大型浮顶油罐水浮正装法探究

2017-07-31杨平兰州寰球工程有限公司甘肃兰州730060

化工管理 2017年19期

关键词：组焊船舱壁板

杨平(兰州寰球工程有限公司，甘肃兰州 730060)

大型浮顶油罐水浮正装法探究

杨平(兰州寰球工程有限公司，甘肃兰州 730060)

本文介绍了大型储备浮顶油罐的水浮正装法，以期对石油化工建设企业将来在有丰富的水源、且使用价格低廉、有供排水的条件的施工区域附近，安装该类型储罐时有一定的指导和借鉴意义。

水浮正装法；施工工艺；组焊；充水

我国在大型浮顶油罐的设计和制造业已形成系列和标准。各施工单位在工程实践中，创造了多种多样的组装工艺方法，其中水浮正装浮顶油罐就是其中一例。该工艺以简单、安全、成本低而得到广泛应用。每次都在具体工艺方法、工序及施工管理上作了进一步改进和完善，使该工艺方法和管理日趋成熟，并取得了良好的技术经济效益和社会效益。

1 工艺原理

水浮正装法安装浮顶罐，就是利用罐本体的结构特点，将外抗风圈用吊栏与浮顶连接起来，作为施工内外作业面。利用供水系统向罐内冲水，水对浮顶产生浮力，将浮顶连同抗风圈一起浮起。这样，施工人员可在抗风圈和浮顶上组焊壁板，由下至上，直至完成罐壁和浮体安装。

即由下列式子表述：

式中：V浮为浮顶船仓总排水量；V排为船舱实际排水量；γ为水的比重；W0为浮顶重量；W1为吊栏及抗风圈重量；W2为浮顶、吊栏承载的人员和机具重量；R1为船舱内侧板到罐中心距离(船舱内侧半径)；R2为船舱外侧板到罐中心距离(船舱外侧半径)；α为船舱下表面坡度；H为船舱实际吃水高度。

2 施工工艺

2.1 施工工序

施工工序主要由底板组焊、浮顶组焊、壁板组焊、内部构件安装四步骤组成，具体见图1。

2.2 施工方法

(1)罐底板的铺设与焊接 ①铺设底板时，按底板排版图预制编号，在中心板上划出中心线，使其与基础中心线重合。然后按顺序向四周扩散铺设。底板直径比设计直径放大1.6‰，以补偿焊接收缩量。②底板边缘弓形板组对时，其对接缝应是外侧间隙与内侧间隙比为0.5左右。③底板点焊固定与焊接，应在弓形边缘板焊接合格，第一、二带壁板及角焊缝组焊合格后，以壁板为刚体，点焊固定底板。在正式焊接前，首先将底板的所有三重叠口(马蹄口)焊接100mm左右，再施焊中幅板。中幅板焊接应先焊短缝后再焊长焊缝。方法是以中心为起始点，沿圆周方向扩散，隔缝分段退焊，底板中幅板焊完后，不可将边缘板搭接缝点焊铲开，应直接焊接边缘缝。④底板与壁板间的角缝焊接，应内外侧角缝同时交错同向对称分段退焊。严格控制焊接电流。根据不同板厚选择合适的焊接工艺，焊接层次。角缝焊接应先将腰高喉高用较大直径电焊条焊起，再用小电流堆焊下面的加强焊，防止底板边缘部分变形，每层焊接应间隔时间，以使热量散失。⑤底板焊接工艺参数。a焊接电流150A左右；b焊接电压24V左右；c焊接速度350mm/min。

(2)浮顶组焊 ①船舱组焊采用在平台上分段组焊，每两个舱为一组，并将船舱半径比设计尺寸放大2‰，每组船舱内外侧板留出适当调节余量。组焊成型后，防腐油漆试漏，最后吊入罐内，在搭设好的临时胎架上组焊成整体。②临时网状胎架设置，根据基础坡度和浮顶各部分坡度要求及浮顶起浮初始高度，确定网架高度与坡度。利用型材制安胎架，找出直线度达到组焊要求。网架主支点及横梁应设置在距焊缝50mm处。在胎架铺设单盘板同铺设底板一样程序，只是搬运方法有所不同。③单盘板焊接是以船舱作刚体，先将单盘板找平点焊固定，再与船舱连接焊。焊接单盘板与中幅板前先将下表面焊缝间断焊固定，再施焊上表面。其它焊接工艺程序同底板。④浮顶上所有开孔部位在开孔前，应先将其下表面附近的焊缝连续焊300mm以上。⑤船舱单盘板与连接角钢的焊接。连接角钢大多是火煨而成表面着碳较多。在焊接前，用气焊加热除碳，最后人工处理一遍，然后再正式焊接，这样可以防止焊接裂纹。

