罐体空气内浮顶升安装工艺浅述

李祖平 / 中国核工业二三建设有限公司

罐体空气内浮顶升安装工艺浅述

李祖平 / 中国核工业二三建设有限公司

介绍一种钢质内浮顶储罐内浮顶升的施工技术，即：在罐底制作单浮盘及浮舱，并完成单浮盘和浮舱的拼装焊接，然后用电动倒链整体提升浮顶，实现整体就位。该项技术避免了传统施工中搭设组装台架的辅助材料及工作量，避免了高空作业，同时合理利用浮顶支柱作为提升支撑，具有良好的使用效果和经济效益。

钢制内浮顶储罐；单浮盘；浮舱；电动倒链

一、概述

钢制内浮顶储罐的一般结构形式为钢制拱顶+钢制内浮顶双顶结构。内浮顶多为单盘，距罐底板高度2m 左右。传统内浮顶施工工艺多采用先安装拱顶储罐主体，再搭设临时浮顶组装台架，在台架上安装浮顶的方法。此方法存在施工难度大、工效低、高空作业不安全、质量不易控制等问题；罐主体施工完成后，内部浮盘施工作业空间受限，安装高度在 2m 左右高空作业，板料就位困难，不利于施工。另有一种方法是水浮提升就位。弊端在于需两次进水，增加用水量，延长施工工期，还增加罐内加热器和工艺管线的施工难度。

二、储罐主体内浮顶升安装工艺

金属储罐内浮顶升安装工艺,是国内外普遍使用的一种多、快、好、省的施工方法,但是对于内浮顶升储罐,如何采用空气顶升的方法,我们在施工前进行了充分研究讨论。由于罐底上表面组装有内浮盘,罐壁为对接结构，均给一般拱顶罐空气顶升法带来新的困难。为此我们在主体施工中大胆采用无平衡装置,并加设内胎的方法,即解决了内浮盘上安装平衡装置的困难及罐壁对接精度,又保证了施工中的安全问题,从而使空气顶升工艺在内浮顶储罐的施工中又有了新的突破。

1、内胎的组装为保证罐壁对接准确(内半径偏差小于等于15mm)及空气顶升法施工做到安全平稳,我们在已铺设好的储罐底板上,组装预制好底层壁板,外径较储罐内径小5～ 10mm找圆,内角花焊定位,其上加焊一圈宽度B= 400mm的壁板，使内胎高度达1900mm。并于内胎上口加焊若干14#环形槽钢(圆周等分)及厚度=10mm的钢板,槽钢接头处利用千斤顶撑开,以增加内胎之钢度。严格检查内胎，其椭圆度小于10mm,垂直度小于3/1000,并将外壁的焊缝,焊瘤、焊痕等全部磨光,以保持光滑圆正,至此,内胎组装全部完成。

2、储罐主体安装

（1）内胎组装完成后,将已组装焊好的内浮盘按图纸要求提升900mm,放线开孔焊接导向套等附件,此时内浮盘可作为组装罐顶及壁内侧焊缝焊接的脚手架使用,节约另行搭设焊接平台或脚手架之费用。壁板下料、预制均应按规范要求进行，壁板宽度为1600mm,较内胎低300mm,第一圈壁板组装放在内胎四周放置的若干高度500mm的支承架上进行,先组焊两半圆弧板,而后利用倒链将围在内胎外侧的半圆弧壁板拉紧焊接。

（2）第一圈壁板与罐顶焊接完成后,在内壁内胎上中位置焊接若干三角支撑,将组装后的罐顶与壁板通过三角形支撑支持在内胎上,撤除内胎外围的500mm支承架,此时,即可采用空气顶升法进行其余壁板的组装焊接工作。送风前应将内胎与罐底,罐底边缘板与中心板花焊处用橡胶密封以解决漏风问题。送风顶升,因内胎与组焊的罐壁有2mm左右的间隙(预留1/1000焊接收缩量),外壁光滑圆正,垂直度、椭圆度较精确,所以送风过程中罐体能平稳均匀上升,偶然出现倾斜,施工人员可随时在罐壁上调正。当罐体浮升至接口400mm处,(预先已放线)在未组装壁板已预先焊好下挡板的相对位置,焊接低位装置的上挡板,穿入限位螺栓避免冒顶,拉紧对接倒链,调整对接间隙并点焊,停风检查两节壁板的椭圆度、垂直度，焊接立缝及环缝,并在罐内焊接上一节壁板之内面焊缝,打磨光滑,至此，一圈壁板组装结束。重复以上工作,逐圈壁板进行空气顶升法组装。

