胡紹輝

中石化第四建設(shè)有限公司 天津 300270

大型鋼制低溫儲(chǔ)罐具有建造周期短、適用地域廣、安全性高、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于LNG 接收站和化工裝置罐區(qū)。近年來(lái)，鋼制低溫儲(chǔ)罐單體容量有逐漸增大的趨勢(shì)。已知單體鋼制全容罐最大為10 萬(wàn)m3，為經(jīng)緯線拱頂結(jié)構(gòu)，由中心環(huán)、96 根徑向梁、11 圈緯向梁和290 塊拱頂板、軌道梁組裝而成。拱頂呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：泵井位置徑向梁加強(qiáng)，拱頂重量大，球面半徑小，拱頂板加厚，且由搭接焊接改為與徑向梁搭架焊接，與承壓環(huán)對(duì)接焊接，將拱頂板作為受力結(jié)構(gòu)。

1 拱頂預(yù)制

10 萬(wàn)m3鋼制低溫儲(chǔ)罐外罐φ70m×47.9m，拱頂φ69.8m×12.333m，拱頂球面半徑56m，總重量約640.85t。拱頂分為24 個(gè)拱頂片和一個(gè)中心環(huán)，其中拱頂大片20 個(gè)，規(guī)格為32m×9.2m；小片4 個(gè)，規(guī)格為32m×7.1m。中心環(huán)由鋼板拼接成型，拱頂梁及軌道梁采用熱軋H 型鋼頂彎預(yù)制成型，拱頂板采用瓜片板式排板下料，在胎具上將H 型鋼和拱頂板組裝成大小拱頂片。

1.1 H型鋼預(yù)制

拱頂H 型鋼有3 種規(guī)格，分別為熱軋HM390×300×10×16、HN400×200×8×13，焊接WH400×400×12×22。H 型鋼采用可調(diào)弧頂彎?rùn)C(jī)進(jìn)行預(yù)制，先對(duì)整根H 型鋼進(jìn)行頂彎，再根據(jù)圖紙對(duì)徑向梁、環(huán)向梁下料，坡口采用火焰切割，切割面的平面度為0.05×板厚，且不大于2mm。軌道梁I28b、I20a 的預(yù)制要求與H 型鋼相同。

其中徑向梁預(yù)制尺寸允許偏差：整體長(zhǎng)度，±1mm；螺距，±1mm；中間距離±2mm；彎曲度，±1mm。環(huán)向梁預(yù)制尺寸允許偏差：整體長(zhǎng)度，±2mm；螺距，±1mm；中間距離，±5mm。

1.2 連接筋板預(yù)制

連接筋板使用等離子切割，螺栓孔只允許正偏差且不能大于1mm，螺栓孔間距偏差為±1mm，螺栓孔及周圍不得有飛邊、毛刺、焊接飛濺物和焊疤等。

1.3 拱頂板預(yù)制

拱頂板290 張，其中環(huán)形頂板24 塊，瓜片頂板264塊，中心頂板2 塊。拱頂板與H 型鋼采用搭接形式，搭接寬度75～125mm；拱頂板與承壓環(huán)采用對(duì)接；拱頂板與拱頂板由外向內(nèi)采用自下而上搭接，搭接長(zhǎng)度不小于60mm；拱頂中心環(huán)梁位置中心頂板間對(duì)接，與瓜片板搭接。其中瓜片頂板預(yù)制尺寸允許偏差：長(zhǎng)度，±2mm；寬度，±2mm；對(duì)角線之差，≤3mm；直線度，≤2mm。環(huán)形頂板預(yù)制尺寸允許偏差：長(zhǎng)度，±2mm；寬度，±2mm；對(duì)角線之差，≤3mm。

1.4 中心環(huán)預(yù)制

（1）中心環(huán)直徑6m，由鋼板切割后，組焊成環(huán)形H型鋼，整體安裝；

（2）按照?qǐng)D紙對(duì)中心梁下料，使用半自動(dòng)切割機(jī)切割，在平臺(tái)上組裝焊接；

（3）組裝完成后進(jìn)行調(diào)校，測(cè)量中心環(huán)的圓度及相關(guān)尺寸，符合圖紙和規(guī)范要求。

2 拱頂組片

拱頂分為24 片，其中大片20 片，規(guī)格為32m×9.2m；小片4 片，規(guī)格為32m×7.1m，在預(yù)制胎（圖1）上組裝。

圖1 拱頂片預(yù)制胎具示意圖

（1）拱頂片先進(jìn)行徑向梁組裝，徑向梁H 型鋼間采用45°斜接；焊接后100%進(jìn)行超聲檢測(cè)，然后安裝環(huán)向梁，從外向中心安裝。

