周 煒

（中國石化集團(tuán)第四建設(shè)公司，天津 300270）

2萬m3拱頂罐電動機(jī)械化完全倒裝安裝方法

周 煒

（中國石化集團(tuán)第四建設(shè)公司，天津 300270）

某企業(yè)在2萬m3儲罐建造中，為了減少高空作業(yè)、縮短建設(shè)周期，采用了電動機(jī)械化完全倒裝的安裝方法。文章介紹了這種方法的特點(diǎn)、主要安裝工序和具體的施工方法，從施工所用設(shè)施、材料、工機(jī)具及人工費(fèi)用等方面對電動機(jī)械化完全倒裝法安裝與普通倒裝法安裝進(jìn)行了對比，表明前者具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，且施工效率高，成本低，工期短，安全系數(shù)高，便于全過程質(zhì)量控制。

儲罐；電動機(jī)械化；倒裝施工

某企業(yè)建造的2萬m3儲罐，高16 m，直徑46 m，材質(zhì)為普通碳素鋼。在建造過程中為了減少高空作業(yè)、縮短建設(shè)周期，嘗試采用了電動機(jī)械化完全倒裝的安裝方法，該方法具有明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

1 電動機(jī)械化完全倒裝法的特點(diǎn)

倒裝法安裝儲罐通常采用的手拉葫蘆提升法或液壓提升法都不盡完善，前者存在用工數(shù)量大、勞動強(qiáng)度較大、工效不高、幾何尺寸不便控制以及安全性方面的問題，后者存在設(shè)備調(diào)試耗時、漏油污染、頂升設(shè)備租賃費(fèi)用高的問題。近年來，由于裝備技術(shù)的更新，出現(xiàn)了電動倒鏈等電動化工具，在使用過程中解決了勞動強(qiáng)度、工效、污染控制等問題，在儲罐壁板、拱頂?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)中使用電動機(jī)械逐漸形成了一種趨勢，具有較高的推廣價值。采用機(jī)械化完全倒裝法施工具有以下特點(diǎn)：

（1）變壁板、拱頂?shù)母咛幒透呖兆鳂I(yè)為地面作業(yè)，施工安全系數(shù)大大提高。

（2）便于控制施工質(zhì)量，并能及時發(fā)現(xiàn)和處理施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題。

（3）拱頂罐先安裝包邊角鋼，使之與罐頂板形成一體，使用機(jī)械提升至圈板高度安裝頂層圈板。此處與以往工序方式不同，真正實(shí)現(xiàn)了頂板的倒裝。

（4）電動機(jī)械化改單獨(dú)控制為中央控制，設(shè)備簡單，易操作，并且有效地解決了焊接變形問題。

（5）電動機(jī)械化將連續(xù)提升改為步進(jìn)提升，可靈活控制儲罐壁板的升或降。

（6）電動機(jī)械化的推行減少了安裝過程中的作業(yè)人員，提高了勞動效率，作業(yè)面高度始終為每圈板的高度，因此可減少大型吊裝機(jī)械使用量，節(jié)約成本。施工安全，作業(yè)管理方便。而且利用罐底基圓與脹圈容易實(shí)現(xiàn)罐體垂直度與橢圓度指標(biāo)的控制，工效明顯提高。

（7）由于電動機(jī)械化倒裝法施工理念不同，相比正裝法施工，取消了正裝罐外部搭設(shè)腳手架及安裝高空作業(yè)安全設(shè)施的工作；相比手拉葫蘆倒裝法施工，減少了輔助工作所需的大量勞動力，從而降低了施工成本。相比液壓頂升技術(shù)，減少了每次提升對于液壓系統(tǒng)的調(diào)試等工作，可做到隨時升降。

本文只對與以往儲罐倒裝安裝相比不同之處進(jìn)行敘述，其余相同的工序步驟和施工方法就不再詳述。

2 主要安裝工序

在罐底板鋪設(shè)、點(diǎn)焊加固后，先組裝焊接包邊角鋼、頂板，形成強(qiáng)度單元后整體提升罐頂至圈板高度。再安裝頂層圈板，然后組裝焊接罐頂走臺、抗風(fēng)圈，再繼續(xù)用電動機(jī)械提升裝置自上而下依次組裝焊接每層壁板，直至底層壁板。流程見圖1。

