大型储罐制安新型施工工艺的探究与实践

屈建宏，牛文彬，陈万有，雒占华

(长庆油田第一输油处，陕西 西安 710021)

陕西石油商业储备库7具10万m3外浮顶原油储罐由三家施工单位承建，针对直径80m、面积5 000m2、重量超过1 900t的储罐，要实现制安上的技术创新，必须解决工程安全和工程质量的问题。

经过对比论证，将大型储罐正装法和水浮法制安工艺进行结合与完善，制定出大型储罐正装预充水施工工艺，罐壁内侧搭设内架台用于壁板安装，设立施工人员和设备新的入罐施工通道，设计制作储罐浮舱导向扶正机构、防坠物入水设施等。

新的施工工艺编制出后，项目组组织规范施工，做到了储罐制安连续不停，同时储罐充水也连续不停，当储罐主体完成后，该罐也充满了10万m3水，为整个油库储罐的沉降试验做好了充分的准备，最终保证了工期。

经现场检验，10万m3储罐的椭圆度、垂直度等技术指标均控制在标准范围内，大型储罐的制安质量和施工安全达标。1年多的生产运行检验，证明正装预充水施工工艺是成功的。

新型工艺相比较储罐正装法，增加成本20万元(含施工费)，但工程建设总工期缩短35天，整个工地与储罐安装紧密相关的甲乙方有11家，每个单位仅项目管理费折算是3万元/天，因此该工艺产生直接经济效益1 135万元，且工程工期得到了保证。

一、技术思路及工艺论证

储罐制安工艺。

目前国内外立式圆筒形钢制焊接储罐的建造工艺，大致可分为倒装法施工工艺、正装法施工工艺和特殊施工工艺三种。

特大型浮顶储罐(50 000m3以上)一般采用正装法施工工艺，细分为内架台正装施工工艺、外脚手架正装施工工艺、外抗风圈正装施工工艺和水浮正装施工工艺。目前在实际施工中采用内架台正装施工工艺和外脚手架正装施工工艺最多，并且工艺也最成熟、工期最短，一般为70天。而水浮法正装施工工艺采用的最少，原因一是受水源及水量限制；二是工期长，每圈钢板安装时，需要停止进水3天，进行壁板组对、环立缝焊接及检验后方可继续进水。

油库建设关键工序。

储罐充水试验是储罐制安的一个重要工序，主要作用是检验储罐制安强度、检验储罐基础沉降情况。对于陕西石油商业储备库来说，储罐充水试验只能依靠地下水，提前打好的2口水源井产水量均达到设计要求1 200m3/d，这样，如果待最先开工的储罐(6#)主体建成后，再充水10万m3，需42天，期间其他储罐处于停工待试水状态，油库工期非常紧张。因此，创新工艺，节约储罐充水的有效工期是油库建设工期保证的技术切入点。

项目研究开发的总体思路是：采用一种新的储罐制安工艺，在第二具10万m3储罐建成后，第一具10万m3储罐虽然部分建成(罐底、罐壁等)，但已充水10万m3。

1.技术方案

项目共制定论证了3种施工工艺。

(1)临时储水法：仅制作罐底板(15d)和3圈壁板(30d)，以及罐前工艺，不做浮顶、壁板不上加强圈，因此开焊30d后可进水，储备3万m3水，之后待将水转入其他储罐进行充水试验后，此罐方可全面展开制安。

(2)内架台正装法或外脚手架正装法：沉降试验前完成底板、壁板、加强圈、浮舱及附件、导向管、量油管、浮梯、盘梯、中央排水管、罐前工艺等。开焊70d后方可进水。

(3)正装预充水法：沉降试验前完成罐底板(15d)，浮舱主体(30d)，同期可上壁板6圈(边缘板5d、第1和2圈10d、第3～6圈各4圈)，以及罐前工艺。开焊45d后可进水，边进水边施工还需25d，达到储罐主体完工，进满10万m3水。剩余导向管、量油管、船舱浮梯、二次试水等工作量不占用油库总体工期。

