储罐钢质内浮顶整体提升工艺及稳定性校核

王 京

（新疆石油工程建设有限责任公司，新疆克拉玛依834000）

储罐钢质内浮顶整体提升工艺及稳定性校核

王 京

（新疆石油工程建设有限责任公司，新疆克拉玛依834000）

钢质内浮顶整体提升工艺安装速度快，工艺简便，避免了传统浮顶施工过程中大量的高空作业。通过对钢质内浮顶整体提升工艺安装过程中稳定性的效核，有效保证了内浮顶整体提升过程的施工质量及安全性。

储罐；内浮顶；整体提升；稳定性

0 前言

随着油田产能建设的发展和环保要求的提高，沉降罐、污水污泥处理罐等工艺储罐在油田站场的应用日益增多。这类储罐内部工艺设施复杂，传统采用罐内搭设脚手架的安装方式，大部分为高空作业，施工难度大、工效低、工期长、质量和安全不易保证。本研究对10 000 m3储罐钢质内浮顶整体提升工艺及提升过程中稳定性进行校核，有效保证了施工质量和作业人员及设备设施的安全。

1 储罐钢质内浮顶整体提升工艺

10 000 m3储罐钢质内浮顶整体提升工艺包括：分段组焊浮仓、安装储罐主体和移位浮仓、复位浮仓并铺设组焊单盘板、安装提升设备提升中心柱、整体提升浮顶安装立柱、拆除提升设备等工序，如图1所示。

1.1 分段组焊浮舱

罐底施工完毕后，以罐底为施工平台将浮舱分为五段进行组装焊接，并在浮舱和罐底上画好定位线。

1.2 安装储罐主体、移位浮舱

浮舱组装完毕暂不移动，将其作为施工平台组焊第一圈罐壁、包边角钢。用起重设备将分段的浮舱向罐中心方向推进600～700 mm，留出罐壁安装空间。将单浮盘钢板吊入罐内，再安装罐顶。主体施工时，可利用浮舱作为罐顶、罐壁的组对，焊接及罐壁内焊缝打磨的施工平台。

1.3 复位浮舱、铺设组焊单盘板

罐主体施工完毕后，将分段制作的浮舱复位组对成整体，然后搭设平台准备安装单盘板。

通过计算确定在罐底铺设组对单浮盘板的施工台架的具体尺寸（平台由角钢和支撑管组成），并制作安装。在台架上组焊单浮盘，然后连接单浮盘与浮舱，完成浮顶制作。

1.4 安装提升设备

浮顶在罐底整体制作完成后，利用浮顶支柱安装倒链提升装置。

（1）在浮顶上按设计位置开浮顶支柱孔，安装套管及上表面补强圈，焊接浮顶上表面焊缝。

（2）浮顶支柱就位，根据电动倒链提升行程及浮顶提升高度，在浮顶支柱顶部增加一根连接短管，短管上端焊接吊耳（悬挂倒链用），与浮顶支柱一起作为倒链支架。

（3）电动倒链就位，在浮顶支柱套管上对应位置焊接下吊耳并用斜撑加固套管。

（4）电动倒链数量与浮顶支柱数量一致。

1.5 整体提升浮顶

（1）逐个调试电动倒链，使之处于均匀受力可提升状态。

（2）在倒链支架上标注刻度线，作为提升到位与否的检查依据。

（3）全部电动倒链联动提升，到位后单个调节高度。

1.6 拆除提升设备

安装浮顶支柱与套管间的定位销，拆除倒链、吊耳、斜撑及连接短管。完成内浮顶底部焊缝焊接。

1.7 拆除辅助装置

全部安装工作完成后，拆除导向柱、提升设备支架、吊耳等辅助装置。

2 稳定性校核计算

2.1 罐顶许用临界载荷

集油槽整体吊装工艺顶部三角支架的辅助支腿支撑在罐顶，做稳定性校核。

选取带筋球壳稳定公式

式中[Pcr]为稳定许用临界载荷（单位：N/m2）；R为罐顶壳的半径，取16 m；t为罐顶厚度的半径，取6 mm；tm为折算厚度（单位：cm）；D为罐顶板抗弯刚度（单位：N/cm）；D1、D2分别为拱顶的径向和环向带筋截面的平均抗弯刚度（单位：N/m）；li为筋间距（单位：m）；bi为筋板宽（单位：m）；hi为筋板高（单位：m）；ν为泊桑系数，取0.3；E为弹性模量，取200 GPa。

