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      俄標(biāo)大型立式圓形卷制儲罐罐體安裝工藝

      2020-03-21 09:27:56龐學(xué)龍
      石油工程建設(shè) 2020年1期
      關(guān)鍵詞:罐底卷筒壁板

      龐學(xué)龍

      中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司,山東青島 266300

      目前國內(nèi)大型儲罐安裝主要有“倒裝法”和“正裝法”,兩種方法都是罐體分片到貨、現(xiàn)場預(yù)制及焊接。同時(shí),儲罐安裝過程中,主要的工作量集中在焊接工序上,焊接工作量大。但哈薩克斯坦PKOP 煉油廠采用的是俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)和工藝技術(shù),俄標(biāo)立式圓形鋼制儲罐的罐底板、罐壁板、罐頂是在制造廠深度預(yù)制,罐底板和罐壁板分段預(yù)制后卷制成筒運(yùn)輸,罐頂板分片打包運(yùn)輸,運(yùn)輸?shù)竭_(dá)現(xiàn)場后將罐底板和罐壁板依次展開進(jìn)行安裝。因此常規(guī)“倒裝法”和“正裝法”工藝無法滿足俄標(biāo)立式圓形卷制儲罐的安裝要求。

      1 工程概況

      以哈薩克斯坦PKOP 奇姆肯特?zé)捰蛷S現(xiàn)代化改造工程蒸汽冷凝水裝置一臺1 萬m3除鹽水罐安裝為例,闡述該工藝的實(shí)施過程。

      除鹽水罐是蒸汽冷凝水裝置中最大的立式圓形鋼制儲罐,罐體直徑31.5 m,高度14.6 m,材質(zhì)為C255,儲存介質(zhì)為除鹽水,設(shè)計(jì)溫度70 ℃,操作溫度36 ℃,保溫材料為厚度為90 mm 礦棉板。

      除鹽水罐罐底邊緣板共分14 片到貨,中幅板和罐壁板卷制在截面為三角形的鋼支架外側(cè),中幅板共分2 卷臥式到貨(見圖1),罐壁板共分5 卷臥式到貨(見圖2);罐頂板整體預(yù)制共分36 片到貨(見圖3);爬梯等其他附件預(yù)制成整體到貨。

      除鹽水罐安裝難點(diǎn)主要體現(xiàn)在罐底中幅板和罐壁板展開時(shí)內(nèi)應(yīng)力的有效釋放以及罐壁板卷筒無吊點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)工藝上。

      通過總結(jié)國內(nèi)施工經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合俄標(biāo)大型立式圓形卷制儲罐安裝施工特點(diǎn),研制了卷制罐底中幅板、罐壁板展開技術(shù),卷制罐壁板翻轉(zhuǎn)技術(shù)以及防變形技術(shù),有效解決了施工中存在的難題。

      圖1 罐底中幅板 (卷筒)

      圖2 罐壁板 (卷筒)

      圖3 罐頂板

      2 工藝原理

      2.1 工裝制作

      為實(shí)施罐壁板卷筒從臥式到立式翻轉(zhuǎn)和安全展開,需現(xiàn)場制作罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)和罐壁板展開一體工裝(以下簡稱一體工裝),一體工裝分上下兩部分,使用時(shí)穿入卷筒內(nèi)部。該工裝由無縫鋼管、鋼板以及型鋼焊接而成,裝置包括底部旋轉(zhuǎn)部件、中間連接件、上部支撐件與吊點(diǎn)以及配置的一些增加強(qiáng)度的剛性連接件。其結(jié)構(gòu)形式見圖4。

      圖4 罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)和展開一體工裝

      2.2 罐底邊緣板安裝

      (1) 罐底邊緣板采用25 t 汽車吊進(jìn)行鋪設(shè),鋪設(shè)前進(jìn)行罐底放線。

      (2) 以儲罐基礎(chǔ)中心和四個(gè)方位標(biāo)記為基準(zhǔn),畫出十字中心線和罐底邊緣板安裝線,邊緣板的外弧半徑按設(shè)計(jì)半徑放大0.1%進(jìn)行確定。