（2）用于拼接徑向梁的H 型鋼不小于6m，最多拼接3 道焊縫，相鄰徑向梁拼接焊縫交錯(cuò)布置且距離大于3m，與環(huán)向梁間距大于1m。拼接H 型鋼采用等強(qiáng)度對(duì)接節(jié)點(diǎn)，對(duì)接焊縫全焊透，并采用小電流、快速焊等方法控制變形。

（3）徑向梁與環(huán)向梁之間使用筋板連接，以2- M16螺栓預(yù)緊連接后再進(jìn)行角焊縫焊接。

（4）考慮拱頂片安裝，預(yù)制的拱頂片鋪設(shè)7 張拱頂板，其中頂板2、頂板3 各三張，頂板4 一張（圖2）。拱頂板鋪設(shè)從拱頂片的大端向中心鋪設(shè)，拱頂板與拱頂板由外向內(nèi)采用自下而上搭接，搭接長(zhǎng)度不小于60mm，剩余拱頂板待拱頂片安裝焊接后鋪設(shè)。拱頂板與梁的搭接長(zhǎng)度允許偏差為0，+5mm。

圖2 預(yù)制片拱頂板鋪設(shè)示意圖

（5）焊接時(shí)，先進(jìn)行拱頂板下表面與徑向梁、環(huán)向梁的仰焊，然后從大端向小端分段對(duì)稱進(jìn)行爬坡焊。焊接順序采用退步斷焊的方法，焊接過(guò)程中焊工均勻分布，防止局部變形。所有焊縫采用分段退步焊，分段距離不小于500mm。拱頂片幾何尺寸允許偏差：寬度，5mm；長(zhǎng)度20mm；對(duì)角線之差10mm。

（6）預(yù)制成型的大小拱頂片檢查合格后，疊放在存放胎上（圖3），并用吊裝鎖具固定，每個(gè)存放胎不超過(guò)5 個(gè)拱頂片。

圖3 大小拱頂片存放示意圖

3 拱頂安裝

拱頂由24 個(gè)拱頂片和1 個(gè)中心環(huán)組成，先在外罐底板上安裝臨時(shí)支撐，包括中心柱、中間立柱和邊柱；然后安裝中心環(huán)，再用260t 履帶吊車對(duì)稱逆時(shí)針安裝拱頂片；拱頂片組焊成整體后，對(duì)剩余拱頂板進(jìn)行鋪設(shè)焊接，最后進(jìn)行拱頂附件、穿套管等安裝。

3.1 臨時(shí)支撐安裝

拱頂臨時(shí)支撐由中心柱、中間柱和邊柱組成，其中中心柱4 根、中間柱24 根、邊柱96 根。中心柱及其支撐安裝在承臺(tái)埋件上，其余臨時(shí)支撐安裝在外罐底板上。

（1）中心柱由4 根φ273mm×8mm 鋼管及型鋼組成框架，焊接在承臺(tái)的埋件上，用8 根φ159 鋼管加固。中心柱上安裝帶有護(hù)籠的直梯，用于作業(yè)人員上下通行；柱頂安裝帶護(hù)欄的安全作業(yè)平臺(tái)，用于拱頂片組裝。

（2）中間柱規(guī)格φ219mm×7mm，與拱頂片一起安裝用于調(diào)節(jié)拱頂拱高。邊柱規(guī)格φ273mm×8mm，數(shù)量96 根，與拱頂徑向梁數(shù)量一致，與外罐底和罐壁焊接連接，保證其穩(wěn)定。

（3）各支柱按圖紙高度安裝后頂部需要復(fù)測(cè)，以確保支柱調(diào)節(jié)到正確的高度。標(biāo)高允差為+/ - 10mm，方位允差為5mm。

3.2 中心環(huán)安裝

在罐內(nèi)使用25t 汽車吊安裝中心環(huán)，中心環(huán)必須與罐底中心同軸，同軸度為不大于10mm，定位后與中心柱進(jìn)行點(diǎn)焊固定。

