双金属低温罐内罐吊顶水浮法安装技术

齐彦涛

中石化第十建设有限公司 山东青岛 266000

双金属壁低温罐区别于常规原油储罐与LNG 低温罐，以其独特的结构形式、特殊的金属材质，成为了一种新兴液态低温原料仓储设备。正装法施工简单，且便于自动焊机的使用，质量好、效率高、工期短，因此大型储罐正装法施工已成为一种趋势[1]。正装法施工内罐吊顶为施工中的重点和关键工序，本文以35000m3双金属罐施工为例，介绍水浮法顶安装就位技术。双金属低温罐见图1。

图1 双金属低温罐

1 施工工艺原理

（1）双金属低温罐安装采用正装法，罐内顶板之前外罐壁板、内罐壁板、外罐穹顶均已安装完成。外罐穹顶安装之前，将内罐吊顶的拉杆按照图纸位置安装到外罐穹顶梁上，随外罐穹顶一起安装。外罐罐底、罐底保冷、内罐罐底均已施工完成，并完成底板抽真空试验，内外罐第一带壁板位置预留进出大门。

（2）将预制好的内罐吊顶中幅板在内罐底板上面进行组对、焊接，并预留吊顶边缘板，加装挡水板，制作成浮盘。

（3）将手拉倒链、边缘板等工具提前放置在内罐顶上，封闭焊接进出罐预留大门。

（4）利用水压试验将内罐吊顶（已制作成浮盘）水浮至安装位置，储罐上水位置为罐底人孔。上水过程中作业人员从罐顶人孔进入罐内部，使用之前准备的手拉葫芦将内罐顶板拉至安装位置。

（5）调整好内罐吊顶高度，将拉杆焊接完成，将边缘板铺装安装位置，焊接完成。具体见图2 和图3。

2 施工程序操作要点

2.1 基础放线

图2 双金属低温罐施工示意图

铺设底板前，按总平面图方位在储罐内底板上划出两条互相垂直的中心线，根据排板图进行底板划线；然后依据划线位置，铺设中幅板。吊顶铺设的中心必须和外罐顶的投影中心相重合，吊顶的4 个方位轴线应和罐顶主梁4 个方位轴线投影线重合。

2.2 中幅板安装

吊顶中幅板在内罐底上直接铺设，不搭设临时台架。中幅板的铺设采用滚杠在内罐底上拖板。

以基准中心点为中心分别划出纵横十字基准线，根据排版图划出中幅板安装位置线，按排版图从中心向四周铺设。吊顶中幅板采用搭接形式，吊顶板中幅板的搭接宽度为40mm，最小搭接宽度为30mm；吊顶中幅板和边缘板的搭接宽度为60mm，最小搭接宽度为50mm。内罐吊顶板排版图见图4。

图4 内罐吊顶板排版图

2.3 内吊顶筋板的安装

内吊顶筋板安装前，中腹板的短焊缝及压在筋板下的焊缝必须焊接完毕。吊顶空缺处（向里延伸350mm）的筋板可暂时不安装，待吊顶水浮就位后，恢复筋板的安装。吊顶接管部位被截断的筋板，应进行临时固定。筋板的安装位置应准确，必须确保外顶和加强筋吊点位置的对应关系，避免吊顶被拉偏。另外，筋板安装时，定位尺寸必须经过技术人员的确认。

2.4 内吊顶组对、焊接

因吊顶浮升时，罐内接管和内罐上、下直梯及平台已安装完毕。为不影响内吊顶浮升，部分内吊顶异性板、边缘板暂不安装，等内吊顶提升到位后，再安装剩余异性板及吊顶边缘板。

中幅板调整好搭接量后，进行组对点焊，组对点焊应使两搭接板贴合紧密。搭接接头3 层钢板重叠部分,应将上层底板切角。切角长度应为搭接长度的2 倍,宽度应为搭校长度的2/ 3 ，切角结构如图5 所示。在上层底板铺设前, 应先焊接上层底板覆盖部分的角焊缝[2]。

图5 罐顶板叠缝安装示意图

吊顶中幅板采用搭接形式，焊接采用焊条电弧焊接。中幅板的焊接原则是先焊短缝、长缝，再焊接加强筋，最后焊接通长缝。焊接顺序由罐中心向外，长缝的焊接采用分段退焊，分段长度为500～600mm。

中幅板通长缝焊前应采用加强筋进行加固，以防焊接变形，且中幅板焊缝均由中心向外施焊。中幅板通长缝及收缩缝焊接时应由多名焊工均匀分布，同向、同步施焊。

2.5 安装挡水板

吊顶外圈上安装挡水板，挡水板安装时对已焊接完的异性板进行铺设，半径为20150mm，挡水板高度约400mm。施工过程中的相关计算公式见式（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——提升物体积，m3；