      (3) 罐底邊緣板鋪設(shè)前,先按圖紙要求及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在底板下涂刷環(huán)氧煤瀝青防腐涂料,每塊板的邊緣50 mm 范圍內(nèi)不予涂刷。

      (4) 罐底邊緣板鋪設(shè)時(shí),應(yīng)從0°方位開始,向兩邊進(jìn)行定位鋪設(shè),以確保鋪板位置的準(zhǔn)確。

      (5) 罐底對接接頭采用手工電弧焊,對接接頭間隙保持7 mm±1 mm。墊板應(yīng)與對接的兩塊底板貼緊,其間隙不得大于1 mm,墊板應(yīng)長出邊緣板50 mm。

      (6) 罐底邊緣板的對接接頭焊縫應(yīng)完全焊透,表面應(yīng)平整。

      2.3 罐底中幅板安裝

      (1) 罐底中幅板整體分2 個(gè)卷筒到貨,中幅板安裝采用履帶吊配合手拉葫蘆進(jìn)行鋪設(shè),鋪設(shè)前按照圖紙要求進(jìn)行2 塊中幅板位置放線。

      (2) 罐底中幅板卷筒展開過程中,按圖紙要求及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在罐底板下涂刷環(huán)氧煤瀝青防腐涂料,罐底對接接頭采用手工電弧焊,對接接頭間隙保持7 mm±1 mm。

      (3) 罐底中幅板鋪設(shè)時(shí),從罐體中間位置開始鋪設(shè)并依次展開,以確保鋪板位置的準(zhǔn)確。

      2.3.1 中幅板展開方法

      (1) 采用50 t 履帶吊將中幅板卷筒吊裝到儲罐基礎(chǔ)上,并調(diào)整好安裝位置,放置到基礎(chǔ)上。

      (2) 在壁板合攏端的兩側(cè)焊接吊點(diǎn),并用5 t手拉葫蘆系掛吊點(diǎn)并預(yù)緊(中幅板臨時(shí)固定,防止切開連接板后中幅板整體散開而發(fā)生安全事故),將中幅板臨時(shí)固定(見圖5),用磨光機(jī)切開固定的連接板。

      (3) 固定連接板切開后,緩慢放手拉葫蘆,中幅板逐漸展開,當(dāng)中幅板打開60°左右時(shí),在中幅板卷筒內(nèi)部焊接臨時(shí)固定吊點(diǎn)并用3 t 手拉葫蘆預(yù)緊(防止中幅板整體散開而發(fā)生安全事故),在中幅板卷筒外部焊接臨時(shí)吊點(diǎn),并用鋼絲繩、手拉葫蘆設(shè)置卷筒旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)。中幅板臨時(shí)固定和卷筒旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)設(shè)置見圖6,圖7 為其現(xiàn)場實(shí)施照片。

      圖5 中幅板卷筒臨時(shí)固定

      圖6 中幅板卷筒臨時(shí)固定和旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)設(shè)置

      圖7 中幅板卷筒臨時(shí)固定和旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)設(shè)置現(xiàn)場

      (4) 中幅板卷筒展開的臨時(shí)固定和卷筒旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)設(shè)置完畢后,臨時(shí)固定系統(tǒng)和卷筒旋轉(zhuǎn)牽引系統(tǒng)相互配合將中幅板卷筒逐漸展開。

      (5) 展開過程中,不斷交替更換內(nèi)部臨時(shí)固定點(diǎn)和卷筒旋轉(zhuǎn)牽引點(diǎn),并在展開過程中在中幅板外側(cè)(即罐底中幅板底部) 涂刷環(huán)氧煤瀝青防腐涂料。