3.3 拱頂片安裝

24 片拱頂片最大重量為26.766t，最小重量為19.46t。在壁板第三圈安裝后使用260t 履帶吊進(jìn)行安裝，最大吊裝半徑為30m，吊車最大比率87.7%。

（1）在臨時(shí)支柱上對(duì)稱安裝大小拱頂片，拱頂片一側(cè)與中心環(huán)連接，另一側(cè)由邊柱支撐。拱頂片安裝采用4 個(gè)方向?qū)ΨQ吊裝，然后逆時(shí)針安裝，詳見(jiàn)圖4。

圖4 拱頂片安裝示意圖

（2）在拱頂片上設(shè)置4 個(gè)吊點(diǎn)，拱頂片小端設(shè)置2 個(gè)10t 的手動(dòng)葫蘆，用于調(diào)節(jié)拱頂安裝角度。

（3）拱頂片全部安裝后，開始安裝大片和小片之間的環(huán)向梁和剩余的拱頂板，對(duì)稱均勻分布焊工進(jìn)行焊接。拱頂上部的焊接工作完成后，焊接剩余拱頂板的仰焊工作。

（4）網(wǎng)殼曲面成型無(wú)明顯局部凹凸，采用樣板進(jìn)行檢查，要求間隙不大于15mm；節(jié)點(diǎn)周圍的桿件表面無(wú)錘擊造成的明顯凹凸；縱向梁安裝角度允許偏差不超過(guò)±0.01°，總拼完成后網(wǎng)殼曲面形狀幾何尺寸偏差不大于20mm。

（5）在拆除中心柱和中間柱后，檢查環(huán)向梁和縱向梁節(jié)點(diǎn)間距偏差和高度偏差允許值如下：兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的徑向偏差不得超過(guò)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)距離的1‰，且小于5mm；兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的環(huán)向偏差不得超過(guò)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)距離的1/ 300，且小于5mm；網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)高度與設(shè)計(jì)高度偏差不超過(guò)±10mm。

3.4 拱頂下軌道梁安裝

拱頂下軌道梁有兩圈，在拱頂全部焊接完成后，才能進(jìn)行軌道梁安裝工作。

（1）軌道梁用頂彎?rùn)C(jī)進(jìn)行煨彎，在外罐底上每?jī)筛壍懒哼M(jìn)行組對(duì)、焊接；完成后用手拉葫蘆吊裝到軌道梁吊架位置進(jìn)行安裝、焊接；最后組對(duì)焊接每?jī)筛壍懒洪g的焊口。

（2）軌道中心線與安裝基準(zhǔn)線的水平位置偏差不大于3mm；軌道頂面標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高的位置偏差不大于5mm，全過(guò)程內(nèi)高低差不大于10mm。

3.5 拱頂管安裝

拱頂板焊接完畢后、吊頂安裝前，進(jìn)行拱頂管安裝。

（1）采用50m 鋼卷尺在拱頂下確定拱頂管安裝半徑，全站儀確定拱頂管安裝角度。

（2）拱頂管開孔應(yīng)符合表1 要求。

表1 拱頂管開孔允許偏差 mm

（3）所有拱頂管的垂直度允許偏差不得大于管高的1‰，且不大于5mm。

（4）拱頂管補(bǔ)強(qiáng)圈的曲率與罐頂曲率一致。拱頂管法蘭的密封面應(yīng)完好，不得有徑向劃痕，法蘭密封面與拱頂管軸線的垂直度偏差不大于法蘭外徑的1%，且不得大于3mm。

4 吊頂安裝

吊頂有板拼焊吊頂和壓型瓦楞鋁型材吊頂，鋼制低溫儲(chǔ)罐考慮拱頂承載力一般均采用后者。壓型瓦楞鋁型材吊頂采用蜘蛛網(wǎng)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由鋁制H 型鋼組成骨架，在上面鋪設(shè)瓦楞壓型鋁板，使用不銹鋼吊桿與拱頂連接。

4.1 吊桿安裝

與拱頂連接的吊桿共有15 圈，976 根，長(zhǎng)度在3.745～14.6m 之間。吊桿分上下兩部分進(jìn)行安裝，上部分在鋁吊頂安裝前進(jìn)行安裝，下部分在鋁吊頂安裝后安裝。

