雙金屬低溫罐內(nèi)罐吊頂水浮法安裝技術(shù)

齊彥濤

中石化第十建設(shè)有限公司 山東青島 266000

雙金屬壁低溫罐區(qū)別于常規(guī)原油儲(chǔ)罐與LNG 低溫罐，以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式、特殊的金屬材質(zhì)，成為了一種新興液態(tài)低溫原料倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備。正裝法施工簡(jiǎn)單，且便于自動(dòng)焊機(jī)的使用，質(zhì)量好、效率高、工期短，因此大型儲(chǔ)罐正裝法施工已成為一種趨勢(shì)[1]。正裝法施工內(nèi)罐吊頂為施工中的重點(diǎn)和關(guān)鍵工序，本文以35000m3雙金屬罐施工為例，介紹水浮法頂安裝就位技術(shù)。雙金屬低溫罐見(jiàn)圖1。

圖1 雙金屬低溫罐

1 施工工藝原理

（1）雙金屬低溫罐安裝采用正裝法，罐內(nèi)頂板之前外罐壁板、內(nèi)罐壁板、外罐穹頂均已安裝完成。外罐穹頂安裝之前，將內(nèi)罐吊頂?shù)睦瓧U按照?qǐng)D紙位置安裝到外罐穹頂梁上，隨外罐穹頂一起安裝。外罐罐底、罐底保冷、內(nèi)罐罐底均已施工完成，并完成底板抽真空試驗(yàn)，內(nèi)外罐第一帶壁板位置預(yù)留進(jìn)出大門(mén)。

（2）將預(yù)制好的內(nèi)罐吊頂中幅板在內(nèi)罐底板上面進(jìn)行組對(duì)、焊接，并預(yù)留吊頂邊緣板，加裝擋水板，制作成浮盤(pán)。

（3）將手拉倒鏈、邊緣板等工具提前放置在內(nèi)罐頂上，封閉焊接進(jìn)出罐預(yù)留大門(mén)。

（4）利用水壓試驗(yàn)將內(nèi)罐吊頂（已制作成浮盤(pán)）水浮至安裝位置，儲(chǔ)罐上水位置為罐底人孔。上水過(guò)程中作業(yè)人員從罐頂人孔進(jìn)入罐內(nèi)部，使用之前準(zhǔn)備的手拉葫蘆將內(nèi)罐頂板拉至安裝位置。

（5）調(diào)整好內(nèi)罐吊頂高度，將拉桿焊接完成，將邊緣板鋪裝安裝位置，焊接完成。具體見(jiàn)圖2 和圖3。

2 施工程序操作要點(diǎn)

2.1 基礎(chǔ)放線(xiàn)

圖2 雙金屬低溫罐施工示意圖

鋪設(shè)底板前，按總平面圖方位在儲(chǔ)罐內(nèi)底板上劃出兩條互相垂直的中心線(xiàn)，根據(jù)排板圖進(jìn)行底板劃線(xiàn)；然后依據(jù)劃線(xiàn)位置，鋪設(shè)中幅板。吊頂鋪設(shè)的中心必須和外罐頂?shù)耐队爸行南嘀睾希蹴數(shù)? 個(gè)方位軸線(xiàn)應(yīng)和罐頂主梁4 個(gè)方位軸線(xiàn)投影線(xiàn)重合。

2.2 中幅板安裝

吊頂中幅板在內(nèi)罐底上直接鋪設(shè)，不搭設(shè)臨時(shí)臺(tái)架。中幅板的鋪設(shè)采用滾杠在內(nèi)罐底上拖板。

以基準(zhǔn)中心點(diǎn)為中心分別劃出縱橫十字基準(zhǔn)線(xiàn)，根據(jù)排版圖劃出中幅板安裝位置線(xiàn)，按排版圖從中心向四周鋪設(shè)。吊頂中幅板采用搭接形式，吊頂板中幅板的搭接寬度為40mm，最小搭接寬度為30mm；吊頂中幅板和邊緣板的搭接寬度為60mm，最小搭接寬度為50mm。內(nèi)罐吊頂板排版圖見(jiàn)圖4。

