淺談低溫儲(chǔ)罐現(xiàn)場(chǎng)安裝

常瑞 王剛

【摘要】低溫儲(chǔ)罐因其安全可靠性高、儲(chǔ)存量大、節(jié)省投資，在國(guó)際上得到廣泛應(yīng)用。近年來，國(guó)內(nèi)也先后引進(jìn)建造了數(shù)臺(tái)大型乙烯、石油液化氣、天然氣、丙烯低溫儲(chǔ)罐。與常溫石油儲(chǔ)罐相比，低溫儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建造要求高，施工技術(shù)難度大。本文介紹了低溫儲(chǔ)罐的現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝。

【關(guān)鍵詞】低溫儲(chǔ)罐 現(xiàn)場(chǎng)主體施工安裝工藝

前言

目前國(guó)內(nèi)外在大型儲(chǔ)罐建造中主要以原油儲(chǔ)罐為主，而大型低溫儲(chǔ)罐的建造較少，我們通常所指的低溫罐是以公稱容積大于或等于10000m3，設(shè)計(jì)溫度不高于—45 0C且不低于—1680C 的立式圓筒形低溫儲(chǔ)罐、低溫鋼對(duì)主體安裝工藝的要求非常嚴(yán)格，特別是對(duì)于施工工序及安裝順序的要求，因此如何控制施工程序、制定出合理的主體安裝工藝將是研究中的重點(diǎn)內(nèi)容，特別是罐頂?shù)陌惭b至關(guān)重要。

一、罐頂安裝

氣升法組裝儲(chǔ)罐罐頂使用設(shè)備少、高空作業(yè)少，節(jié)省施工機(jī)具及輔助用料，這種技術(shù)在實(shí)踐中已經(jīng)得到很好的證實(shí)。

1、施工原理和施工工序

在罐頂壓縮環(huán)施工完成后，于外罐底部組裝罐頂鋼結(jié)構(gòu)和鋁吊頂，通過安裝密封裝置保證罐頂與罐壁之間的密閉性，氣升之前計(jì)算罐內(nèi)橫截面上的壓力得出氣升所需的最小風(fēng)壓和最大風(fēng)速，氣升時(shí)設(shè)置進(jìn)風(fēng)裝置向罐內(nèi)不斷輸送空氣，使得罐頂慢慢浮起，當(dāng)氣升至儲(chǔ)罐頂部控制進(jìn)風(fēng)量并保證一定的風(fēng)壓，此時(shí)快速安裝定位裝置，同時(shí)對(duì)罐頂板與壓縮環(huán)實(shí)施環(huán)縫點(diǎn)焊，至罐頂固定后將罐內(nèi)停止進(jìn)風(fēng)。整個(gè)過程中罐頂通過一組平衡裝置保持罐頂氣升過程中平衡、穩(wěn)定地上升。

施工工序：基礎(chǔ)復(fù)測(cè)→設(shè)置組裝胎架→壓縮環(huán)制作安裝→(罐頂鋼結(jié)構(gòu)制作)罐頂椽梁、桁梁制作→罐頂臨時(shí)支撐制作安裝→罐頂椽梁、桁梁組裝→罐頂環(huán)梁及內(nèi)部走道→罐頂板鋪設(shè)→頂部附件安裝→拆除罐內(nèi)臨時(shí)支撐→鋁吊頂制作安裝→(罐頂氣升組裝)制作安裝密封裝置→制作進(jìn)風(fēng)裝置設(shè)置平臺(tái)→安裝進(jìn)風(fēng)裝置→制作安裝甲衡裝置→制作定位裝置工裝→罐頂氣升→工裝固定→主椽處焊接→釋放壓力→完成焊接→進(jìn)入下道工序。

2、罐頂施工的關(guān)鍵點(diǎn)及難點(diǎn)

罐頂主椽半徑大、數(shù)量多且組裝精度要求高，它是支撐頂板的關(guān)鍵，稍有差錯(cuò)就將影響罐頂板鋪設(shè)的質(zhì)量。罐頂板鋪設(shè)方式特殊，采用人字結(jié)構(gòu)鋪設(shè)，鋪設(shè)面積大、頂板厚度薄、焊接位置多、質(zhì)量要求高且易產(chǎn)生變形。