（1）在地面進(jìn)行上部吊桿之間、吊桿與筋板之間組焊。采用升降車進(jìn)行掛設(shè)安裝，將吊桿連接件與外罐頂部網(wǎng)殼徑向主梁焊接，吊桿自中心向外安裝。

（2）鋁吊頂安裝后，安裝下部分吊桿。下部分吊桿與吊頂連接件安裝時(shí)，將局部加強(qiáng)板同時(shí)安裝，在螺母?jìng)?cè)安裝防松墊圈，并對(duì)螺母點(diǎn)焊固定。

（3）調(diào)整梁系的平整度后，使用花蘭螺栓連接上下兩部分吊桿。

4.2 吊頂骨架安裝

在罐底板上鋪設(shè)木方，用于臨時(shí)支撐吊頂徑向梁與中心環(huán)梁。將中心環(huán)梁的井字梁組裝完畢后，吊頂骨架由中心向外安裝，先安裝徑向梁再安裝環(huán)向梁，梁與梁之間采用筋板及螺栓固定，在螺母?jìng)?cè)安裝防松墊圈，并對(duì)螺母點(diǎn)焊固定。

4.3 壓型鋁板安裝

（1）檢查梁系的平整度，無(wú)異常變形與彎曲方可鋪設(shè)壓型鋁板。從中心環(huán)向外鋪設(shè)壓型鋁板。壓型鋁板采用相互重疊方式鋪設(shè)，重疊部位調(diào)整至間隙最小，貼合緊密。

（2）采用φ6mm 鉚釘在波峰、波谷重疊位置進(jìn)行錨固，并用抽芯鉚釘將壓型鋁板與梁翼緣板進(jìn)行鉚接，最大鉚釘間距為150mm。

（3）在吊桿與吊頂連接處切制方孔，此處的壓型鋁板與吊點(diǎn)處的局部加強(qiáng)板鉚接，至少保證有8 個(gè)鉚釘與局部加強(qiáng)板鉚接。

（4）所有吊桿與吊頂連接處采用低溫膠粘接無(wú)紡玻璃布，直至壓型鋁板波峰處被遮擋；吊頂最外圈壓型鋁板邊緣處采用低溫膠粘接無(wú)紡玻璃布遮擋。

4.4 加強(qiáng)套筒開孔

（1）所有貫穿吊頂?shù)拈_孔加強(qiáng)套管，根據(jù)圖紙方位與半徑定位。將加強(qiáng)套筒安放到吊頂開孔處，加強(qiáng)套筒的加強(qiáng)圈與壓型鋁板波峰接觸處采用抽芯鉚釘鉚接，鉚接鉚釘間距小于100mm。

（2）加強(qiáng)套筒與梁相碰時(shí)，可局部切割加強(qiáng)套筒的下緣以避開碰撞。

5 氣吹升頂

拱頂及拱頂附件、吊頂安裝后，作為一個(gè)整體，在臨時(shí)大門處使用鼓風(fēng)機(jī)向外罐內(nèi)鼓風(fēng)，利用壓強(qiáng)差將上述整體氣吹升頂?shù)皆O(shè)計(jì)位置（圖5），焊接固定。氣升頂有四個(gè)系統(tǒng)，即平衡系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、鼓風(fēng)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)，其中密封系統(tǒng)及頂升后臨時(shí)固定與傳統(tǒng)氣升頂有很大改變。

圖5 拱頂氣吹升頂示意圖

5.1 平衡系統(tǒng)

平衡系統(tǒng)是利用鋼絲繩的張力來(lái)控制氣升過(guò)程中拱頂傾斜角度和水平角度的裝置，由鋼絲繩、T 型支架、雙導(dǎo)向滑輪、錨固吊耳、花籃螺栓和鋼絲繩夾等組成，共24 套。鋼絲繩由承壓環(huán)T 型支架垂直向下，穿過(guò)拱頂臨時(shí)密封板到施工單軌固定的雙導(dǎo)向滑輪，再到180°對(duì)稱施工單軌固定雙導(dǎo)向滑輪；鋼絲繩一端固定在承壓環(huán)焊接的吊耳上，另一頭固定在罐壁上靠近大角縫位置焊接的吊耳上；在承壓環(huán)頂部0°和90°鋼絲繩和吊耳之間設(shè)置兩個(gè)拉力計(jì)，調(diào)整花籃螺栓使鋼絲繩張拉力在9070N 左右。