      (6) 牽引中幅板展開過程和防腐過程交替進(jìn)行,并臨時(shí)固定壁板邊緣,采用此方法將一卷罐底中幅板全部展開。

      (7) 按照第一卷罐底中幅板展開方法進(jìn)行第二卷中幅板展開。

      (8) 將中幅板卷筒內(nèi)部三角形鋼支架吊離。

      2.3.2 罐底中幅板調(diào)形

      罐底中幅板邊緣和中部采用重物壓載方法進(jìn)行調(diào)形,罐底中幅板連接處利用16#槽鋼采取間斷焊接形式固定并進(jìn)行調(diào)縫,與邊緣板不焊接。

      2.3.3 罐底中幅板焊接

      (1) 中幅板的焊接原則:由中心向兩側(cè)進(jìn)行施焊。焊工要均勻分布,根部焊道采用分段退焊或跳焊法進(jìn)行焊接。

      (2) 在焊接搭接接頭短焊縫時(shí),要將長焊縫的定位焊打開,用定位板固定。

      (3) 當(dāng)焊接到距收縮縫300 mm 范圍內(nèi)的中幅板焊接接頭時(shí),需要等中幅板與弓形邊緣板組對后再焊接。

      (4) 罐底大角縫在壁板展開和縱向焊縫焊完后施焊。先焊內(nèi)側(cè),后焊外側(cè),焊工對稱均布,沿同一方向施焊,施焊時(shí)采用分段退焊法。

      2.4 罐壁板安裝

      (1) 罐壁板組裝前應(yīng)對預(yù)制的5 個(gè)卷制罐壁板進(jìn)行復(fù)驗(yàn),并確認(rèn)安裝先后順序,確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行安裝。

      (2) 壁板安裝前按照基準(zhǔn)圓劃出組裝圓周線,并沿組裝圓布置壁板組裝擋板(見圖8)。組裝擋板沿組裝圓兩側(cè)布置。同側(cè)組裝擋板間隔距離為500 mm。內(nèi)側(cè)的組裝擋板要沿著組裝圈布置,外側(cè)的組裝擋板要與組裝圓留出10 ~20 mm 的組裝間隙,以便嵌入銷子。

      圖8 罐壁板外側(cè)組裝擋板

      (3) 根據(jù)罐壁板安裝說明書,在圓周上劃出第一卷壁板的安裝位置和其他四卷壁板的安裝位置。

      2.4.1 罐壁板展開

      (1) 安裝工裝。首先確定5 個(gè)罐壁板卷制筒體的安裝順序,在橫臥在地面上的罐壁板卷筒內(nèi)穿入一體工裝,再將裝置的上、下兩部分的法蘭用螺栓連接牢固,安裝過程中應(yīng)保證一體工裝的底部旋轉(zhuǎn)托板與罐壁板圓周的底部緊密接觸。卷制罐壁板端部結(jié)構(gòu)形式見圖9。

      圖9 卷制罐壁板端部結(jié)構(gòu)形式

      (2) 吊裝準(zhǔn)備。罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)采用50 t 履帶吊做主吊,50 t 汽車吊為輔吊,兩臺吊車配合將罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)直立,主吊點(diǎn)吊裝卷筒翻轉(zhuǎn)和罐壁板展開一體裝置的頂部四個(gè)吊點(diǎn)位置(見圖10),輔吊點(diǎn)采用捆綁底部方法準(zhǔn)備吊裝。

      圖10 主吊點(diǎn)設(shè)置

      (3) 罐壁板卷筒臨時(shí)固定。罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)前,在卷筒兩側(cè)采用手拉葫蘆進(jìn)行環(huán)繞捆綁并預(yù)緊,罐壁板卷筒頂部卷制的每圈壁板之間每隔1 m用手工電弧焊進(jìn)行點(diǎn)焊固定,防止壁板在整體展開過程中松散而造成安全事故。

      (4) 罐壁板卷筒展開前準(zhǔn)備。罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)直立后吊裝至安裝位置,首先將罐壁板卷筒連接板切割斷開,將捆綁的手拉葫蘆緩慢松開(見圖11),利用高空吊籃將壁板頂部焊接點(diǎn)沿著壁板展開位置切割開一處,切割完畢后將上、下手拉葫蘆拆除。

