大型储罐倒装法施工安全技术研究与应用

李志飞，刘 辉，周晓琛

(1.CPE新疆石油工程建设有限责任公司 压力容器厂，新疆 克拉玛依 834000；2.兰州石化质量监督站，甘肃 兰州 730000)

大型储罐倒装法施工安全技术研究与应用

李志飞1，刘 辉1，周晓琛2

(1.CPE新疆石油工程建设有限责任公司 压力容器厂，新疆 克拉玛依 834000；2.兰州石化质量监督站，甘肃 兰州 730000)

大型储罐倒装法施工工艺作为新兴的大型浮顶储罐施工工艺，施工优势明显，存在的主要风险是顶升时罐体倾斜。在某工程中通过重新设计液压顶升装置并计算分析承载力，限制其施工载荷来最大限度地使罐体在顶升过程中保持平稳，保障施工过程的安全质量。现场达到了标准化、制度化、规范化的安全施工。

大型储罐；倒装法；罐体倾斜

0 前言

大型储罐倒装法施工工艺作为新兴的大型浮顶储罐施工工艺，施工优势明显：减少了大量的高空作业量、人员操作方便、施工效率高、施工质量易于控制、安全性高。国家某原油商业储备库工程6×10万m3储罐建设，储罐为双盘式浮顶油罐，100 000 m3储罐罐壁内径φ 80 000 mm，罐壁高度21800mm，罐壁板共9圈，厚度由上至下依次为12mm、12 mm、12 mm、12 mm、15 mm、19 mm、22 mm、27 mm、32 mm。最顶层两圈罐壁材质是Q235-B，下一圈罐壁材质是Q345R，其他壁板的材质是08MnNiVR或12MnNiVR；壁板单圈宽度有2380mm和2420 mm两种。罐壁板总质量780 t，罐底质量492 t，浮顶质量495t。罐体安装有两道抗风圈、两道加强圈。储存介质为原油，设计压力为常压。对100 000 m3罐倒装工艺安装技术安全方面进行了研究，并指导现场安全施工。

1 大型储罐倒装法施工工艺安全风险分析

1.1 大型储罐倒装法施工工艺流程

大型储罐倒装法施工工艺采用倒装法组装壁板，液压缸作为提升工具，从最顶层壁板开始依次逐层提升，并随壁板的提升安装各层附件(抗风圈、加强圈、包边角钢等)。

(1)最顶层(第九圈)罐壁组装。

a.在已组装好的罐壁垫块、限位板内组装第九圈壁板。

b.罐壁板围板按排版图，从两个沿罐圆周相差180°的点开始围板，在两侧收两个搭口，边围板边组对立焊缝，并打紧下部紧固销，在两个搭口处切除多余板料，然后进行搭口立缝组对焊接。

c.第九圈壁板上划线。包边角钢、第一道抗风圈的划线，三角架划线可用立焊缝作定位起点。

(2)围第八圈板。

a.按排版图从两个沿罐圆周相差180°的点开始围板，在两侧收两个搭口，最后在两个搭口处各用两个5t倒链收紧，然后进行立缝焊接，搭口不焊。

b.第八圈罐壁板上划线(抗风圈、三脚架、定方位)。

(3)提升第九圈板。

a.提升前，每个液压缸单个调试；整体联接后，仔细检查，保证每个接头连接牢固。

b.开启液压提升系统，提升第九圈壁板；先提升大约200 mm，检查提升的同步情况和挡板焊缝、液压缸泄漏情况，确认无误后方可继续提升，提升到使第九圈壁板与第八圈壁板正好处于对接位置。提升时，由于罐直径大，为保证及时发现提升设备可能发生的异常情况，罐内沿一周安排6～8人巡视。

c.提升到位后，调整单个液压缸以保证对口间隙为0～2 mm，两个搭口用倒链收紧。用锲铁销紧，使罐内壁收紧在罐内限位挡板上。

d.分四组组对环焊缝，到两搭口处两两会合，点焊方向与罐壁销紧方向相同，组对工具用撬棍、直棍、千斤顶等。点焊点长度40 mm、间距300 mm。最后切除搭接部分，组对并焊接搭口。用带磁轮的半自动切割机切割壁板搭口余料。

e.第八圈壁板立缝焊接，第九圈与第八圈壁板之间的环缝组对、焊接。环缝组对示意如图1所示。

图1 环缝组对方向示意

f.提升完毕，液压缸回落，胀圈落下，拆除挡板并焊在第八圈壁板对应位置上，做好提升第八圈的准备。罐内焊缝、焊疤打磨平。

(4)安装第九圈板上的附件。

第九圈壁板上的附件自上至下依次为：包边角钢、第一道抗风圈，安装高度在4 m以上。安装时，在罐壁周围布置组对平台小车进行安装。

(5)后续工序与上述相似，重复围板、提升操作，需注意的是：

a.第二道抗风圈支撑三角架、第二道抗风圈组对焊接，应在第八圈板提起、第六圈板围上后进行组装。将加强圈支撑三角架按图纸位置焊于加强圈腹板上。利用抗风圈三角架做吊耳挂倒链安装加强圈。施工时从中向两面同时施工。

b.第一道加强圈安装应在第七圈壁板提起、第五圈壁板围上后进行。

(6)胀圈、液压缸拆除。

1.2 大型储罐倒装法施工安全风险分析

大型储罐倒装法施工中存在的安全风险主要是罐体倾斜。在利用倒装法提升罐体时，将组对、焊接及相关方的射线探伤、安全质量检查等操作都下降到地面进行，减少了高空作业的风险，但在提升罐体时容易出现倾斜。罐体提升出现倾斜的主要影响因素有：