2.3种工艺的比较

根据工程实际开工时间，项目组研究讨论了3种施工方案(见表1)。

表1

综上所述，油库储罐建设采用正装预充水法(1具)+内架台正装法(6具)工艺，其核心是研究制定正装预充水法这一新型储罐制安工艺。

二、施工工艺流程 (图1)

图1

该工艺在向储罐内充水之前需要先完成储罐底板和第1、2圈壁板以及浮顶的安装，达到充水条件。这里储罐底板焊接及浮顶安装的速度直接影响储罐充水日期。在第2圈壁板安装完成后即可进行罐壁内侧的钢条板平台的搭设。搭设的内钢条板平台为两层，第1层用于壁板安装、焊接，第2层用于焊缝打磨、拍片及返修。待壁板安装完成后，随着充水到距离钢条板架台2m的位置时即可将钢条板及三角架拆至浮顶上，整理后用吊车吊出罐外。

三、准备工作

1.充水管线埋地

底圈壁板安装时，需要考虑进水管线的布置，为便于后期拆除，采用明线铺设，应做好防护及便于行车的措施。堆土的坡度要平缓，进水管线在进水口处要留有沉降量，即在进水口2m范围内的管线宜离地约50mm。最好在进水口处加装金属软管。

2.罐前开口封堵

提前进水的储罐的目的是为储备库存水，所以进水后还需要将罐内的水倒至其他罐，罐壁的开口中需要预留倒水的开口。在底圈罐壁板上共有20个开孔，可将罐壁抽底油口作为倒水的出水口。考虑到站内正式输油管线在连接完成后即可投入各罐的倒水使用，所以将储罐进、出油管口及抽底油口在封堵时必须安装正式的罐前阀门，便于后期连接倒水管线，罐壁上其他除了进水口的开口均采用盲板封堵。对于开口较大的搅拌器口，在采用盲板封堵时必须校核盲板的强度，有条件的可以直接将搅拌器安装就位。

3.罐内用电设置

在充水前，罐内设立的配电柜可经由人孔接入电缆，在充水后，必要时需要将电缆换接在外侧的配电柜。经计算，选取电缆长度为120m。

4.进出罐设置

因储罐充水施工人员的进出只能翻越罐壁进行，罐壁内侧有钢条板平台及小挂梯，进入内架台很容易，并且高度应保持在2.4m。罐壁外侧则需要增加带护圈的长爬梯，挂的位置与挂小挂梯相同，每安装一圈壁板，增加2.4m长的挂梯。当壁板安装超过五圈板后，下段盘梯即可安装就位，此时切短外侧挂梯，将挂梯安装在盘梯中间平台的位置上。加强圈安装后，相应地安装上段盘梯，使得外侧挂梯可以过加强圈的开口部。抗风圈安装后将盘梯完善后即可取消外侧挂梯。

5.导向扶正机构

在该工艺充水的时候，为避免浮顶在充水时发生旋转，需要安装浮顶导向机构。导向机构由导轨和导轮组成，导轨采用14号槽钢，在罐内均匀分布6道轨道，从第1圈环缝起垂直安装，每安装完1圈壁板完善该圈壁板上的轨道。导轮挂在浮顶外边缘板外侧，导轮的一侧靠在导轨边，在浮顶升降中如发现转动则用倒链进行复位，尤其在放水到2m时，浮顶的方位要确定，保证浮顶归位，方便后期导向管、量油管的安装。导轨在放水的过程中逐根拆除，并将焊点打磨平整。

6.防坠物入水设置

为防止安装时物件坠入水中，需要对浮顶与罐壁之间的空隙处加装挡板，相邻3块的挡板用角钢连接固定，挡板与罐壁间留有约25mm的间隙，在导轨的位置上不安装挡板(图2)。

