液压顶升法在新加坡储罐工程中应用技术.pdf

工程技术 I EC T e c h n o L o g y 夏吉龙迟焕娟 中国石油天然气第七建设公司 山东青岛2 6 6 0 6 1 摘要通过新加 坡 UT储罐现场施工为例 ， 介绍 采用 自动化程度较高液压顶升装置 和罐 壁 自动焊结合 ， 进行大型 储罐倒 装法施工的工艺， 该工艺首次在新加坡大型储罐工程应用一次成功， 取得了良 好的经济效益和社会效益， 为在国际 大型储罐施 工提供借鉴 。 关键词新加坡uT储罐液压顶升大型储罐倒装法自动焊 中图分类号 T E 9 6 9 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 9 3 2 3 2 0 1 1 0 4 0 0 5 7 0 3 1前言 钢制储罐罐壁的安装形式一般为正装法和倒装法两种类 型， 对于 2 0 0 0 0 m 以上的储罐， 一般采用正装法施工。相反则采 用倒装法施工。 所谓的倒装法 ， 即施工时按从罐顶到罐底的顺序 进行罐壁组装。由于采用倒装法施工时， 减少高空作业 ， 安全系 数大，安装所用时间短。尤其采用 自动化程度较高液压顶升装 置， 使储罐罐壁倒装法工艺得到了很大的提高， 在新加坡施工安 全、 质量方面要求非常严格， 中油七公司成功地把液压顶升法应 用在新加坡储罐工程 中。 2工程概况及设计参数 采用 该工艺方法在新 加坡 UT储罐工程 中 ，共施工 了 1 4台 储罐包括 8台 5 0 0 0 m 和 6台 2 0 0 0 0 m。 内浮顶油罐 ， 储罐设计 结 构为 单盘 内浮 顶立式结 构 ， 共 9圈罐 壁 ， 每圈罐 壁 由 1 2块壁 板 组成 ， 加上罐底板和顶部 1圈包边角钢， 总重量为 4 0 0 0 0 0 k g ， 罐 底和内浮顶单盘的焊接接头形式为搭接 ，罐壁板接头形式为对 接， 施工方法采取液压顶升组装罐壁， 焊接工艺为 自动焊及手工 焊相结合 。其 中 2 0 0 0 0 m 内浮顶油罐设计参数如表 1 所示 。 3液压顶升法工艺原理及工艺流程 液压顶升法工 艺原理采用液压顶升 装置从上往下提升钢 质 表 1浮顶油罐设计参数 誊 痒 号 薯 鼍 | l l j 曩 置 鲁 秣 甏 强 霉 i 鼍 强 毪 设 参 l毫 文 毫 琵 4 薯 | ＼ l 1 公称容积 2 0 0 0 0 m j 2黉 ； 警 毪 誊 薯 强 i 薯 鸯 毒 毫 誊 | 薯 曩 | 囊 | 毪 o ￡ i l } l | | j 3 罐体高度 2 2 0 0 0 mm 萋 l 4薯 警 i 毫 l l l l {瑟 魂 痕 l 薯 鼍 薯 蚤 | E 馥 囊 l | 琵 t 5 设计压力 常压 8 霉 l l 设诗 温 霞罄 t 警 蠹 蠹 蕾 毒 强 鼙 l 蠢 c| 鼍 萋 I l l l l 9 容器类别 I 类 甏 、 Q、 Q 臻 l 镰 桶 粥 或 鼍 l 羹 薯 誊 餮 率 盘 肉 译 砸 l立 文 l l i l 储罐罐壁， 液压顶升装置系统设备主要由液压缸、 顶升臂、 液压 泵站、 控制台及胀圈等组成。 利用均布在储罐内侧带有顶升臂的 液压缸， 顶升与臂板下部临时用紧固定的胀圈， 使安装完的罐顶 和第一圈壁板随胀圈一起上升到预定高度， 组焊第二圈壁板， 然 后将胀圈松开 ， 降至第二圈壁板下部并胀紧、 固定， 顶升至预定 位置， 如此反复至最后一圈壁板组焊完。