      圖11 連接板切割后手拉葫蘆松開

      (5) 罐壁板卷筒展開前防變形工裝安裝。壁板展開1 m 左右后安裝壁板防變形工裝,防變形工裝采用型鋼制作,型鋼與壁板雙面花焊連接,型鋼底板與罐底板連接,防變形工裝與罐壁板焊接完畢后,采用鋼絲繩將防變形頂部兩側(cè)工裝封固,防止罐壁板折斷。

      (6) 罐壁板卷筒展開。防變形工裝固定后,在卷筒翻轉(zhuǎn)和罐壁板展開一體裝置底板的旋轉(zhuǎn)托板上焊接底部固定擋板(見圖12)。采用在罐底板上焊接固定點(diǎn)并周向設(shè)置手拉葫蘆,多臺手拉葫蘆配合將罐壁板卷筒逐漸展開的方法,展開過程中底部固定擋板也沿著周線隨之進(jìn)行固定焊接。當(dāng)展開到壁板頂部臨時(shí)固定點(diǎn)時(shí),利用高空吊籃將臨時(shí)固定點(diǎn)切割開,通過多次調(diào)整罐底板手拉葫蘆位置和切割上部臨時(shí)固定點(diǎn)的方式,最后將卷制的罐壁板全部展開。展開過程中吊裝卷筒的履帶吊車沿著基礎(chǔ)外側(cè)隨壁板展開方向移動,罐壁板卷筒在展開過程中,罐壁板底板采用內(nèi)部擋板和銷子進(jìn)行調(diào)整和固定。罐壁板卷筒展開內(nèi)外側(cè)見圖13。

      圖12 旋轉(zhuǎn)托板上焊接底部固定擋板

      圖13 罐壁板(卷筒) 展開內(nèi)外側(cè)

      (7) 罐壁板展開后防變形工裝安裝。罐壁板全卷卷筒全部展開后,在罐壁板的末端安裝壁板防變形工裝,防變形工裝采用型鋼制作,型鋼與壁板雙面花焊連接,型鋼底板與罐底板連接,防變形工裝與罐壁板焊接完畢后,采用鋼絲繩將防變形工裝封固,防止罐壁板折斷。

      (8) 臨時(shí)固定。一卷罐壁板展開的防變形工裝安裝完畢后,在罐壁板兩側(cè)設(shè)置封固纜繩,封固纜繩采用鋼絲繩和手拉葫蘆配合使用。

      (9) 其他罐壁板卷筒依次展開。按照第一卷罐壁板的展開方法,對其他四卷罐壁板依次進(jìn)行展開,展開過程中注意罐壁板安裝的先后順序及安裝位置,避免安裝錯(cuò)誤,罐壁板卷筒展開后若要整體移動位置其難度非常大,且風(fēng)險(xiǎn)高并難以保證質(zhì)量。

      2.4.2 罐壁板合攏

      (1) 搭設(shè)臨時(shí)腳手架平臺。罐壁板卷筒全部展開后,進(jìn)行每張罐壁板的合攏,共五道縱向縫合攏,合攏前在每道縱向縫的罐內(nèi)、外兩側(cè)搭設(shè)腳手架臨時(shí)組對平臺。

      (2) 設(shè)置牽引點(diǎn)。罐壁板因卷制到貨,展開后壁板合攏處有向內(nèi)或向外彎曲,需在合攏過程中進(jìn)行調(diào)整,在罐壁板內(nèi)側(cè)焊接吊耳作為牽引點(diǎn),外側(cè)采用重物設(shè)置牽引點(diǎn),設(shè)置時(shí)利用鋼絲繩配合手拉葫蘆按照壁板的彎曲方向進(jìn)行設(shè)置,每側(cè)可設(shè)置多個(gè)牽引點(diǎn)。

      (3) 罐壁板合攏。罐壁板合攏必須沿同一方向依次合攏,合攏采用手拉葫蘆、組對卡具等工具配合兩側(cè)牽引點(diǎn)進(jìn)行,罐壁板合攏從底部至上部依次進(jìn)行。