3、主要施工過程

3．1壓縮環(huán)安裝

壓縮環(huán)安裝在罐壁頂端，將承受罐鋼頂結(jié)構(gòu)3lOt的全部重量，故其建造的質(zhì)量要求非常高。存地面預(yù)制時(shí)采用整體尺寸控制法對(duì)壓縮環(huán)進(jìn)行組焊，確保其組裝精度。在壓縮環(huán)與罐壁焊接安裝時(shí)則采用對(duì)稱施焊工藝，由成對(duì)焊工均勻分布實(shí)施焊接，保證整體尺寸精度。

3．2罐頂鋼結(jié)構(gòu)安裝

1)主構(gòu)件預(yù)制 嚴(yán)格按圖紙精確編號(hào)劃線下料，利用機(jī)械方法將土構(gòu)什頂彎，預(yù)組裝過程采用尺寸精良的組裝胎具，嚴(yán)格控制并檢驗(yàn)預(yù)制精度，確保合格率100％。

2)主構(gòu)件組裝 組裝之前在儲(chǔ)罐內(nèi)搭設(shè)3組臨時(shí)支撐胎具，確保椽梁與桁梁組裝精確達(dá)到拱架設(shè)計(jì)要求。周邊支撐是整個(gè)罐頂主構(gòu)件組裝過程中椽梁的一端支座，采用H型鋼制成并與罐壁預(yù)埋件牢固焊接；中央支撐位于儲(chǔ)罐直徑?30．16m處共40個(gè)，確保主構(gòu)件組裝的尺寸精度；中心支撐位于儲(chǔ)罐中心，椽梁的另一端支座亦保證主構(gòu)件組裝的原點(diǎn)位置。將罐頂主椽結(jié)構(gòu)逐根對(duì)稱吊裝，主椽底部應(yīng)與中央支撐及周邊支撐接觸良好。主椽全部吊裝安置后將橫梁分批吊進(jìn)逐根安裝并點(diǎn)焊，全部橫梁安裝后焊接工作立即開始，由數(shù)對(duì)焊工對(duì)稱分步，采用相應(yīng)的焊接工藝施焊。

3)罐頂板鋪設(shè) 由于頂板按人字型鋪設(shè)，罐頂板厚度僅為5mm，所以頂板采用逆向分段退焊法，先縱焊、后環(huán)焊，從中心開始向外擴(kuò)散。多名焊工對(duì)稱同步施焊，嚴(yán)格控制焊接電流和焊條規(guī)格，派專人嚴(yán)格控制每一個(gè)施焊過程，確保罐頂板焊接變形量最小。

4)鋁平頂制作安裝 鋁平頂鋪設(shè)方法類同丁底板鋪設(shè)，對(duì)準(zhǔn)安裝基準(zhǔn)后先鋪中間十字形板，然后按4個(gè)區(qū)塊分別鋪設(shè)。鋪設(shè)完成后安裝加強(qiáng)梁，提升鋁平頂與鋼罐頂連接固定。

3．3氣升準(zhǔn)備及實(shí)施過程

罐頂氣升是整個(gè)罐頂結(jié)構(gòu)組裝的關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，為確保氣升過程的萬無一失從各方面作了詳盡的準(zhǔn)備工作，包括氣升前的機(jī)具材料準(zhǔn)備，特別是進(jìn)風(fēng)、平

衡、密封和定位4個(gè)重要裝置的安置以及制定模擬氣升方案對(duì)操作技術(shù)做實(shí)戰(zhàn)準(zhǔn)備，從多方面確保一次升頂成功。

1)進(jìn)風(fēng)裝置制作安裝進(jìn)風(fēng)裝置用地腳螺栓同定在進(jìn)風(fēng)通道上，根據(jù)氣壓計(jì)算公式、容氣量和起升速度最終確定產(chǎn)氣量每小時(shí)10萬m3，風(fēng)壓140mm水柱的鼓風(fēng)機(jī)送氣。每根風(fēng)道均設(shè)兩個(gè)風(fēng)量控制閘門，閘門中間上方開設(shè)人孔，這樣即使在送風(fēng)過程中人員也能安全進(jìn)出罐內(nèi)。

2)平衡裝置制作安裝 采用多次不同時(shí)間不同力度的方法調(diào)整罐頂平衡，以確保正式氣升時(shí)罐頂保持全程動(dòng)平衡，避免發(fā)生傾覆。平衡裝置由滑輪支架、平衡索、導(dǎo)向輪和錨點(diǎn)4部份組成，共20組。每組滑輪支架必須安裝在同一個(gè)截面內(nèi)且保證20組平衡索受力均勻，利用推平行線法實(shí)現(xiàn)甲衡目的。平衡索丁罐