（1）T 型支架焊接在承壓環(huán)上，通過(guò)吊耳固定鋼絲繩一端，另一端通過(guò)吊耳固定在罐壁底部。

（2）拱頂不平衡主要由自泵井徑向及環(huán)向加強(qiáng)梁，拱頂及吊頂?shù)慕庸芴坠懿贾貌痪鶆驅(qū)е隆Ｒ?°方向?yàn)閄 軸正方向，90°為Y 軸正方向，通過(guò)不均勻物體的重量和半徑，計(jì)算不均勻力矩，在拱頂及吊頂上合理放置重物來(lái)抵消不均勻重量?？紤]拱頂及吊頂局部載荷不能過(guò)重，配重設(shè)置應(yīng)點(diǎn)多、單體重量輕，使力矩接近零。大型鋼制低溫儲(chǔ)罐配重達(dá)30.88t，平衡力矩X=- 21.8299,Y=72.0737，配重效果較好。

5.2 密封系統(tǒng)

受大型鋼制低溫儲(chǔ)罐拱頂板與承壓環(huán)對(duì)接焊接形式制約，在氣頂升后才能安裝拱頂邊緣板，拱頂板和和罐壁之間約1110mm 的距離無(wú)密封。與傳統(tǒng)氣升頂密封系統(tǒng)不同，大型鋼制低溫儲(chǔ)罐增加2 塊臨時(shí)密封板，通過(guò)螺栓、龍門板與拱頂板和拱頂徑向梁固定，并用I14 工字鋼在靠近罐壁側(cè)進(jìn)行加強(qiáng)，防止氣升頂過(guò)程中被吹翻。

為保證拱頂氣吹期間的罐體嚴(yán)密性，采用密封裝置進(jìn)行拱頂與外罐壁間的密封。密封裝置包括通孔方鐵、圓柱銷、一次密封（鍍鋅鐵皮）、二次密封（鋁箔纖維布）和壓條等。

5.3 鼓風(fēng)系統(tǒng)

在臨時(shí)門洞位置布置3 臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)向罐內(nèi)鼓風(fēng)，利用壓強(qiáng)差將拱頂氣吹到設(shè)計(jì)位置。鼓風(fēng)系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)、電源、門洞封板和進(jìn)罐通道等。

5.3.1 風(fēng)壓計(jì)算

只要拱頂受到的空氣浮力大于它的自重，拱頂便可上升，所以理想狀態(tài)下拱頂氣吹的風(fēng)壓與大氣壓的差值為拱頂自重與罐內(nèi)空間水平橫截面積之比。但實(shí)際中由于存在風(fēng)量損失、拱頂密封裝置與外罐壁之間摩擦力等因素的影響，頂升壓力的計(jì)算必須考慮附加系數(shù)，其計(jì)算公式見(jiàn)式（1）。

式中：P升——頂升風(fēng)壓，Pa；

P0——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，Pa；

P平——靜平風(fēng)壓，Pa；

P附——附加風(fēng)壓，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)確定P附=0.04P平。

5.3.2 風(fēng)量計(jì)算

風(fēng)量是指在拱頂氣升到安裝位置，罐體內(nèi)充滿使罐體頂升、具有一定壓力氣體的風(fēng)量?？紤]到漏風(fēng)損失，需對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行修正。根據(jù)氣體方程，溫度一定的情況下壓力與體積的乘積等于恒量，則有式（2）和式（3）。

式中：Q——進(jìn)風(fēng)量，m3；

V——頂升后儲(chǔ)罐內(nèi)總?cè)莘e，m3；

V0——頂升前拱頂內(nèi)的初始容積，m3。

考慮到頂升過(guò)程中的風(fēng)量損失，計(jì)算進(jìn)風(fēng)量時(shí)需要加上一個(gè)調(diào)整系數(shù)K，則，風(fēng)量的計(jì)算式見(jiàn)式（4）。

5.3.3 風(fēng)機(jī)選型

拱頂整體及配重的總重量為829t，依據(jù)上述風(fēng)壓和風(fēng)量計(jì)算確定風(fēng)機(jī)型號(hào)。施工要求拱頂氣升速率為200～250mm/ min，這就規(guī)定了進(jìn)風(fēng)速率和完成頂升行程需要的總時(shí)間。由這些參數(shù)即可確定風(fēng)機(jī)的參數(shù)，從而對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行選型。

