屈建宏，牛文彬，陳萬有，雒占華

(長慶油田第一輸油處，陜西 西安 710021)

陜西石油商業(yè)儲(chǔ)備庫7具10萬m3外浮頂原油儲(chǔ)罐由三家施工單位承建，針對直徑80m、面積5 000m2、重量超過1 900t的儲(chǔ)罐，要實(shí)現(xiàn)制安上的技術(shù)創(chuàng)新，必須解決工程安全和工程質(zhì)量的問題。

經(jīng)過對比論證，將大型儲(chǔ)罐正裝法和水浮法制安工藝進(jìn)行結(jié)合與完善，制定出大型儲(chǔ)罐正裝預(yù)充水施工工藝，罐壁內(nèi)側(cè)搭設(shè)內(nèi)架臺(tái)用于壁板安裝，設(shè)立施工人員和設(shè)備新的入罐施工通道，設(shè)計(jì)制作儲(chǔ)罐浮艙導(dǎo)向扶正機(jī)構(gòu)、防墜物入水設(shè)施等。

新的施工工藝編制出后，項(xiàng)目組組織規(guī)范施工，做到了儲(chǔ)罐制安連續(xù)不停，同時(shí)儲(chǔ)罐充水也連續(xù)不停，當(dāng)儲(chǔ)罐主體完成后，該罐也充滿了10萬m3水，為整個(gè)油庫儲(chǔ)罐的沉降試驗(yàn)做好了充分的準(zhǔn)備，最終保證了工期。

經(jīng)現(xiàn)場檢驗(yàn)，10萬m3儲(chǔ)罐的橢圓度、垂直度等技術(shù)指標(biāo)均控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，大型儲(chǔ)罐的制安質(zhì)量和施工安全達(dá)標(biāo)。1年多的生產(chǎn)運(yùn)行檢驗(yàn)，證明正裝預(yù)充水施工工藝是成功的。

新型工藝相比較儲(chǔ)罐正裝法，增加成本20萬元(含施工費(fèi))，但工程建設(shè)總工期縮短35天，整個(gè)工地與儲(chǔ)罐安裝緊密相關(guān)的甲乙方有11家，每個(gè)單位僅項(xiàng)目管理費(fèi)折算是3萬元/天，因此該工藝產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益1 135萬元，且工程工期得到了保證。

一、技術(shù)思路及工藝論證

儲(chǔ)罐制安工藝。

目前國內(nèi)外立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐的建造工藝，大致可分為倒裝法施工工藝、正裝法施工工藝和特殊施工工藝三種。

特大型浮頂儲(chǔ)罐(50 000m3以上)一般采用正裝法施工工藝，細(xì)分為內(nèi)架臺(tái)正裝施工工藝、外腳手架正裝施工工藝、外抗風(fēng)圈正裝施工工藝和水浮正裝施工工藝。目前在實(shí)際施工中采用內(nèi)架臺(tái)正裝施工工藝和外腳手架正裝施工工藝最多，并且工藝也最成熟、工期最短，一般為70天。而水浮法正裝施工工藝采用的最少，原因一是受水源及水量限制；二是工期長，每圈鋼板安裝時(shí)，需要停止進(jìn)水3天，進(jìn)行壁板組對、環(huán)立縫焊接及檢驗(yàn)后方可繼續(xù)進(jìn)水。

油庫建設(shè)關(guān)鍵工序。

儲(chǔ)罐充水試驗(yàn)是儲(chǔ)罐制安的一個(gè)重要工序，主要作用是檢驗(yàn)儲(chǔ)罐制安強(qiáng)度、檢驗(yàn)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)沉降情況。對于陜西石油商業(yè)儲(chǔ)備庫來說，儲(chǔ)罐充水試驗(yàn)只能依靠地下水，提前打好的2口水源井產(chǎn)水量均達(dá)到設(shè)計(jì)要求1 200m3/d，這樣，如果待最先開工的儲(chǔ)罐(6#)主體建成后，再充水10萬m3，需42天，期間其他儲(chǔ)罐處于停工待試水狀態(tài)，油庫工期非常緊張。因此，創(chuàng)新工藝，節(jié)約儲(chǔ)罐充水的有效工期是油庫建設(shè)工期保證的技術(shù)切入點(diǎn)。