圖4 內(nèi)罐吊頂板排版圖

2.3 內(nèi)吊頂筋板的安裝

內(nèi)吊頂筋板安裝前，中腹板的短焊縫及壓在筋板下的焊縫必須焊接完畢。吊頂空缺處（向里延伸350mm）的筋板可暫時(shí)不安裝，待吊頂水浮就位后，恢復(fù)筋板的安裝。吊頂接管部位被截?cái)嗟慕畎?，?yīng)進(jìn)行臨時(shí)固定。筋板的安裝位置應(yīng)準(zhǔn)確，必須確保外頂和加強(qiáng)筋吊點(diǎn)位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系，避免吊頂被拉偏。另外，筋板安裝時(shí)，定位尺寸必須經(jīng)過(guò)技術(shù)人員的確認(rèn)。

2.4 內(nèi)吊頂組對(duì)、焊接

因吊頂浮升時(shí)，罐內(nèi)接管和內(nèi)罐上、下直梯及平臺(tái)已安裝完畢。為不影響內(nèi)吊頂浮升，部分內(nèi)吊頂異性板、邊緣板暫不安裝，等內(nèi)吊頂提升到位后，再安裝剩余異性板及吊頂邊緣板。

中幅板調(diào)整好搭接量后，進(jìn)行組對(duì)點(diǎn)焊，組對(duì)點(diǎn)焊應(yīng)使兩搭接板貼合緊密。搭接接頭3 層鋼板重疊部分,應(yīng)將上層底板切角。切角長(zhǎng)度應(yīng)為搭接長(zhǎng)度的2 倍,寬度應(yīng)為搭校長(zhǎng)度的2/ 3 ，切角結(jié)構(gòu)如圖5 所示。在上層底板鋪設(shè)前, 應(yīng)先焊接上層底板覆蓋部分的角焊縫[2]。

圖5 罐頂板疊縫安裝示意圖

吊頂中幅板采用搭接形式，焊接采用焊條電弧焊接。中幅板的焊接原則是先焊短縫、長(zhǎng)縫，再焊接加強(qiáng)筋，最后焊接通長(zhǎng)縫。焊接順序由罐中心向外，長(zhǎng)縫的焊接采用分段退焊，分段長(zhǎng)度為500～600mm。

中幅板通長(zhǎng)縫焊前應(yīng)采用加強(qiáng)筋進(jìn)行加固，以防焊接變形，且中幅板焊縫均由中心向外施焊。中幅板通長(zhǎng)縫及收縮縫焊接時(shí)應(yīng)由多名焊工均勻分布，同向、同步施焊。

2.5 安裝擋水板

吊頂外圈上安裝擋水板，擋水板安裝時(shí)對(duì)已焊接完的異性板進(jìn)行鋪設(shè)，半徑為20150mm，擋水板高度約400mm。施工過(guò)程中的相關(guān)計(jì)算公式見(jiàn)式（1）-（3）。