施工工艺流程 ， 以液压 顶升倒装 2 0 0 0 0 m 内浮顶油罐为例， 施工艺流程如图 1 所示。 4施工前准备 施工前 ， 根据罐内径制作支撑背杠， 以及准备千斤顶等罐体 提升时所必需的手段用料及工器具等。 环形背杠制作， 在施工前 根据施工图纸中罐体内径的大小，用型号合适的槽钢单支滚压 或双支滚压后对扣焊接进行预制。安装 中对罐壁起到支撑向上 提起的作用。 罐内组装操作平台的制作， 在罐内侧组对焊接的操 作平台结构形式如图 2所示。用的 7 5角钢做三脚架 ，然后在 罐内均匀布置 ， 将钢跳板并排布置绑扎在三脚架上 ， 在立柱上用 安全绳依次连接作为护腰即可。 5液压顶升法工艺及操作要点 5 ． 1用液压顶升进行储罐组装程序如下 在储罐组装前按照正常的程序安装罐底板。待罐底板安装 结束后， 从顶圈罐壁板向下逐圈进行安装。 罐内浮顶等罐附件应 与顶圈罐壁同时安装， 为方便吊装作业 ， 提高作业安全性， 应在 罐体的第二圈板安装前完成内浮顶 ，然后继续其他圈壁板的安 装， 罐壁的支架等附件应在罐壁的安装过程中同步完成。 先安装 顶圈罐壁板， 依次调整每条焊缝间隙、 错边量 ， 安装反变形弧板， 并在焊缝的两端进行点焊， 然后在焊缝的背面安装铜垫板， 焊接 纵缝。 在一 圈壁板 的纵缝焊接并处理完成后 ， 在其外侧用吊车吊 装围下圈壁板。除留一道纵缝作封 口焊缝用倒链进行连接外， 其 余焊缝全部用卡具连接， 并用销子调整出较为合适的间隙。 然后 用液压提升装置提升内部的罐壁板到合适的位置 ，调整纵缝的 石 油 化 工 建 设 2 0 1 1 ．0 4 l 57 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m EC T e c h n o lo g yl 工程技术 基础 验收 中幅板 铺 设 边板 铺设 边板外 3 0 0 ra m焊接 中幅 板焊接 P TVT P T R T T V 9放线 第 九 圈壁 板组装 V 9 焊接 J 三度榆杏 墨 里矍 塑鳖 第 九 圈壁 板顶 升 项升装 置就位 H8 l 组焊盘梯三角架 浮 项 台架搭 设 堡 堡 堡塑 堡 浮 项板 断续 焊焊 浮顶 附件组焊 旋转浮梯预制 台架与罐壁连接 船 舱 吊装 船舱组对焊接 浮项全部焊接 浮 项 立柱安装 拆除 台架 排 水管组焊 刮腊机构、软密封安装 组焊加 强 圈 上段盘 梯 吊装 下 段盘 梯 吊装 墨 墅 壁 堡塑 叁 第七 圈壁 板 项升 H6 垂 直 度 焊 接J＼⋯ 苎 蜜 壁 堡塑 薹 第六圈壁板项升 组焊 盘梯 三角架 H5 垂 直 度 焊 接J ＼⋯ 苤四鱼壁堡塑堑 第五圈壁 板顶升 组焊盘梯三角架 H 4 垂 直 度 焊 接J＼ 苎 三堕 壁 堑塑 茎 第 四圈壁 板项升 组焊盘梯三角架 H3 垂 直 度 焊 接J＼⋯ 苎三国星堡塑蓥 第 三 圈壁 板顶升 组焊 盘梯 三角架 蒜H 2 垂 直 度 焊 接J＼⋯ 苤鬯壁堡堑薹 第 二圈壁板 项升 组焊盘梯三角架 H1 垂 直 度 焊 接J ＼⋯ 组焊盘梯三角架 项升装置撇出罐外 罐板 和边板 焊接 边板和 边板 焊接 边板和中幅板焊接 罐体剩余附件组焊 图 1液压顶升倒装工艺流程 图 间隙及错变量等至满足要求， 焊接纵缝， 然后调整环缝进行自动 焊焊接， 完后拆除卡具 ， 处理焊缝并磨除焊疤， 进行无损检测， 不 合格的及时进行返修。 