項(xiàng)目研究開發(fā)的總體思路是：采用一種新的儲(chǔ)罐制安工藝，在第二具10萬m3儲(chǔ)罐建成后，第一具10萬m3儲(chǔ)罐雖然部分建成(罐底、罐壁等)，但已充水10萬m3。

1.技術(shù)方案

項(xiàng)目共制定論證了3種施工工藝。

(1)臨時(shí)儲(chǔ)水法：僅制作罐底板(15d)和3圈壁板(30d)，以及罐前工藝，不做浮頂、壁板不上加強(qiáng)圈，因此開焊30d后可進(jìn)水，儲(chǔ)備3萬m3水，之后待將水轉(zhuǎn)入其他儲(chǔ)罐進(jìn)行充水試驗(yàn)后，此罐方可全面展開制安。

(2)內(nèi)架臺(tái)正裝法或外腳手架正裝法：沉降試驗(yàn)前完成底板、壁板、加強(qiáng)圈、浮艙及附件、導(dǎo)向管、量油管、浮梯、盤梯、中央排水管、罐前工藝等。開焊70d后方可進(jìn)水。

(3)正裝預(yù)充水法：沉降試驗(yàn)前完成罐底板(15d)，浮艙主體(30d)，同期可上壁板6圈(邊緣板5d、第1和2圈10d、第3～6圈各4圈)，以及罐前工藝。開焊45d后可進(jìn)水，邊進(jìn)水邊施工還需25d，達(dá)到儲(chǔ)罐主體完工，進(jìn)滿10萬m3水。剩余導(dǎo)向管、量油管、船艙浮梯、二次試水等工作量不占用油庫總體工期。

2.3種工藝的比較

根據(jù)工程實(shí)際開工時(shí)間，項(xiàng)目組研究討論了3種施工方案(見表1)。

表1

綜上所述，油庫儲(chǔ)罐建設(shè)采用正裝預(yù)充水法(1具)+內(nèi)架臺(tái)正裝法(6具)工藝，其核心是研究制定正裝預(yù)充水法這一新型儲(chǔ)罐制安工藝。

二、施工工藝流程 (圖1)

圖1

該工藝在向儲(chǔ)罐內(nèi)充水之前需要先完成儲(chǔ)罐底板和第1、2圈壁板以及浮頂?shù)陌惭b，達(dá)到充水條件。這里儲(chǔ)罐底板焊接及浮頂安裝的速度直接影響儲(chǔ)罐充水日期。在第2圈壁板安裝完成后即可進(jìn)行罐壁內(nèi)側(cè)的鋼條板平臺(tái)的搭設(shè)。搭設(shè)的內(nèi)鋼條板平臺(tái)為兩層，第1層用于壁板安裝、焊接，第2層用于焊縫打磨、拍片及返修。待壁板安裝完成后，隨著充水到距離鋼條板架臺(tái)2m的位置時(shí)即可將鋼條板及三角架拆至浮頂上，整理后用吊車吊出罐外。

三、準(zhǔn)備工作

1.充水管線埋地

底圈壁板安裝時(shí)，需要考慮進(jìn)水管線的布置，為便于后期拆除，采用明線鋪設(shè)，應(yīng)做好防護(hù)及便于行車的措施。堆土的坡度要平緩，進(jìn)水管線在進(jìn)水口處要留有沉降量，即在進(jìn)水口2m范圍內(nèi)的管線宜離地約50mm。最好在進(jìn)水口處加裝金屬軟管。

2.罐前開口封堵

提前進(jìn)水的儲(chǔ)罐的目的是為儲(chǔ)備庫存水，所以進(jìn)水后還需要將罐內(nèi)的水倒至其他罐，罐壁的開口中需要預(yù)留倒水的開口。在底圈罐壁板上共有20個(gè)開孔，可將罐壁抽底油口作為倒水的出水口。考慮到站內(nèi)正式輸油管線在連接完成后即可投入各罐的倒水使用，所以將儲(chǔ)罐進(jìn)、出油管口及抽底油口在封堵時(shí)必須安裝正式的罐前閥門，便于后期連接倒水管線，罐壁上其他除了進(jìn)水口的開口均采用盲板封堵。對于開口較大的攪拌器口，在采用盲板封堵時(shí)必須校核盲板的強(qiáng)度，有條件的可以直接將攪拌器安裝就位。