式中：F浮——水浮提升力，N；

ρ——水的密度，1.0×103kg/ m3；

g——重力加速度，9.8m/ s2；

V——提升物體積，m3；

s——吊頂面積，m2；

h——吃水深度，m；

r——吊頂半徑，20.15m。

式中：G物——提升物重量，N；

M——提升物質(zhì)量，kg。

要保證浮頂處于漂浮狀態(tài)，即F?。綠物，

其中，m=m0+m1+m2+m3=57194+4000+1000+1600=63794kg，則得G物=625181.2N。

式中：m0——吊頂質(zhì)量，kg；

m1——工機(jī)具質(zhì)量，kg；

m2——擋水板質(zhì)量，kg；

m3——作業(yè)人員質(zhì)量kg。

則 ，h=625181.2/ (1274.9 ×1000 ×9.8)=0.050m=50mm。

所以，吃水深度為50mm 即可滿(mǎn)足吊裝上浮要求。

擋水板高度為400mm，擋水板安裝放樣圖見(jiàn)圖6。

圖6 罐頂板擋水安裝放樣圖

擋水板焊接完畢后，進(jìn)行煤油滲漏檢測(cè)，無(wú)滲漏即為合格。

在擋水板環(huán)向8 個(gè)方向上對(duì)稱(chēng)布置導(dǎo)向輪，導(dǎo)向輪與罐壁保持50mm 的間隙，以減小吊頂漂移。

2.6 吊頂水浮提升前的準(zhǔn)備

充水前，封閉內(nèi)、外罐臨時(shí)大門(mén)，水源由罐壁人孔進(jìn)入。罐內(nèi)水源出口處要安裝彎頭及墊板，以防止水流直接沖擊罐底及擋水板。

需要隨吊頂一起提升的材料，如吊頂透氣孔、吊頂人孔、接管、保冷擋板、倒鏈和邊緣板等，要盡可能地堆放在吊頂中心均勻分布，以防止吊頂水浮時(shí)中心部位隆起，造成擋水板高度不能滿(mǎn)足要求。

2.7 吊頂板的水浮提升

在充水開(kāi)始時(shí)，對(duì)吊頂所有焊縫進(jìn)行檢查，防止水進(jìn)入內(nèi)吊頂浮頂結(jié)構(gòu)內(nèi)，造成吊頂下沉；待內(nèi)吊頂浮起后，技術(shù)人員必須對(duì)吊頂?shù)某运疃冗M(jìn)行測(cè)量，一般不超過(guò)100mm，并確認(rèn)吊頂板水浮情況是否正常。

充水過(guò)程中，需對(duì)吊頂進(jìn)行監(jiān)視，防止吊頂過(guò)度漂移，發(fā)生卡盤(pán)事故。吊頂浮升至設(shè)計(jì)液位后，停止充水，準(zhǔn)備8 個(gè)5t 導(dǎo)鏈，調(diào)整內(nèi)吊頂?shù)钠贫取?nèi)吊頂漂移糾偏合格后，準(zhǔn)備內(nèi)吊頂?shù)奶嵘ぷ?。充水安裝吊頂示意圖見(jiàn)圖7。

圖7 罐頂水浮示意圖

2.8 吊頂?shù)膶?dǎo)鏈提升

（1）以外罐頂上預(yù)設(shè)的鋼絲繩作為吊點(diǎn)，連接手拉葫蘆，提升吊頂，提升高度約0.3m。

（2）吊頂及附帶提升的理論重量為57t，擋水板及工機(jī)具5t；施工人員按20 人考慮、每人80kg, 共計(jì)1.6t。因此，總重量按64t 計(jì)算，則分布在每個(gè)吊頂上的重量約為0.8t。采用80 個(gè)3- 5t 手拉葫蘆進(jìn)行提升，手拉葫蘆吊點(diǎn)共計(jì)80 個(gè)，布點(diǎn)設(shè)置如圖8 所示。

（3）吊頂提升前，標(biāo)記每根吊桿的初始標(biāo)高，以便提升階段進(jìn)行除吊頂?shù)恼移健?/p>

圖8 吊頂?shù)规溙嵘c(diǎn)布置圖

（4）吊頂提升時(shí)，由外圈吊點(diǎn)向內(nèi)分片提升，提升人員數(shù)量為20 人，相鄰片點(diǎn)提升偏差不超過(guò)50mm。