图1 30000m3浮顶罐施工工序

(3)罐壁组焊 ①应注意第一、二代壁板组对焊接质量，它对后续板组对质量有很大影响，而且也受底板的热胀冷缩影响。因此，组焊壁板应选择在气温较低的时候进行。②采取适当措施，处理罐基础对壁板安装的影响。这个影响使罐边缘基础表面的沥青砂浆受温度影响软化，对壁板垂直度的影响。③壁板立缝焊接，先焊中间段，其次下段，最后焊上段。在焊下段时，应在下端留出一定长度，待整个焊缝焊完后再焊。④壁板组对调整。利用浮顶做作业面组对壁板时，应先将浮顶临时固定在下端已组焊成型的壁板上，利用浮顶作支撑点，对称调整壁板。⑤利用加强圈、包边角钢圈调整罐壁椭圆度。利用加强圈、包边角钢圈刚性大于壁板刚性，强制调整椭圆度。

(4)内部构件安装 ①安装弹性密封装置时，先将橡胶袋外表面涂一层润滑物，再包上聚氨酯，用螺栓临时固定，进行圆周对称安装。②中央排水管安装时，先将直角旋转弯头与管子连接，注满水，做90°内的任意旋转，检查是否灵活、漏水，再安装就位。

3 主要工艺装置

(1)供排水装置由2台水泵、底阀、止回阀、闸法、管道、压力表组成。作用是向罐内输送水，浮起组焊成型的浮顶及吊栏，做为施工作业面；或是将罐内水排放，以便沉降浮顶。

①根据水泵的性能、参数，选择泵的安装位置，并对各性能参数进行校核。

式中：Z1为泵入口侧液面至泵轴线高度；Z2为泵出口侧最高液面至泵轴线高度；P2、P1为出入口侧液面压力；γ为水重度；l2、l1为出入口侧直管长度；d2、d1为出入口侧管直径；ξ2、ξ1为出入口侧管件、阀门阻力系数；λ2、λ1为出入口侧直管摩擦系数；V2、V1为出入口介质流速；H为理论扬程；H实为实际扬程；Hs为泵铭牌允许吸上真空高度；Hs′为当地操作条件下的允许吸上真空高度；P1为当地大气压；P2为操作温度下的水的饱和蒸汽压；

②充水时间(以最宽一带板容积计算)T=Vmax/Q，得出T满足施工需要。③放水时间(以自然排放罐公称容积水量计算，不计管道阻力)

当H=罐公称容积高度时，t=0，得出C值；

当H=0时，求得t。

R为罐半径；r为管道半径；g为重力加速度。

当自然排放水所需时间满足施工需要，则用泵抽水可不计算。

(2)吊栏装置由抗风圈和“F”型结构及加固件组成。吊栏计算由下列计算式表达：

F1=K×(W1+W2+W3)/n确定主吊栏直径

由F1L1=F2L2，F2=F1L1/L2确定平衡拉杆直径

由F3=F1+F2，λ=µ1×σ3/ρ=F3/φA确定支柱截面积

由F1L1=M，σ1=M/W确定截面尺寸

式中：W1为抗风圈重量；W2为副吊杆及加固件重量；W3为所载机具人员重量；l1、l2为吊杆与平衡拉杆到支点的距离；F1为主吊杆受拉力；F2为平衡杆受拉力；K为系数取2；ρ为支柱惯性半径；μ为长度修正系数；φ为折减系数；A为支柱截面积；M为横梁所受弯矩；F3为支柱所受压力；σ1、σ3为横梁弯矩应力，支柱压应力。

(3)导向装置浮顶在浮升过程中，由于浮顶负载不均匀有积水流动影响，而处于漂移状态。为使浮顶浮升稳定，利用导向管和量油管的对称性，作导向装置。

4 注意事项

①船舱成型胎架，一定要保证同一圆周线的平面度。②船舱与单盘板的焊接应严格按照程序进行。③船舱作气密性试验时，要严格控制试验压力，防止变形。④充水前，应全面检查浮顶吊栏与其它部件有无刚性连接及吊栏的安全质量。作好起升准备工作。⑤充水时，应注意浮顶上表面必须距已成形壁板上环缝500mm左右，防止冒顶。充水过程中，应设专人值班，随时检查有无蹩卡现象。同时观测基础沉降情况。若发现基础沉降超标，或罐体浮顶渗水及其它异常情况，应立即停止进水。⑥量油管、导向管的安装垂直度应保证在1‰之内。⑦浮顶升降实验时，应注意密封装置是否合适，刮蜡机构是否合适，检查浮动梯转动行走是否灵活，中央排水管是否漏水。⑧整个安装过程应随时检查罐体几何尺寸和形状，并及时修整，防止出现累积误差。