然后重复上述工序， 逐圈完成各圈壁板的 安装 。 5 ． 2罐底组装 基础验收合格后 ， 根据罐底板排版图确定放线半径， 根据实 际放线半径 ， 铺 设边缘板 ， 进行 整体间隙检查调整 。边 缘板对缝 焊接前， 为防止焊后角变形 ， 每道焊缝加两组反变形板。中幅板 铺设 ，在边缘板铺放完后根据罐底排板图由中心向边缘铺设大 板。铺设整体检查配置、 组装情况， 并按焊接顺序进行焊接。 5 8 I 石 油 化 工 建 设 2 0 1 1 ．0 4 安装收 尾 充水试 验 防腐 P TV T 盯V T P r rVT 5 ． 3顶层第九圈罐壁及顶部附 件安装的安装 壁板组装前，在底板上放 出罐体内圆周线，并沿圆周线 点焊内挡板，安装壁板斜撑及 壁板垫块。在罐底及罐壁之间 每隔 l m 垫一个槽钢垫块 ， 以 便于 下 口水平 的控 制及 电焊 把 线的进 出、 焊接 时烟气 的排放 。 顶 圈壁板调 节支 撑形 式如 图 3 所示 。壁板之 间用立缝夹 具连 接 ， 整圈壁板就 位后 ， 用壁 板斜 撑 、 立缝夹具调 整罐壁垂 直度 、 椭 圆度 、上 口水平 度及罐壁 半 径等尺寸如图4所示，合格后 进行立缝焊接。顶部包边角钢 的安装应将预制合格的角钢逐 根就位安装，整体调整其椭圆 度合格后， 进行焊接。 5 ． 4液压顶升系统设备安装 液压 顶升系统 设备主要 由 液压 缸 、 顶升 臂 、 液 压泵 站 、 控 制台及胀圈等组成。液压顶升 系统 设 备 布 置 如 图 5所 示 。 2 0 0 0 0 m 罐的单台提升重量约 为 4 0 0 t ，按单缸最大承载力为 2 0 0 k N设计 ，且相邻提升 位置 距离不超过 5 m， 选用 YG型冶 金标准油缸 2 4条 ， 其缸 套直径 为1 2 5 mm， 柱 塞 直 径 为 9 0 ram， 最大推力为 1 9 6 k N。为 保证液压缸的稳定性 ，将其底 座固定于罐 底板上后 ，设 2根 钢管对缸套进 行斜支 撑 ，液压 缸在罐壁内侧沿同一圆周均匀 布置 。顶 升 臂 采用 62 0 ram 钢板制作， 每条液压缸设 2只顶升臂， 靠金属轴悬挂在液压缸两 侧。 为防止顶升过程中液压缸前倾 ， 在罐壁与液压缸之间设支撑 板， 支撑板是由钢板切成的矩形板 ， 一侧顶在罐壁上 ， 另一侧用 两根型钢与顶升臂相接， 液压泵站主要 由2台高压柱塞泵、 油箱 及管路、 阀件等组成， 油箱内装机械油。 起升时， 高压柱塞泵驱动 机械油将带有顶升臂的液压缸柱塞杆顶到预定高度，然后停泵 或泵打回流， 整个顶升过程由控制台控制。 在罐壁内侧沿圆周安 装数段胀圈， 每段胀圈由 2根 [ 2 2槽钢冷弯成所需曲率， 对扣焊 接而成， 各段胀圈相互间通过螺旋千斤顶相联。顶升前， 在胀圈 上边缘把承重挡板按一定间隔焊在罐壁内侧 ，胀圈的作用是通 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 安 全绳 图 2罐 内操作平 台结构形式 图 3顶 圈壁板调 节支撑形 式图 图 4焊缝调 整示意图 过 千斤 顶保 证罐壁的 圆度 ， 承担被 顶升罐体 的重量 。 5 ． 