（5）吊頂浮升到位后，將吊桿和吊頂相連，并檢查吊桿的長(zhǎng)度，保證吊頂?shù)恼w水平度。合格后，將吊桿調(diào)整螺母焊死。

2.9 剩余吊頂板邊緣板安裝

吊頂安裝就位后，拆除邊緣擋水板及其余臨時(shí)加固；異性板就位后，即可安裝剩余加強(qiáng)筋；最后焊接異性板及筋板焊縫；邊緣板鋪設(shè)就位后，按照每塊邊緣板的輪廓線(xiàn)進(jìn)行邊緣板的鋪設(shè)。邊緣板為對(duì)接焊形式，對(duì)接間隙調(diào)整在1～2mm 范圍內(nèi)，組對(duì)后其錯(cuò)邊不得大于1mm。邊緣板對(duì)接縫時(shí)，留兩道收縮縫最后焊接。

2.10 吊頂附件安裝

吊頂上的附件涉及到透氣孔、人孔及套管。其中透氣孔、人孔的安裝根據(jù)圖紙進(jìn)行；套管安裝時(shí)，必須保證吊頂?shù)奶坠苌w板與接管保持同心，即吊頂板開(kāi)孔時(shí)，必須做好定位工作。

3 安裝質(zhì)量控制

3.1 內(nèi)吊頂安裝關(guān)鍵因素及關(guān)鍵控制點(diǎn)

（1）吊頂中幅板鋪設(shè)時(shí)中心點(diǎn)應(yīng)和外頂?shù)耐队爸行闹睾希?/p>

（2）內(nèi)吊頂?shù)匿佋O(shè)方位必須與排版圖一致；

（3）吊頂焊接時(shí),嚴(yán)格按照短縫、加固筋（加固筋覆蓋范圍內(nèi)的吊頂角焊縫先焊接完畢，并經(jīng)過(guò)真空試漏檢查）、長(zhǎng)焊縫的順序進(jìn)行；并且內(nèi)吊頂安裝完成后，凹凸度不得大于50mm（內(nèi)部控制指標(biāo)）；

（4）鋪設(shè)吊頂板時(shí)，搭接尺寸要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，因來(lái)料尺寸均為正偏差，因此鋪設(shè)時(shí)可適當(dāng)向外延展；

（5）內(nèi)吊頂工卡具焊跡打磨平，中幅板搭接縫經(jīng)過(guò)100%真空檢測(cè)，擋水板和中幅異性板的角焊縫經(jīng)過(guò)100%煤油滲透檢測(cè)；

（6）擋水板安裝尺寸嚴(yán)格按照本方案要求進(jìn)行安裝，避免切割擋板時(shí)出現(xiàn)吊頂負(fù)偏差；

（7）吊頂需設(shè)置8 個(gè)定位導(dǎo)向裝置，且必須牢固可靠，以防止吊頂在水浮過(guò)程中發(fā)生漂移；

（8）在吊頂板上進(jìn)行火焰切割作業(yè)時(shí)，吊頂板必須做好防護(hù)工作，防止火焰切割造成損傷。

3.2 安裝技術(shù)要求

（1）低溫罐罐底保冷塊和環(huán)梁鋪設(shè)之前需要做試塊試驗(yàn)，并由專(zhuān)門(mén)檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具抗壓試驗(yàn)報(bào)告，確保充水后保冷試塊能夠承受壓力不損壞；

（2）低溫罐罐壁人孔需要設(shè)計(jì)人員確認(rèn)，并出具設(shè)計(jì)圖紙，罐體水壓試驗(yàn)結(jié)束后需要密封焊并進(jìn)行檢測(cè)[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

水浮法安裝雙金屬低溫罐內(nèi)罐罐頂，并用罐水壓試驗(yàn)相結(jié)合，施工工藝合理、方法簡(jiǎn)單。因吊頂在內(nèi)罐罐底預(yù)制，施工質(zhì)量易于控制。吊頂安裝和罐水壓試驗(yàn)相結(jié)合，可縮短工期，節(jié)約成本。吊頂施工減少了高空作業(yè)和腳手架作業(yè)，安全可行，經(jīng)濟(jì)效益顯著。該工藝適用于雙金屬低溫罐帶內(nèi)頂板罐的施工，為雙金屬罐施工優(yōu)化提供了很好的借鑒。