拱頂氣升頂?shù)臍鈮海篜＝P平＋P附＝（1+0.04）×P平＝1.04 ×829000kg/ [π ×(35m)2]＝224.028kg/ m2＝224.028×9.8Pa＝2195.5Pa＝219mm（水柱）

風(fēng)機(jī)風(fēng)量：V＝πD2H1/ 4+V拱＝πD2H1/ 4+1/ 3×π (3D/ 2- h)×h2＝π×702×36.5/ 4+1/ 3×π×（3×70/ 2- 12.271）×12.2712＝140468+14621＝155089m3

V0＝πD2（H1- H2）/ 4+V拱＝πD2（H1- H2）/ 4×π(3D/ 2- h) ×h2＝π ×702×3.1/ 4+1/ 3 ×π ×（3 ×70/ 2- 12.271）×12.2712＝11930+14621＝26551m3

Q＝K（P升V－P0V0）/ P0＝1.35×[（2195+101325）×155089－101325×26551]/ 101325＝178062m3

式中：D——拱頂直徑，取值35m；

H1——罐體壁板高度，取值36.5m；

H2——為頂升位移，取值33.4m；

H——拱頂?shù)母叨?，取?2.271m。考慮35%的空氣泄漏量，因此K 取值為1.35。

依據(jù)計(jì)算結(jié)果，以靜壓為2195.5Pa、風(fēng)量為59353m3/ h 作為選擇風(fēng)機(jī)的參數(shù)，取2 臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)工作。每個(gè)鼓風(fēng)機(jī)均配有上游以及下游閥門，另外再準(zhǔn)備1 臺(tái)風(fēng)機(jī)作為備用風(fēng)機(jī)，3 臺(tái)風(fēng)機(jī)以柴油發(fā)電機(jī)作為主供電源，同時(shí)接入現(xiàn)場(chǎng)施工用電網(wǎng)。如柴油發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)將會(huì)立即啟動(dòng)并切換至市電電源，避免因發(fā)電機(jī)故障而影響氣頂升工作。

5.4 測(cè)量系統(tǒng)

進(jìn)行罐內(nèi)空氣壓力測(cè)量和拱頂上升過(guò)程中速度及不平衡度測(cè)量。

（1）罐內(nèi)空氣壓力采用U 型管壓力計(jì)進(jìn)行測(cè)量，U型管壓力計(jì)至少可以讀出500mm 水壓，設(shè)置2 套，一套在風(fēng)機(jī)附近，另一套在拱頂承壓環(huán)指揮臺(tái)附近。壓力計(jì)一端與罐內(nèi)相通，另一端與罐外大氣相通，用透明塑料管制作U 型管，并固定在有刻度標(biāo)記的木板上。

（2）在對(duì)稱4 個(gè)角度設(shè)置50m 卷尺，用于測(cè)量拱頂上升數(shù)據(jù)。一端固定在拱頂上表面，另一端搭在承壓環(huán)斜板上，每隔3min 進(jìn)行一次讀數(shù)，通過(guò)公式轉(zhuǎn)換，計(jì)算拱頂上升高度、速度和拱頂傾斜，拱頂上升過(guò)程中傾斜小于200mm。

5.5 氣升頂

選擇晴朗風(fēng)小的天氣進(jìn)行氣升頂，各崗位人員分工明確，再次確認(rèn)各崗位正常后開始鼓風(fēng)升頂。

（1）啟動(dòng)3 臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，開啟第1 臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)道閘保持小風(fēng)量，保證罐內(nèi)壓力小于219mm H2O,其余2 臺(tái)風(fēng)機(jī)待命。密封檢查組進(jìn)入罐內(nèi)檢查，主要檢查一、二次密封狀態(tài)。

（2）密封檢查合格后，開啟第2 臺(tái)風(fēng)機(jī)，第三臺(tái)風(fēng)機(jī)待命；控制拱頂上升速度250～300mm/ min，拱頂上升超過(guò)2m 后，罐內(nèi)檢查人員撤離；第一、二臺(tái)風(fēng)機(jī)繼續(xù)鼓風(fēng)，直至拱頂?shù)竭_(dá)安裝位置。氣頂升開始和最后1m，控制拱頂上升速度在100mm/ min 內(nèi)。