3.罐內(nèi)用電設(shè)置

在充水前，罐內(nèi)設(shè)立的配電柜可經(jīng)由人孔接入電纜，在充水后，必要時(shí)需要將電纜換接在外側(cè)的配電柜。經(jīng)計(jì)算，選取電纜長度為120m。

4.進(jìn)出罐設(shè)置

因儲(chǔ)罐充水施工人員的進(jìn)出只能翻越罐壁進(jìn)行，罐壁內(nèi)側(cè)有鋼條板平臺(tái)及小掛梯，進(jìn)入內(nèi)架臺(tái)很容易，并且高度應(yīng)保持在2.4m。罐壁外側(cè)則需要增加帶護(hù)圈的長爬梯，掛的位置與掛小掛梯相同，每安裝一圈壁板，增加2.4m長的掛梯。當(dāng)壁板安裝超過五圈板后，下段盤梯即可安裝就位，此時(shí)切短外側(cè)掛梯，將掛梯安裝在盤梯中間平臺(tái)的位置上。加強(qiáng)圈安裝后，相應(yīng)地安裝上段盤梯，使得外側(cè)掛梯可以過加強(qiáng)圈的開口部?？癸L(fēng)圈安裝后將盤梯完善后即可取消外側(cè)掛梯。

5.導(dǎo)向扶正機(jī)構(gòu)

在該工藝充水的時(shí)候，為避免浮頂在充水時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，需要安裝浮頂導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由導(dǎo)軌和導(dǎo)輪組成，導(dǎo)軌采用14號(hào)槽鋼，在罐內(nèi)均勻分布6道軌道，從第1圈環(huán)縫起垂直安裝，每安裝完1圈壁板完善該圈壁板上的軌道。導(dǎo)輪掛在浮頂外邊緣板外側(cè)，導(dǎo)輪的一側(cè)靠在導(dǎo)軌邊，在浮頂升降中如發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)則用倒鏈進(jìn)行復(fù)位，尤其在放水到2m時(shí)，浮頂?shù)姆轿灰_定，保證浮頂歸位，方便后期導(dǎo)向管、量油管的安裝。導(dǎo)軌在放水的過程中逐根拆除，并將焊點(diǎn)打磨平整。

6.防墜物入水設(shè)置

為防止安裝時(shí)物件墜入水中，需要對浮頂與罐壁之間的空隙處加裝擋板，相鄰3塊的擋板用角鋼連接固定，擋板與罐壁間留有約25mm的間隙，在導(dǎo)軌的位置上不安裝擋板(圖2)。

圖2

四、關(guān)鍵點(diǎn)

1.進(jìn)水時(shí)機(jī)及速度要求

按照施工流程，從底板開始鋪設(shè)的第50d可對罐內(nèi)充水，充水最快為25d，此時(shí)每天需進(jìn)水量為4 061.4m3。而兩口深水井供水量之和為2 513m3，所以需40d才可充滿水。

2.儲(chǔ)罐幾何尺寸的控制

從第5圈壁板組裝開始，儲(chǔ)罐內(nèi)已經(jīng)開始進(jìn)水，沒有水的時(shí)候，每圈壁板安裝中的垂直度已有控制。然而在儲(chǔ)罐進(jìn)水后，內(nèi)側(cè)的整體垂直度無法測量，需要依托壁掛小車從罐壁外側(cè)進(jìn)行測量。當(dāng)?shù)诹Ρ诎灏惭b后，罐壁外側(cè)開始安裝加強(qiáng)圈，此時(shí)又造成了外側(cè)無法測量整體垂直度的問題，需要在加強(qiáng)圈安裝前對第六圈壁板的整體垂直度做大量測量，宜每2m測1處，將這些數(shù)據(jù)整理后對偏差較大的部位做標(biāo)記。第六圈壁板后僅有3圈壁板，在內(nèi)外側(cè)均無法測量控制整體垂直度的情況下，需要參考第6圈測量后的數(shù)據(jù)對單圈板的垂直度進(jìn)行調(diào)整，每圈板的單圈垂直度不得大于3mm。

對于圓弧度的控制，第一、從壁板卷弧上嚴(yán)格控制；第二、控制組對中的錯(cuò)邊及間隙；第三、控制立縫焊接的角變形，其中弧度的檢查均用同一個(gè)弧形樣板進(jìn)行檢查。

