计算公式计算的结果，以及罐体直径及和提升机构布置间距确定的提升机构数量（n≥πD/S  其中：D-罐体直径，S-提升机构布置间距）相比较，n取两者较大值并圆整为≥4的偶数，以便分组平衡控制。经过计算，本工程施工中选用液压提升机构28套。

　　4.1.4 提升机架安装时尽可能的靠近罐体的壁板，以改善提升机架的受力状况。支架的稳定性将影响到整个罐体提升施工过程的稳定性。因此，支架在提升过程中，必须保证垂直平稳、并有足够的提升强度。支架安装时用三根斜拉筋将与罐底板连接，并且每一个千斤顶彼此之间用角钢连接，从而保证每一个支架有足够的强度和系统的整体性。

　　4.2 胀圈的制作

　　胀圈是倒装法施工中必不可少的措施，按罐壁内径分段进行制作，并用小千斤顶将若干小段连接起来，胀紧后用筋板焊接在罐壁上用来固定胀圈，以免在提升时胀圈被蹦出。在此次提升中发现的问题主要有以下两点：

　　4.2.1 本工程胀圈采用两根28#槽钢合焊并用加强板在两侧焊接。

　　4.2.2 胀圈的两接头一定要压制好并且要和罐壁壁板的弧度相同，以免提升时在胀圈接头处将壁板拉直，保证不了罐的椭圆度。

　　5  液压提升倒装法施工

　　5.1 倒装法原理

　　钢制圆柱形储罐主体由三部分组成：罐底、罐壁、罐顶。罐壁的高度主要由各节罐壁板形成。正装法的程序是：罐底-各层壁板-罐顶。随工程进度，罐体越来越高，施工作业面也越来越高，危险程度也越来越高。倒装法的程序是：罐底-最上层壁板（即第一层壁板）-罐顶-提升-第二层壁板-提升-以下各层壁板与提升重复进行。主体工程全部地面作业，不仅安全，工效高，而且节省大量机械的施工投入，脚手架等费用，罐顶和最上层壁板的提升必须采用胀圈，胀圈按罐体内径分为若干段，每一段间用液压千斤顶（胀顶螺栓）胀紧在罐壁上，并通过焊接筋板保证胀圈和罐体的传力，提升机构提升胀圈，将罐顶和罐体最上层壁板顶起。装入第二层壁板，焊接完成以后，将胀圈移至第二层罐壁上。重复施工，直至罐壁全部施工完成。

　　5.2 液压提升的施工原理、施工步骤及施工顺序

　　5.2.1 将28套液压千斤顶等间距均匀的固定在2.5-3m的承重钢架上，承重钢架安装在基础预埋板上，每个液压千斤顶中装有3m长的提升杆，通过液压千斤顶的往复运动，带动提升杆同步上升。提升杆底端装有一个托钩，钩在胀圈下面带动胀圈与罐体同时上升。待液压千斤顶回复油位时，千斤顶下面装的下卡头将爬杆锁住，即完成一个行程，千斤顶不断顶升和复位，使罐壁步进式上升，直至达到需要高度。

　　5.2.2 油罐提升自上而下进行，首先组装最上一层壁板，检查合格后，然后组装罐顶子午网壳，待检查合格后组装胀圈和挡板及液压系统，进行试提升，待检查合格后开始围第二层壁板，组装结束后开始正式顶升，将第一层壁板和第二层壁板组对焊腰缝，全部达到要求后开始铺罐顶十字蒙皮板并上围栏。一切就绪后，开始组装下一层壁板，焊接、检查、再次提升，组装直至罐壁最后一层（即第10层）壁板完成。

　　5.2.3 施工顺序

　　在底板安装完成后，在上面先拼装最上一层(即第一层)壁板和顶部子午网壳，接着在第一层壁板外围第二层壁板，并完成第二层壁板外侧纵焊缝施焊，留一条纵焊缝的活口，待内面第一层壁板连同罐顶提升后，收拢此口焊接。提升后的第一层壁板和第二层壁板对接并点固焊。先焊腰缝的外侧，后焊内测。在焊内测同时围第三层壁板，以此程序逐层进行，完成壁板从上往下数第四层、第五层至最后一层。最后完成壁板与底板连接的角焊缝焊接。具体按照（1）~（6）的顺序施工（见图5.1）。

　　（1） 铺底板。

　　（2） 安装第一层壁板，完成外纵缝和内纵缝的焊接。

　　（3） 安装顶部锥板和网壳。

　　（4） 围第二层壁板焊缝接外纵缝，留一纵缝作活口。

　　（5） 提升第二层，对最后一道活口焊接，并对腰缝从外到内焊接，同时上蒙皮板。

　　（6） 围板提升逐层安装，直到组装好最底层壁板，底层壁板与底板组对焊接。

　　图5.1   围板提升逐层安装示意图

　　5.2.4  4个20000m?储罐安装按照流水作业施工，准备两套液压提升装置。4座油罐同时加工制作，安装提升分两组，每两台油罐为一组，分区交叉流水作业。1号罐安装完顶盖后进行提升作业，2#罐开始铺底板及组装上部顶盖，待1#罐提升装置拆下后，3#罐液压提升设备安装就绪准备开始提升。依次进行下去，同时1#油罐安装其附属装置。4台全部安装完后，再对每一台进行总体充水试验（充水时做正压试验、泄水时做负压试验）和基础沉降观测。

　　6  效果分析

　　液压提升与机械倒链提升相比，提升速度提高了50%；人工费用节约15%；施工工期比工期定额减少20%；施工安全、稳定性能好，施工时无噪声，集中液压控制便于操作；施工质量好，罐体椭圆度和垂直度得到很好地控制。本工程采用的液压提升方法和同一施工现场二标段（由中石油管道一公司施工的）储油罐采用的机械倒链提升方法相比，液压提升时只需3个人便可完成整个提升过程，而机械倒链提升则至少需要40人完成。