      2.4.3 罐壁板調(diào)形

      (1) 調(diào)形措施。罐壁板組裝完成后,先調(diào)整橢圓度,再調(diào)整上口水平度,最后調(diào)整垂直度。橢圓度用組裝擋板、加減絲、銷子等進(jìn)行調(diào)整,水平度用銷子或千斤頂調(diào)整,垂直度用加減絲等工具進(jìn)行調(diào)整。

      (2) 罐壁板底部調(diào)形。整圈壁板合攏后,用帶加減絲的支撐管等工裝調(diào)整罐壁垂直度、橢圓度、上口水平度等,在每張罐壁板的內(nèi)側(cè)設(shè)置三根支撐管。利用底部罐壁板內(nèi)外兩側(cè)的擋板配合銷子進(jìn)行罐壁橢圓度調(diào)整,利用帶加減絲的支撐件進(jìn)行罐壁垂直度和上口水平度的調(diào)整。支撐管、組裝擋板安裝形式見圖14。

      圖14 支撐管、組裝擋板安裝形式

      (3) 罐壁板調(diào)形。罐壁板調(diào)形主要包括罐壁合攏處調(diào)形和罐壁凸凹不平調(diào)形,罐壁合攏處主要采用臨時(shí)制作的弧板配合千斤頂進(jìn)行調(diào)形,罐壁不平處主要采用火焰加錘擊方法進(jìn)行調(diào)形。

      (4) 罐壁板上部調(diào)形。罐壁板上部主要調(diào)整上口的橢圓度,橢圓度主要采用上口的包邊角鋼進(jìn)行調(diào)整,包邊角鋼按照壁板的曲率預(yù)制,其半徑偏差為±13 mm。

      2.4.4 罐壁板焊接

      罐壁與罐壁對接焊縫焊接順序?yàn)橄瓤v向、后環(huán)向。壁板焊接時(shí),采取單面焊雙面成型,在施焊前要清焊根。焊接時(shí),焊工要均勻分布,并沿同一方向施焊。

      2.4.5 測量與檢查

      罐壁板調(diào)形及組裝完畢后,應(yīng)及時(shí)對罐壁橢圓度、水平度、垂直度等按照規(guī)范要求的指標(biāo)及方法進(jìn)行測量與檢查,縱焊縫的變形用1 m 長的弧形樣板檢查,變形不應(yīng)大于10 mm;罐壁板局部凹凸變形采用2 m 的弧形樣板檢查,局部凹凸變形不應(yīng)大于13 mm。

      2.5 罐頂安裝

      (1) 罐頂安裝采用中心柱法進(jìn)行安裝。

      (2) 在包邊角鋼和臨時(shí)支架上劃出每塊拱頂板的位置線,并焊上組裝擋板,拱頂組裝時(shí)先在軸線對稱位置上采用50 t 汽車吊組裝四塊罐頂板,調(diào)整定位后再逆時(shí)針同時(shí)安裝其他罐頂板,罐頂板搭接寬度要求符合設(shè)計(jì)要求,搭設(shè)寬度允許偏差為± 5 mm。

      (3) 待罐頂板徑向焊縫和環(huán)向焊縫全部焊接完畢后,拆除臨時(shí)中心柱支架。

      (4) 罐頂焊接應(yīng)采用隔縫對稱施焊法,由中心向外分段退焊;對于頂板與包邊角鋼的焊接,焊工要均勻分布,并沿同一方向分段退焊。

      3 結(jié)束語

      本工藝將經(jīng)現(xiàn)場多次設(shè)計(jì)整改完善的罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)技術(shù)和罐壁板展開一體裝置在罐壁板展開中的應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用到“正裝法”儲罐施工中,降低了施工成本,方法安全、可靠,提高了工作效率,該卷制儲罐安裝工藝技術(shù)先進(jìn),工藝合理,管理高效,值得借鑒推廣。

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