s——吊顶面积，m2；

h——吃水深度，m；

r——吊顶半径，20.15m。

式中：G物——提升物重量，N；

M——提升物质量，kg。

要保证浮顶处于漂浮状态，即F浮＞G物，

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

式中：m0——吊顶质量，kg；

m1——工机具质量，kg；

m2——挡水板质量，kg；

m3——作业人员质量kg。

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

所以，吃水深度为50mm 即可满足吊装上浮要求。

挡水板高度为400mm，挡水板安装放样图见图6。

图6 罐顶板挡水安装放样图

挡水板焊接完毕后，进行煤油渗漏检测，无渗漏即为合格。

在挡水板环向8 个方向上对称布置导向轮，导向轮与罐壁保持50mm 的间隙，以减小吊顶漂移。

2.6 吊顶水浮提升前的准备

充水前，封闭内、外罐临时大门，水源由罐壁人孔进入。罐内水源出口处要安装弯头及垫板，以防止水流直接冲击罐底及挡水板。

需要随吊顶一起提升的材料，如吊顶透气孔、吊顶人孔、接管、保冷挡板、倒链和边缘板等，要尽可能地堆放在吊顶中心均匀分布，以防止吊顶水浮时中心部位隆起，造成挡水板高度不能满足要求。

2.7 吊顶板的水浮提升

在充水开始时，对吊顶所有焊缝进行检查，防止水进入内吊顶浮顶结构内，造成吊顶下沉；待内吊顶浮起后，技术人员必须对吊顶的吃水深度进行测量，一般不超过100mm，并确认吊顶板水浮情况是否正常。

充水过程中，需对吊顶进行监视，防止吊顶过度漂移，发生卡盘事故。吊顶浮升至设计液位后，停止充水，准备8 个5t 导链，调整内吊顶的漂移度。内吊顶漂移纠偏合格后，准备内吊顶的提升工作。充水安装吊顶示意图见图7。

图7 罐顶水浮示意图

2.8 吊顶的导链提升

（1）以外罐顶上预设的钢丝绳作为吊点，连接手拉葫芦，提升吊顶，提升高度约0.3m。

（2）吊顶及附带提升的理论重量为57t，挡水板及工机具5t；施工人员按20 人考虑、每人80kg, 共计1.6t。因此，总重量按64t 计算，则分布在每个吊顶上的重量约为0.8t。采用80 个3- 5t 手拉葫芦进行提升，手拉葫芦吊点共计80 个，布点设置如图8 所示。

（3）吊顶提升前，标记每根吊杆的初始标高，以便提升阶段进行除吊顶的找平。

图8 吊顶倒链提升点布置图

（4）吊顶提升时，由外圈吊点向内分片提升，提升人员数量为20 人，相邻片点提升偏差不超过50mm。

（5）吊顶浮升到位后，将吊杆和吊顶相连，并检查吊杆的长度，保证吊顶的整体水平度。合格后，将吊杆调整螺母焊死。

2.9 剩余吊顶板边缘板安装

吊顶安装就位后，拆除边缘挡水板及其余临时加固；异性板就位后，即可安装剩余加强筋；最后焊接异性板及筋板焊缝；边缘板铺设就位后，按照每块边缘板的轮廓线进行边缘板的铺设。边缘板为对接焊形式，对接间隙调整在1～2mm 范围内，组对后其错边不得大于1mm。边缘板对接缝时，留两道收缩缝最后焊接。

2.10 吊顶附件安装

吊顶上的附件涉及到透气孔、人孔及套管。其中透气孔、人孔的安装根据图纸进行；套管安装时，必须保证吊顶的套管盖板与接管保持同心，即吊顶板开孔时，必须做好定位工作。

3 安装质量控制

3.1 内吊顶安装关键因素及关键控制点

（1）吊顶中幅板铺设时中心点应和外顶的投影中心重合；

（2）内吊顶的铺设方位必须与排版图一致；

（3）吊顶焊接时,严格按照短缝、加固筋（加固筋覆盖范围内的吊顶角焊缝先焊接完毕，并经过真空试漏检查）、长焊缝的顺序进行；并且内吊顶安装完成后，凹凸度不得大于50mm（内部控制指标）；

（4）铺设吊顶板时，搭接尺寸要满足设计规范要求，因来料尺寸均为正偏差，因此铺设时可适当向外延展；

（5）内吊顶工卡具焊迹打磨平，中幅板搭接缝经过100%真空检测，挡水板和中幅异性板的角焊缝经过100%煤油渗透检测；

（6）挡水板安装尺寸严格按照本方案要求进行安装，避免切割挡板时出现吊顶负偏差；

（7）吊顶需设置8 个定位导向装置，且必须牢固可靠，以防止吊顶在水浮过程中发生漂移；

（8）在吊顶板上进行火焰切割作业时，吊顶板必须做好防护工作，防止火焰切割造成损伤。

3.2 安装技术要求

（1）低温罐罐底保冷块和环梁铺设之前需要做试块试验，并由专门检测机构出具抗压试验报告，确保充水后保冷试块能够承受压力不损坏；

（2）低温罐罐壁人孔需要设计人员确认，并出具设计图纸，罐体水压试验结束后需要密封焊并进行检测[3]。

4 结语

水浮法安装双金属低温罐内罐罐顶，并用罐水压试验相结合，施工工艺合理、方法简单。因吊顶在内罐罐底预制，施工质量易于控制。吊顶安装和罐水压试验相结合，可缩短工期，节约成本。吊顶施工减少了高空作业和脚手架作业，安全可行，经济效益显著。该工艺适用于双金属低温罐带内顶板罐的施工，为双金属罐施工优化提供了很好的借鉴。