3.連接浮頂?shù)膾焯輵?yīng)根據(jù)器內(nèi)水位適當(dāng)調(diào)整

在儲(chǔ)罐預(yù)充水中，轉(zhuǎn)動(dòng)浮梯、軌道及頂平臺(tái)均未安裝完成，所以只有依托內(nèi)架臺(tái)搭設(shè)的罐壁內(nèi)側(cè)臨時(shí)斜梯。為保證臨時(shí)斜梯不阻擋浮頂?shù)纳?，要始終保證臨時(shí)斜梯與浮頂之間留有一圈壁板的高度，在缺的這段高度中利用掛梯在臨時(shí)斜梯的中間平臺(tái)與浮頂之間形成活動(dòng)連接。當(dāng)浮頂升至下節(jié)中間平臺(tái)時(shí)，拆除該平臺(tái)及下節(jié)臨時(shí)斜梯，再按前述的方法連接臨時(shí)斜梯與浮頂。當(dāng)水充滿后，所有的架臺(tái)及斜梯均全部拆除，同時(shí)因浮頂臨時(shí)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)固定，還不能進(jìn)行浮梯的安裝，所以在放水時(shí)要進(jìn)入罐內(nèi)必須依托充水時(shí)掛在外側(cè)的長掛梯，按照放水的高度，及時(shí)對長掛梯進(jìn)行延長，直至防水完成。

4.內(nèi)壁打磨

內(nèi)壁打磨按標(biāo)準(zhǔn)要求，罐壁內(nèi)側(cè)要平整、光滑。

5.無損檢測合格率

第1圈環(huán)縫按設(shè)計(jì)要求采用100%的射線檢測，若合格率不能達(dá)到93%，則返修的片數(shù)將超過58張，均會(huì)增大返修及復(fù)探工作量，影響儲(chǔ)罐的進(jìn)水時(shí)間，所以第1圈的焊接合格率必須達(dá)到93%以上，并且一次返修合格率達(dá)到96%以上。

儲(chǔ)罐的無損檢測均在夜間進(jìn)行，在儲(chǔ)罐內(nèi)不斷充水，浮頂及水面會(huì)不斷淹沒焊縫的情況下，焊縫的合格率必須保證，避免出現(xiàn)返修后未能及時(shí)射線檢測就被水淹沒的情況發(fā)生。所以剩余每圈壁板的焊接合格率要達(dá)到90%以上。

五、效果

儲(chǔ)罐預(yù)正裝預(yù)充水施工工藝突破了傳統(tǒng)的做法，將兩種施工工藝結(jié)合在一起，在陜西商業(yè)儲(chǔ)備庫的6#儲(chǔ)罐施工中得到成功應(yīng)用，儲(chǔ)罐底板鋪設(shè)于2010年2月25日開始，4月12日向罐內(nèi)充水，5月25日充水10萬m3，每個(gè)罐的充水沉降試驗(yàn)同方案論證結(jié)果相差均小于5d，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)，項(xiàng)目優(yōu)質(zhì)高效完成。

效益如下：

(1)新工藝增加的成本為25t吊車30個(gè)臺(tái)班、120m電纜、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)制作、施工人員勞務(wù)費(fèi)、二次沉降試水費(fèi)用等，總計(jì)20萬元。

(2)項(xiàng)目管理費(fèi)包括水電辦公費(fèi)、管理人員勞務(wù)費(fèi)、車輛費(fèi)、辦公場地租用費(fèi)、生活補(bǔ)貼等，折算項(xiàng)目組或施工單位成本為3萬元/d·單位。整個(gè)工地與儲(chǔ)罐安裝緊密相關(guān)的甲乙方有11家。

(3)節(jié)約總工期35d。新工藝的應(yīng)用，油庫相關(guān)單位僅項(xiàng)目管理費(fèi)一項(xiàng)的經(jīng)濟(jì)效益為11×35×3-20=1 135萬元。

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[2]李軍.集內(nèi)腳手架法和水浮法之特長的大型儲(chǔ)罐施工新工藝[J].石油工程建設(shè)，1990(5).

[3]張飛孟.外浮頂儲(chǔ)罐工程安裝實(shí)例[J].廣東化工，2009(8).