(1)液压缸提升时由于单体液压缸提升不同步，罐体出现倾斜。

(2)罐体提升高度大，罐体出现倾斜。100 000 m3储罐高度达到21.8 m，在提升到第5圈时罐顶达到12 m，但是液压缸基座高只有2 m，液压杆提升罐体易倾斜。

(3)风的影响。在施工现场会出现刮风的天气，当风速过大时罐体受风力影响将出现倾斜甚至倒塌的危险。

2 大型储罐倒装法防倾斜安全技术措施

2.1 液压提升系统

2.1.1 液压缸的数量

参照公式

式中 n为液压缸数量；k为安全系数；p为提升总重；T为液压缸吨位。

令p＝932.8t，T＝25t，k＝1.6，计算得n＝59.7，取值60。

综上所述，确定提升一座100 000 m3罐需要液压缸60个，每个液压缸布置间距(弦长)为4.18 m。

2.1.2 液压缸提升速度

液压缸内径180 mm，采用两级提升(行程放大两倍)；提升高度按2.45 m计算，单个液压缸提升容积31.17 L；由于采用单缸单泵工作方式，泵流量3.2L／min，工作提升时间9.76min，下落时间9.76min；提升速度4.2 mm／s。

2.1.3 液压缸提升系统设计

(1)在新的液压缸提升系统中，采用泵站控制液压缸，一个泵站控制4个液压缸，60个液压缸由15个泵站控制，15个泵站由一个总控制系统控制。采用分级控制系统可以精确地控制每个液压缸提升的高度，如若出现某一边的液压缸上升高度过快或者过慢，可以通过液压缸控制系统停止提升某一边液压缸来达到同步提升的效果。

(2)液压缸提升示意如图2所示。在液压缸提升系统中，在液压杆上加上一个带滚轮的撑杆，可以利用液压缸基座起到撑护的作用，避免因提升高度出现罐体的倾斜。

图2 液压缸提升

2.2 壁板垂直度调节

壁板垂直度的调节采用吊锤和角尺进行调节和检查，如图3所示。

图3 垂直度调节

2.3 抗风安全技术措施

2.3.1 抗风装置

(1)采用倒装法施工，上层罐壁提升后，需要悬空较长时间进行下层围板、立缝组对焊接作业。由于在提升过程中和提升到位后的围板过程中，罐壁抵抗横向风能力较差，为保证安全施工，设计了抗风装置。该装置专为罐体抗风安全性考虑设计，立柱上下接头均采取铰链形式，套管与胀圈焊接连接，套管侧面采用铰链结构，既满足受力结构，又便于安装拆除(为组对、焊接、打磨工序提供操作空间)。抗风装置的立柱在罐体提升前安装，提升到位后用方销子销在立柱与套管的间隙。随罐体的提升高度和储罐容积确定安装数量，均匀布置。以100 000 m3罐为例，第三圈开始安装，4套、8套，……，顺次递增，最多安装到20套。

(2)胀圈。胀圈由25#槽钢滚弧校正后对扣而成，胀圈制作时应将接头、吊耳等全部安装齐全，减少现场安装的工作量。组装时，胀圈与壁板贴合间缝小于2 mm。使用胀圈加强罐壁圈的稳定性和强度。

2.3.2 抗风措施

(1)在罐壁每处吊点旁焊两块挡板，每块挡板允许承重力应大于吊点受力值的两倍，后三圈提升时，每块挡板承重应大于等于单台液压缸的最大提升力(25 t)。

(2)提升最后四圈壁板时，每隔两个液压缸布置一台防滑落保险装置，与罐底连接固定，并与胀圈组合，调试至工作状态

3 结论

通过采用上述安全技术措施之后，倒装法施工大型储罐罐体倾斜得到有效的控制，在实际生产过程中未出现储罐倾斜，储罐中心线垂直度的检查完全符合国家及行业标准。大型储罐制作安装施工属于高危作业，为保证施工质量，安全快速地完成施工任务，采用倒装法施工安全可靠，随着科学技术的不断发展和进步，倒装法施工大型储罐将得到越来越广泛的应用。

Research and application of safe construction of upside-down construction technology for large storage tank

LI Zhi-fei1，LIU Hui1，ZHOU Xiao-chen2
(1.Pressure Vessel Factory，CPE Xinjiang Petroleum Engineering Construction Co.，LTD.，Karamay 834000，China；2.Lanzhou Petrochemical Quality Supervision Station，Lanzhou 730000，China)

As a new construction technique of large floating roof tank with improvement and refinement，the inversion method of largescale storage tanks has conspicuous advantages，however，the main risk of large-scale storage tank inversion method is that the roof of the tank will tilt when lifting.In a certain project，by redesigning the hydraulic roof up device，as well as calculating and analyzing the load capacity，the maximum loading was restricted to ensure the steady process of lifting，so as to ensure the construction safety.By the means above，the site construction has achieved standardized，systematized and normalized safety.

large-scale storage tank；inversion method；tilt of tank

TG457.5

B

1001-2303(2012)08-0030-03

2012-04-13

李志飞(1960—)，男，湖南平江人，工程师，主要从事油田地面工程安全技术管理工作。