圖1 拱頂罐安裝流程

3 施工方法

施工排板計(jì)算、實(shí)體劃線與以往方法相同。

3.1 罐底安裝

在罐底板鋪設(shè)時采用滾輪拖板滾動 （或坦克車運(yùn)送）的方法，打破常規(guī)用人力硬拽和采用吊車吊裝的工藝，節(jié)省施工機(jī)械費(fèi)用、人工費(fèi)，并省時省力。

3.2 包邊角鋼及罐頂板安裝

對于拱頂罐，根據(jù)以往的倒裝施工方法，是先圍第一圈壁板，第一圈壁板立縫焊接完之后，再安裝包邊角鋼和罐頂。這種施工工序的缺點(diǎn)是安裝罐頂時臨時傘架高度是罐頂高度與第一圈壁板之和，這樣不僅措施材料消耗多，進(jìn)行頂板內(nèi)側(cè)焊接時需要滿堂架設(shè)，導(dǎo)致施工周期也比較長。本工藝完全實(shí)現(xiàn)倒裝，首先安裝包邊角鋼，將包邊角鋼用擋板固定在罐底邊緣板上；其次安裝臨時傘架 （拱頂球冠高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于老方法的標(biāo)高），將臨時支架與罐底板臨時焊接上；第三步安裝罐頂瓜皮瓣，將罐頂外部與包邊角鋼焊接；第四步罐頂安裝完之后，在罐頂上開抱桿孔，將抱桿立起，采用電動倒鏈提升罐頂和包邊角鋼強(qiáng)度單元至頂圈壁板寬度；最后安裝頂圈壁板。這種施工方法，既節(jié)約了成本，又為安全施工奠定了基礎(chǔ)。

3 .3 提升裝置安裝

對于不同容積的儲罐，要根據(jù)提升支架的間距和單臺支架的負(fù)荷選擇提升裝置的型號和數(shù)量，儲罐提升到最后的重量很大，間距太大會造成脹圈變形，一般以不大于6 m為宜，而且所有提升設(shè)備的提升速度必須一致，提升設(shè)備的行程大于最寬壁板的寬度并考慮墊墩高度。

3.3.1 脹圈的制作

電動機(jī)械化倒裝施工中脹圈的設(shè)置是最為關(guān)鍵的一步，設(shè)置脹圈的作用：一是以脹圈作為罐體組對焊接時的胎具，保證罐體組對焊接后的圓度和垂直度；二是設(shè)置提升裝置，用于提升罐體，并保證提升時儲罐整體的剛度。

機(jī)械化倒裝一般采用兩臺提升裝置支撐一個脹圈，儲罐脹圈選用18號槽鋼對卡組成方形脹圈并進(jìn)行分段滾圓制作。用100 mm×10 mm鋼板連接，間距為300 mm。成型后按照要求用弧形樣板進(jìn)行檢查，樣板與脹圈之間的間隙不應(yīng)大于4 mm。安裝時用30 t千斤頂將分段脹圈沿儲罐內(nèi)壁頂緊，并每隔2 m左右在罐壁上焊一塊卡板以保證脹圈安裝強(qiáng)度。同時考慮到施工安全，可以在脹圈上部安裝提升受力的筋板 （厚12 mm），其單面點(diǎn)焊在罐壁上，間距1 m左右。

3.3.2 提升裝置安裝

提升支架應(yīng)均勻布置在罐壁內(nèi)側(cè)，盡量靠近壁板，以便脹圈受力垂直向上，減少提升柱的彎矩。提升柱的穩(wěn)定性影響整個罐體提升的穩(wěn)定性，必須平穩(wěn)垂直固定，當(dāng)提升設(shè)備完全在罐內(nèi)時，每根提升柱使用2根63 mm×5 mm角鋼斜支撐和1根φ10 mm的花籃螺栓連接到中心柱的徑向水平拉桿上，使所有提升支架呈輻射形連接。提升柱立柱高2.5 m，底部加250 mm×250 mm×12 m墊板并焊接在罐底板上，如圖2所示，這種布置方法不但使單個提升柱有足夠的剛度，而且使所有的提升柱形成封閉系統(tǒng)，充分保證提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。中央控制臺置于罐中心，所有的控制線沿拉桿布置到提升設(shè)備上，在提升前對每臺提升設(shè)備進(jìn)行空載、往復(fù)試驗(yàn)，確保提升桿步進(jìn)上下卡頭可靠。電動倒鏈必須垂直與脹圈連接，使之受力垂直向上，以免在提升過程中罐體發(fā)生轉(zhuǎn)動和傾斜現(xiàn)象。