底部用膨脹螺栓固定。

3)密封裝置制作安裝封閉所有裝備的出口只留一壓力計(jì)用口。仔細(xì)檢查墻體內(nèi)壁上有無突出點(diǎn)、障礙物、凹臺(tái)和毛刺等，．應(yīng)給予鏟平，沿圓周方向仔細(xì)測(cè)量水泥墻和環(huán)梁尺寸確保在允許值范圍內(nèi)。密封橡皮將按要求制作，在罐頂板下方用錨固釘固定。

4)定位裝置是一套自行設(shè)計(jì)制作的剛度好、使用方便的組裝工裝，由框架、固定板和斜楔組成，共280組，按90。等分為4個(gè)區(qū)。當(dāng)罐頂升至組裝位置時(shí)，可在4個(gè)區(qū)域同時(shí)利用定位裝置快速將固定板插入框架，用斜楔頂緊，最快速度地固定罐頂鋼結(jié)構(gòu)與壓縮環(huán)，既加快組裝速度又提高組裝質(zhì)量。

5)氣升過程氣升以前在罐內(nèi)砼壁上0。、90。、180。和270。4個(gè)方位用油漆作標(biāo)記，每1．5m高度作一條水平帶，以便在氣升過程中觀測(cè)罐頂氣升高度。兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組同時(shí)啟動(dòng)，一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)向罐內(nèi)送風(fēng)，一臺(tái)備用。初始?xì)馍A段罐內(nèi)需留少量人員負(fù)責(zé)密封件檢查復(fù)位工作，當(dāng)罐頂平衡上升時(shí)罐內(nèi)人員撤離，分別進(jìn)入各監(jiān)控點(diǎn)。進(jìn)入正常狀態(tài)后提高上升速度，各種監(jiān)測(cè)手段同步進(jìn)行。當(dāng)罐頂離壓縮環(huán)尚差500mm時(shí)控制進(jìn)風(fēng)量、降低速度；當(dāng)罐頂升至壓縮環(huán)時(shí)適當(dāng)調(diào)整方位，將固定板、鍥型板插入框架內(nèi)，使整個(gè)罐頂緊緊固定在壓縮環(huán)上。對(duì)主椽位置的頂板與壓縮環(huán)施焊，然后再焊其余頂板焊縫。焊接過程中罐內(nèi)壓力保持高于上升時(shí)壓力30一50mm水柱，進(jìn)行第一道焊接，然后適當(dāng)釋放壓力，繼續(xù)罐頂與壓縮環(huán)之間的焊接，該項(xiàng)焊接工作完成則氣升工作結(jié)束。

二、壁板安裝

2．1低溫儲(chǔ)罐正裝法施工工藝

組裝前，應(yīng)對(duì)預(yù)制的壁板進(jìn)行復(fù)檢，合格后方可組裝，需重新校正時(shí)，應(yīng)防止出現(xiàn)錘痕。按排板圖焊底圈壁板，在邊緣板組焊完畢并檢測(cè)合格后進(jìn)行底圈壁板組焊、安裝臨時(shí)出入口并進(jìn)行加固，第一圈壁板組焊完后，吊裝第二圈壁板并組焊，第二圈壁板縱縫和第一 、第二圈壁板間的環(huán)縫， 并按無損檢測(cè)方案進(jìn)行檢測(cè)，逐節(jié)安裝壁板。當(dāng)罐壁上有附件時(shí)，組焊完該圈壁板并檢驗(yàn)合格然后點(diǎn)固該圈附件，進(jìn)行下圈壁板組焊，等下圈壁板縱縫和與帶附件壁板的環(huán)縫組焊完畢后再焊接附件與壁板的焊縫。內(nèi)罐壁板及罐壁附件全部組焊完以后，根據(jù)拱頂高度安裝臨時(shí)壁板。

2．2低溫儲(chǔ)罐倒裝法施工工藝

外罐底板組焊→外罐頂部?jī)扇Ρ诎褰M焊→外罐承壓環(huán)組焊→外罐頂徑向梁、環(huán)向梁組焊→安裝外罐頂板→內(nèi)罐頂組焊→內(nèi)罐頂提升、吊掛安裝→依次倒裝組焊外罐剩余壁板→外罐大門開設(shè)→內(nèi)罐底保冷層施工→內(nèi)罐底板組焊→內(nèi)罐頂圈壁板組焊葉依次倒裝組焊其余內(nèi)罐壁板→開設(shè)內(nèi)罐大門。罐體附件安裝→內(nèi)外罐大門封閉。充水試驗(yàn)→罐壁和罐頂保冷層施工→封孔。