图2

四、关键点

1.进水时机及速度要求

按照施工流程，从底板开始铺设的第50d可对罐内充水，充水最快为25d，此时每天需进水量为4 061.4m3。而两口深水井供水量之和为2 513m3，所以需40d才可充满水。

2.储罐几何尺寸的控制

从第5圈壁板组装开始，储罐内已经开始进水，没有水的时候，每圈壁板安装中的垂直度已有控制。然而在储罐进水后，内侧的整体垂直度无法测量，需要依托壁挂小车从罐壁外侧进行测量。当第六圈壁板安装后，罐壁外侧开始安装加强圈，此时又造成了外侧无法测量整体垂直度的问题，需要在加强圈安装前对第六圈壁板的整体垂直度做大量测量，宜每2m测1处，将这些数据整理后对偏差较大的部位做标记。第六圈壁板后仅有3圈壁板，在内外侧均无法测量控制整体垂直度的情况下，需要参考第6圈测量后的数据对单圈板的垂直度进行调整，每圈板的单圈垂直度不得大于3mm。

对于圆弧度的控制，第一、从壁板卷弧上严格控制；第二、控制组对中的错边及间隙；第三、控制立缝焊接的角变形，其中弧度的检查均用同一个弧形样板进行检查。

3.连接浮顶的挂梯应根据器内水位适当调整

在储罐预充水中，转动浮梯、轨道及顶平台均未安装完成，所以只有依托内架台搭设的罐壁内侧临时斜梯。为保证临时斜梯不阻挡浮顶的升起，要始终保证临时斜梯与浮顶之间留有一圈壁板的高度，在缺的这段高度中利用挂梯在临时斜梯的中间平台与浮顶之间形成活动连接。当浮顶升至下节中间平台时，拆除该平台及下节临时斜梯，再按前述的方法连接临时斜梯与浮顶。当水充满后，所有的架台及斜梯均全部拆除，同时因浮顶临时导向机构固定，还不能进行浮梯的安装，所以在放水时要进入罐内必须依托充水时挂在外侧的长挂梯，按照放水的高度，及时对长挂梯进行延长，直至防水完成。

4.内壁打磨

内壁打磨按标准要求，罐壁内侧要平整、光滑。

5.无损检测合格率

第1圈环缝按设计要求采用100%的射线检测，若合格率不能达到93%，则返修的片数将超过58张，均会增大返修及复探工作量，影响储罐的进水时间，所以第1圈的焊接合格率必须达到93%以上，并且一次返修合格率达到96%以上。

储罐的无损检测均在夜间进行，在储罐内不断充水，浮顶及水面会不断淹没焊缝的情况下，焊缝的合格率必须保证，避免出现返修后未能及时射线检测就被水淹没的情况发生。所以剩余每圈壁板的焊接合格率要达到90%以上。

五、效果

储罐预正装预充水施工工艺突破了传统的做法，将两种施工工艺结合在一起，在陕西商业储备库的6#储罐施工中得到成功应用，储罐底板铺设于2010年2月25日开始，4月12日向罐内充水，5月25日充水10万m3，每个罐的充水沉降试验同方案论证结果相差均小于5d，实现了预定目标，项目优质高效完成。

效益如下：

(1)新工艺增加的成本为25t吊车30个台班、120m电缆、导向机构制作、施工人员劳务费、二次沉降试水费用等，总计20万元。

(2)项目管理费包括水电办公费、管理人员劳务费、车辆费、办公场地租用费、生活补贴等，折算项目组或施工单位成本为3万元/d·单位。整个工地与储罐安装紧密相关的甲乙方有11家。

(3)节约总工期35d。新工艺的应用，油库相关单位仅项目管理费一项的经济效益为11×35×3-20=1 135万元。

[1]何利民，高祁.大型油气储运设施施工[M].中国石油大学出版社，2007.

[2]李军.集内脚手架法和水浮法之特长的大型储罐施工新工艺[J].石油工程建设，1990(5).

[3]张飞孟.外浮顶储罐工程安装实例[J].广东化工，2009(8).