圖2 提升設(shè)備安裝示意

為防止提升過程中罐體發(fā)生轉(zhuǎn)動，在設(shè)置倒鏈位置時采用兩兩面對、相鄰間隔背對的設(shè)置方法。

3.4 頂圈壁板安裝

在罐底邊緣板外300 mm焊接及無損檢測完成后，按照傳統(tǒng)方式確定罐壁組裝擋板的安裝線。

為便于施工人員、焊把線、氣帶進(jìn)出方便，在罐底板上沿壁板圓周方向設(shè)置高500 mm馬蹬墊墩，墊墩間距離宜為800 mm，墊墩材料采用HW400×400×13×21型鋼，并與底板點(diǎn)焊，以便支撐壁板組裝，墊墩上部連成一體，增加穩(wěn)定性。然后在每個墊墩上沿罐內(nèi)壁圓周線點(diǎn)焊一塊定位擋塊。在圓外側(cè)墊墩上，每隔800 mm點(diǎn)焊一個臨時擋板，每張壁板用可調(diào)式斜杠支撐，每張壁板之間由立縫組對卡具連接。

將預(yù)制好的壁板按照排板圖，開始圍板。預(yù)留下的兩處活口部位用倒鏈拉緊。壁板組對完畢，進(jìn)行頂圈壁板安裝的測量驗(yàn)收。控制要求：垂直度采用磁力線墜測量，偏差不大于3 mm（0.1%的單圈壁板高度），水平度采用水平管測量，相鄰圓周上口水平度允許偏差不大于2 mm，整圈允許偏差不大于6 mm。

為減少吊裝機(jī)械的使用，在壁板的安裝中可使用抓管機(jī)，抓管機(jī)工作效率高，機(jī)動性強(qiáng)。但施工中需要注意板材的保護(hù)，避免機(jī)械劃傷。

3.5 倒數(shù)第二圈壁板安裝

完成頂圈壁板安裝焊接后，將10 t倒鏈掛在抱桿上，調(diào)整、試驗(yàn)合格，將倒鏈垂直掛在脹圈起吊點(diǎn)上，將脹圈撐在頂圈壁板內(nèi)側(cè)，周圈倒鏈均勻通電緩慢提升頂圈壁板。當(dāng)頂圈罐壁離底板 （支墩）100 mm時停止起吊，檢查各抱桿受力點(diǎn)以及脹圈起吊點(diǎn)，無問題情況下，繼續(xù)緩慢且均勻地提升罐壁，使之提升到所需高度，固定好倒鏈，準(zhǔn)備進(jìn)行倒數(shù)第二圈壁板的組對。

壁板安裝驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行焊接。焊接縱縫前，在垂直壁板縱縫方向點(diǎn)焊2～3塊筋板，在縱縫的兩邊加兩道背杠 （見圖3），然后進(jìn)行縱縫焊接，壁板縱縫先焊外側(cè)，內(nèi)側(cè)清根后施焊?；羁谝酝獾钠渌缚p全部焊完后，應(yīng)拉尺測量罐壁周長，周長的實(shí)際尺寸應(yīng)在理論尺寸基礎(chǔ)上再考慮最后活口焊接收縮量、頂部包邊角鋼焊接收縮量以及下部環(huán)縫焊接收縮量。

圖3 罐壁縱縫焊接背杠加固示意

3.6 其他圈壁板安裝

除最頂層壁板外，對新圍的壁板留兩道對稱布置、暫不焊的活口，待罐體頂升到預(yù)定高度后，用收緊裝置將活口收緊，以便組對環(huán)焊縫和兩道活口的立焊縫。每道活口的上、中、下各配一付M24（正反扣）調(diào)整螺絲或三只3t的倒鏈用于收緊活口，待罐體提到預(yù)定高度后收緊活口。如圖4所示。