通過比較可以看出，倒裝法施工工藝不僅施工成本低廉，而且除罐頂和附件施工外，沒有高空作業(yè)。為安全管理和質(zhì)量管理創(chuàng)造了良好的條件，可以使施工組織更加科學(xué)合理，人員操作更加便利，但內(nèi)罐施工過程中應(yīng)注意做好夾層和內(nèi)

罐的通風(fēng)工作。

三、罐底施工

罐底板中受力最苛刻的是邊緣板，其與罐壁板的焊接結(jié)構(gòu)宜采用加強(qiáng)型焊接結(jié)構(gòu)以降低焊接應(yīng)力和應(yīng)力集中。由于液氨儲(chǔ)罐內(nèi)壓產(chǎn)生的舉升力有可能大于罐體的總重，因此對(duì)此類儲(chǔ)罐需設(shè)置錨固裝置。錨固帶材質(zhì)一般采用奧氏體型不銹鋼，且要保證其與罐體的連接不應(yīng)導(dǎo)致過大的局部應(yīng)力和變形。

罐底施工前根據(jù)排版圖在罐基礎(chǔ)上放樣號(hào)出每塊板的位置，作出定位標(biāo)記。內(nèi)罐罐底安裝首先確定內(nèi)罐罐底設(shè)計(jì)直徑的放大值，由于內(nèi)罐弓形邊緣板是按凈料預(yù)制的，所以劃線時(shí)除考慮焊接收縮量外還要考慮內(nèi)罐基礎(chǔ)坡度和內(nèi)罐大角縫焊接收縮量。按計(jì)算所得劃線半徑劃出內(nèi)罐罐底邊緣板外圓線，每隔3m用油漆作好標(biāo)記，畫出內(nèi)罐中幅板的中心線及分區(qū)內(nèi)罐長(zhǎng)條中幅板的位置，全部核對(duì)無誤后，開始內(nèi)罐罐底板的鋪板。首先鋪弓形邊緣板，現(xiàn)場(chǎng)按編號(hào)組對(duì)，對(duì)接縫焊接要采取反變形措施。再鋪內(nèi)罐中幅板中心線長(zhǎng)條板 并把內(nèi)罐基礎(chǔ)上的十字中心線和圓心移至鋼板上，作好明顯標(biāo)記。然后鋪設(shè)內(nèi)罐中幅板，最后鋪設(shè)內(nèi)罐扇形中幅板，吊裝時(shí)用履帶吊車將板吊至罐內(nèi)就位，弓形邊緣板與中幅邊緣板之間應(yīng)采用臨時(shí)工卡具固定。內(nèi)罐罐底板焊接時(shí)，先點(diǎn)焊，焊接內(nèi)罐邊緣板外側(cè)400mm 再點(diǎn)焊焊接內(nèi)罐中幅板短縫，后點(diǎn)焊內(nèi)罐中幅板長(zhǎng)縫，內(nèi)罐中幅板的點(diǎn)焊由中心向外的順序?qū)ΨQ進(jìn)行，收縮縫不點(diǎn)焊，按焊接順序要求，分區(qū)域進(jìn)行焊接。內(nèi)罐邊緣板剩余對(duì)接縫及與內(nèi)罐中幅板連接的大圈收縮縫，龜甲縫等內(nèi)罐壁板與內(nèi)罐罐底的大角縫焊完后再進(jìn)行組對(duì)焊接。內(nèi)罐罐底焊接完畢后，須作真空試漏 試驗(yàn)負(fù)壓值不得低于53kPa。內(nèi)罐罐底施工時(shí)由于基礎(chǔ)沙層比較柔軟，應(yīng)隨時(shí)調(diào)整，保證罐底板的平整。

結(jié)語

采用科學(xué)合理的施工程序和施工技術(shù)，加強(qiáng)施工全過程的控制，對(duì)我們整個(gè)工程有效完成至關(guān)重要，所以，我們還需不斷進(jìn)取，加快研究，找到更加科學(xué)的施工方法。

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