5工艺方 法及操作要点 顶层第八圈至其第一圈罐壁安装利用均布在储罐内侧带有 顶升臂的液压缸， 顶升与臂板下部临时用紧固定的胀圈， 使安装 完的罐顶和第九圈壁板随胀圈一起上升到预定高度，组焊第八 圈壁板， 然后将胀圈松开， 降至第八圈壁板下部并胀紧、 固定， 顶 升至预定位置 ， 如此反复至最后第一圈壁板组焊完 。 上圈壁板的 安装 按照排板图将下圈壁板吊放到位， 将壁板之间的立缝调整 好后 ， 留一道 活 口， 其余立缝 可 以进行 定位焊 ， 活 口处用 2台 5 t 手动倒链封 口。立缝焊完后 ， 在壁 板外侧顶 部沿 圆周 每隔 l m 设 置一个挡板， 作为组对环缝用。液压顶升设备使用 提升前应对 背杠及罐壁挡板等焊接进行检查确认无误后， 准备提升壁板。 需 要注意 的是在每 一圈安装背杠 时要 严格的控制每节 背杠之间的 间距。利用液压提升柱使罐体提升到位， 逐渐将活口收紧， 使上 圈板 的下端 紧贴下圈板上 圆周 的挡板 ，下 圈板 的下端紧贴罐底 内挡板， 局部不到位的地方用刀形板和方销子调整。 横缝间隙通 过加减 丝调 整 ， 合格后 进行定位焊 。横缝 组对 后 ， 活 口处割去多 余的壁板， 打磨出坡口， 待组对调整好后再进行点焊， 焊前应在 活 口立缝 内侧均匀 的设置 4 ～5块 弧板 ， 以控制焊接 变形 。各 圈 图 6罐壁施工 网 ＼ 幽 ／ 图5液压顶升系统设备布置图 壁板均按上述方法施工如 图 6所示 。 6结论 在新加坡 UT储罐工程中， 4个月共完成 1 4台储罐壁板安 装。其中2 0天完成单台 2 0 0 0 0 m 储罐共 9圈 1 0 8张壁板安装， l O d完成单台 5 0 0 0 m 储罐共 9圈 7 2张壁板安装。由于施工作 业面低， 辅助工作量少， 罐体技术指标容易控制 ， 罐主体施工与 浮顶施工可以同时进行， 从而大大提高了施工速度。 特别是罐体 焊接采用埋弧自动焊与二氧化碳气体保护焊相结合的焊接工 艺，确保了焊缝内部质量及外部的成型美观，焊缝一次合格率 9 7 ％。吊装作业方便的特点， 从而便于更好地进行质量控制和技 术指导，各圈壁板的安装质量都得到了现场总包单位及监理公 司的好评， 为公司赢得了良好的信誉。 实践证明， 液压顶升法用于储罐壁板安装在质量、 进度、 安 全方面上效果非常明显， 效益显著。 尤其在大型储罐群中应用效 果更明显。 设备、 工装、 卡具通用率高。 作业面高度为每带板的宽 度 ， 因此不需要大型 的吊装机械 。各种工装 、 卡具可重复使用且 需求量只是正装罐的 1 ／ 4 。采用液压顶升完成一圈壁板提升仅 需 1 名液压操作工、 1 名电焊工、 4名铆工 ， 约 8 0 rai n ， 而且罐壁提 升过程中除液压操作工以外， 其他人只需监督液压装置的工作状 况 即可。减少了施工人员的劳动强度 ， 安装无需搭设脚手架 ， 工效 比正装法施工提高了 3 0 ％。在地面上设置的工作平台减少了高空 作业的安全隐患， 对员工的作业难度及施工风险大为降低， 消减 了大量的风险因素。给施工创造了良好的安全作业环境。 参考文献 1新加坡 uT储罐施工技术文件． 收稿 日期 2 0 1 1 0 1 2 8 石 油 化 工 建 设 2 0 1 1 ． 0 4 l 5 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m