為了保證對口間隙均勻一致，在對口環(huán)縫中間加墊板，墊板的厚度與設(shè)計(jì)要求的對口間隙相同。當(dāng)上下壁板不等厚時，應(yīng)保證內(nèi)側(cè)平齊。用電動倒鏈升降調(diào)整環(huán)縫間隙，點(diǎn)焊環(huán)縫。當(dāng)全部焊縫點(diǎn)焊完成后，剪裁掉最后一張板多余的部分，并從縱縫內(nèi)側(cè)自上而下每隔500 mm左右點(diǎn)焊弧型板，焊接環(huán)縫和縱縫。當(dāng)下層壁板用自動焊機(jī)焊接安裝完成后，將脹圈落下與底部連接，方法與上述的相同?？v縫和環(huán)縫焊接完成后，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求對壁板的幾何尺寸、焊接質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。

檢驗(yàn)合格后，按照上述方法和步驟安裝其余壁板，直至最后一圈壁板安裝結(jié)束。在每圈罐壁施工過程中，罐的附件同時安裝，以減少高空作業(yè)。

為了防止和控制在提升過程中罐體發(fā)生轉(zhuǎn)動，在每提升一圈壁板時務(wù)必將90°、270°線標(biāo)注到罐壁上，以便及時調(diào)整。底圈壁板圍板時，立縫與邊緣板對接焊縫至少錯開300 mm，壁板與罐底邊緣板焊接前，在內(nèi)側(cè)用1 m長鋼管焊接臨時支撐。焊接時采用多臺焊機(jī)對稱分布，采用同向施焊法焊接邊板剩余部分的對接焊縫，最后焊收縮縫。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

現(xiàn)以某企業(yè)2萬m3拱頂原油罐為例，對電動機(jī)械化完全倒裝法安裝與普通倒裝法安裝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比，見表1。

經(jīng)過計(jì)算，采用電動機(jī)械化完全倒裝法安裝比普通倒裝法安裝節(jié)省15.76萬元。由此可見，電動機(jī)械化完全倒裝法有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，且施工效率高，成本低，工期短，整個裝置操作簡單，安全系數(shù)高，便于全過程質(zhì)量控制，還可以使用新型自動焊接設(shè)備提高焊接效率和質(zhì)量。

[1]郝延強(qiáng)，馬彬，肖高田.2萬m3金屬雙壁低溫儲罐倒裝法施工工藝[J].石油工程建設(shè)，2009，（2）：34-36.

Electromechanical Complete Inverse Installation Method for 2 ×104 m3 Dome Roof Tank Construction

ZHOU Wei（SINOPEC Fourth Construction Co., Tianjin 300270, China）

In order to decrease aerial operation and shorten construction period, a certain enterprise applied the electromechanical complete inverse installation method for a 2×104 m3 dome roof tank construction. This paper introduces the characteristics, main installation procedure and concrete construction approaches of the electromechanical complete inverse installation method, compares it with the common inverse installation method in aspects of applied equipment, materials, tools and manpower cost. The results show that the electromechanical complete inverse installation method has evident technical and economical advantages such as high work efficiency, low costs, short construction period, simple equipment operation, high safety factor and convenient entire process quality control.

storage tank; electromechanical; inverse installation

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.05.008

周 煒 （1978-），男，天津人，工程師，2002年畢業(yè)于天津理工學(xué)院，現(xiàn)從事施工生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

2012-01-13

圖4 收緊裝置示意

項(xiàng)目 電動機(jī)械化完全倒裝法安裝 普通倒裝法安裝架設(shè)設(shè)施及費(fèi)用 活動架子，0.1萬元。 滿堂紅架設(shè)焊接，0.64萬元。人工及費(fèi)用 平均33人，共33萬元。 平均45人，共45萬元。工機(jī)具及費(fèi)用購置10 t電動倒鏈67臺，5 t抓管機(jī)租用30 d，臨時租用50 t吊車2 d，3臺自動焊機(jī)租賃30 d，共11.049萬元。50 t履帶吊車租用50 d，購置10 t倒鏈67臺，共13.773萬元。措施材料及費(fèi)用 無中心柱 中心柱D 219 mm×10mm，長5m，0.5萬元