计算得[Pcr]=3 960 Pa。

集油槽及辅助工装质量约3 t，辅助支撑受力860 N，支撑点区域压强为417 Pa，417 Pa＜3 960 Pa，结构稳定。

2.2 浮顶整体提升稳定性校核

浮顶采用电动倒链整体提升，所有的提升受力点都是立柱套管，受力状态和浮顶通过立柱支撑在罐体一致，浮顶本体的稳定性符合设计的受力计算。在此需要计算立柱的稳定性。

（1）浮舱立柱强度校核。

每个立柱上2个电动倒链对称布置，立柱只承受压应力，不承受弯矩

式中P1为单个倒链所受外力（单位：N）；m为外圈浮舱质量，m=2.32×105N（23.7 t）；n为支柱数量，n= 10个；A为支柱的截面积（单位：m2）；d为支柱钢管直径，d=0.089 m；δ为支柱钢管壁厚，δ=0.006 m；σ为支柱所有最大应力（单位：MPa）；[σ]为支柱的许用应力，[σ]=235 MPa。

经计算，σ=15.1 MPa＜[σ]，结构稳定。

（2）单盘板立柱强度校核。

单盘板立柱上的电动倒链安装在立柱一侧，是偏心压缩。校核公式为

式中P2为单个倒链所受外力（单位：N）；m为单盘板质量，m=2.28×105N（23.3 t）；n为支柱数量，n=30个；A为支柱的截面积（单位：m2）；L0为受力点距支柱面心的距离（单位：m）；Iz为支柱钢管惯性矩（单位：m4）；d为支柱钢管直径，d=0.089 m；δ为支柱钢管壁厚，δ=0.006 m；σ为支柱所有最大应力（单位：MPa）；[σ+]为支柱的许用应力，[σ+]=235 MPa。

经计算，σ=43.3 MPa＜[σ+]，结构稳定。

3 效益分析

进行10 000 m3储罐设施安装。传统搭设台架施工方法罐内设施现场安装一个30人的机组需要30天完成，费用620 000元；而采用罐内设施提升安装工法，罐内工艺设施现场安装需要一个机组10 d完成，费用210 000元。按照一个机组30人计算，节约浮顶台架搭拆费、机械费、人工费共410 000元。相比传统工艺，储罐钢质内浮顶整体提升工艺提升工效3倍，施工费降低66％。

4 结论

通过对钢质内浮顶整体提升工艺的研究及稳定性的效核，有效保证了钢质内浮顶整体提升工艺的安全性和施工质量，施工工效是传统的搭脚手架和台架施工方法的2～3倍，避免或减少高空作业，有利于工作面的展开，节省脚手架、支撑台架材料的消耗，同时具有施工工期短、质量安全好、节能降耗的优点。该工艺可以在各类工艺储罐的安装和改造工程中推广应用。

Integrally hoist and stability check of the tank Steel internal floating roof

WANG Jing
（Xinjiang Petroleum Engineering Construction Co.，Ltd.，Karamay 834000，China）

The integrally hoist of the Steel internal floating roof is a faster and easier process，to avoid a large number of high-altitude operations in the traditional floating roof construction process，through the check for the stability about the enhancing the overall process of the steel internal floating roof，the construction quality and safety of the integral lifting process of the inner floating roof are effectively guaranteed.

tank；internal floating roof；integrally hoist；stability

TG457.5

B

1001－2303（2016）07－0121-03

10.7512/j.issn.1001-2303.2016.07.28

2015-12-02；

2016-02-20

王京（1977—），男，陕西人，学士，主要从事油气田地面建设、总承包项目管理等工作。