3、底层壁板的处理

当罐体顶升超过内胎连接焊缝(即加高部位)5～10mm处时,控制风速,停止浮升,使用角铁及角铁木契将罐体与内胎靠紧,停风沿罐壁焊接十六个2m长14#槽钢的支撑,使罐体重量全部落在槽钢支撑上。取下内胎的环形槽钢、加强钢板,去掉内胎加高部份并割开一条立缝,剔除内胎与罐底的焊缝,沿割开的立缝,利用斜铁逐段将内胎壁板向外胀出,调换一块加长壁板,以补偿直径变大而引起的长度差,上下接口对准后,拆除支撑,检查罐体垂直度、椭圆度后再进行施工焊接。至此,罐体施工全部结束。

三、施工要点

1、内浮顶储罐罐壁属于对接焊接结构,因此对壁板下料的尺寸、形状、精度,应按规范要求严格检查。

2、采用无平衡装置空气顶升法,因有组装内胎,所以壁板下料前必须确定合适的焊接收缩量,以避免焊接后壁板与内胎间隙过大或过小,影响施工顺利进行。

3、内胎在组装焊接前应仔细检查水平度、椭圆度、垂直度及尺寸精度,焊接后应保证有足够的强度和刚度,焊接后要打磨光滑,以利罐壁浮升滑动。

4、本施工方法因在空气顶升过程中,存在罐壁与内胎的磨擦,外圈组装壁板的夹紧,故在选择风机时,较一般拱顶罐空气顶升法风压增加30%。

5、操纵控制风阀的人员,要精力集中,时刻观察U型压差计的压力变化,根据浮升情况,调节放风阀,保持罐体缓慢平衡上升,尤其在储罐壁板对接时,更要注意保持风压,以防冒顶。

6、在送风前和送风过程中,应随时细致检查装置的可靠性,遇有停电,鼓风机故障等紧急情况,施工人员要保持沉着冷静,关紧控制风阀,拉紧罐壁对接的倒链,使罐体缓慢下降。

四、稳定性校核计算

1、罐顶许用临界载荷集油槽整体吊装工艺顶部三角支架的辅助支腿支撑在罐顶，做稳定性校核。选取带筋罐顶壳稳定公式中[Pcr]为稳定许用临界载荷（单位：N/m2）；R 为罐顶壳的半径，取16m；t为罐顶厚度的半径，取6mm；tm为折算厚度（单位：cm）；D为罐顶板抗弯刚度（单位：N/cm）；D1、D2分别为拱顶的径向和环向带筋截面的平均抗弯刚度（单位：N/m）；li为筋间距（单位：m）；bi为筋板宽（单位：m）；hi为筋板高（单位：m）；ν为泊桑系数，取0.3；E为弹性模量，取200GPa。计算得[Pcr]=3960Pa。集油槽及辅助工装质量约3t，辅助支撑受力860N，支撑点区域压强为417Pa，417Pa＜3960 Pa，结构稳定。

2、浮顶整体提升稳定性校核，浮顶采用电动倒链整体提升，所有的提升受力点都是立柱套管，受力状态和浮顶通过立柱支撑在罐体受力一致，浮顶本体的稳定性符合设计的受力计算。

五、效益分析

进行10000m3储罐设施安装。传统搭设台架施工方法，现场安装一套罐内设施，需30人15天完成，费用需要310000元；而采用内浮顶整体提升施工安装技术，现场安装一套罐内设施，需30人10天完成，费用仅需205000元。按照一套设施30人计算，节约浮顶台架搭拆费、机械费、人工费共 105000元。相比传统工艺，储罐钢质内浮顶整体提升工艺提升工效 1.5 倍，施工费降低50%。

六、结语

采用内浮顶整体提升施工技术，准备工作（电动倒链安装）不足半天，且可以和其他工序同时施工，整个提升过程仅需10至15分钟。该技术安装速度快，工艺简便，节省了传统的浮顶台架搭设材料及工作量，避免了浮顶施工中的高空作业；同时，合理利用浮顶支柱作为倒链支架，减少材料消耗，避免重复工作。提升后即可安装罐内工艺和浮顶一二次密封等附件，最后水压试验，节省了费用，缩短了工期。实践证明，内浮顶整体提升施工技术具有技术先进、应用效果好、经济效益高的特点。该技术还可应用在各种不同规格敞口储罐单盘浮顶的安装。

[1]GB50341《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》

[2]GB50128《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》