（3）拱頂升至距承壓環(huán)0.2m 時(shí)，開始調(diào)整拱頂方位，利用倒鏈、千斤頂使拱頂與承壓環(huán)標(biāo)記方位向重合，繼續(xù)升頂至設(shè)計(jì)位置，組對(duì)人員迅速用楔子將拱頂梁與承壓環(huán)固定。

（4）拱頂徑向梁與承壓環(huán)組對(duì)完成后，焊工進(jìn)行拱頂梁及與承壓環(huán)焊接，吊掛支架與拱頂徑向梁、承壓環(huán)焊接。

（5）焊接工作全部完成后，依次關(guān)閉風(fēng)機(jī)，緩慢打開放空口，檢測(cè)拱頂有無(wú)變化。

6 拱頂固定

儲(chǔ)罐拱頂及配重總質(zhì)量829t，設(shè)計(jì)拱頂與承壓環(huán)固定裝置吊掛架，使用HW200mm×200mm×8mm×12mm 型鋼改制。單臺(tái)罐吊掛架96 個(gè)，每個(gè)徑向梁焊接一個(gè)，吊掛架與水平面角度θ=37.614°。H 型鋼材質(zhì)為Q235B，焊材型號(hào)E43，結(jié)構(gòu)及受力形式見(jiàn)圖6。

圖6 吊掛架結(jié)構(gòu)及受力分析圖

6.1 吊架載荷的計(jì)算

固定載荷Sqk=829t，拱頂施工載荷F=10t，按可變載荷控制進(jìn)行組合，則總載荷：Q總=1.2Sqk+1.4F=1.2×829+1.4×10=1008.8t。

考慮氣頂升可能存在波動(dòng)或震動(dòng)，取動(dòng)力系數(shù)K=1.2，則總體載荷為Q動(dòng)=1.2Q總=1.2×1008.8=1210.56t。

拱頂共設(shè)置96 個(gè)吊掛架，則每個(gè)吊掛架所受載荷為：Q’=Q動(dòng)÷96=1210.56÷96=12.61t。

6.2 主受力鋼板A- A 截面積強(qiáng)度核算

鋼板Q235B，鋼板厚度δ=8mm，則截面積SA-A=250×8=2000mm2。

可見(jiàn)，主受力鋼板A- A 截面積強(qiáng)度滿足要求。

6.3 焊縫強(qiáng)度核算

鋼板Q235B，鋼板厚度δ=8mm，焊角高度hf=8mm，焊縫長(zhǎng)度lW=250+80×2=410mm。

對(duì)于正面角焊縫（作用力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向），其強(qiáng)度計(jì)算見(jiàn)式

可見(jiàn)，焊縫強(qiáng)度滿足要求。

7 結(jié)論

拱頂安裝是鋼制低溫儲(chǔ)罐施工重要工序，氣頂升更是拱頂安裝的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，是低溫儲(chǔ)罐由外罐轉(zhuǎn)向內(nèi)罐施工的標(biāo)志。大型鋼制低溫儲(chǔ)罐突破原有拱頂安裝技術(shù)，在氣升頂密封系統(tǒng)中設(shè)計(jì)臨時(shí)密封板，實(shí)現(xiàn)從外罐氣升頂，并設(shè)計(jì)拱頂臨時(shí)固定吊掛架。遼寧寶來(lái)項(xiàng)目第一臺(tái)10 萬(wàn)m3鋼制低溫儲(chǔ)罐于2019 年7 月26 日氣升頂，水柱壓力219mm，歷時(shí)115min 升頂?shù)皆O(shè)計(jì)位置。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和石油天然氣市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，民營(yíng)資本開始進(jìn)入市場(chǎng)，鋼制低溫儲(chǔ)罐建造周期短、適用地域廣、安全性高、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)會(huì)受到越來(lái)越多資本的青睞，市場(chǎng)前景廣闊。例如在不到一年的時(shí)間內(nèi)，遼寧寶來(lái)項(xiàng)目使用同樣的技術(shù)氣吹升頂5 臺(tái)鋼低溫儲(chǔ)罐。因此，有必要總結(jié)寶貴的理論數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為華星項(xiàng)目等在建或準(zhǔn)備再建鋼制低溫儲(chǔ)掛拱頂安裝及氣升頂提供寶貴借鑒。