方储罐施工方案.docx
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方储罐施工方案
大型储罐液压提升工法
2001.5.24
一、工法特点………………………………………….
二、工艺原理………………………………………….
三、施工程序………………………………………….
四、操作要点………………………………………….
五、施工机具…………………………………………..
六、劳动力组织………………………………………..
七、质量安全控制…………………………………….
八、技术经济效果分析……………………………….
九、工程应用………………………………………….
5000M3大型储罐液压提升工法
大型储罐倒装法施工液压提升工法是在原有工艺基础上进行的提高和创新。
在受力方式动力源，可靠性、经济性、劳动强度等方面更进一部的发展。
我公司首次在西安石油化工总厂完成10000m3拱顶罐的安装及柳园油库2000m3柴油罐2台的同时顶升。
在浙化联日产400吨聚酯工程中，5000M3乙二醇储罐的制作、安装将使用此施工方法。
一、工法特点
（1）倒装法施工，改高处作业为地面作业；
（2）改顶升方式为提升方式，使受力由受压改为受拉；
（3）机械机构改为液压机构，出力大、机构小；
（4）个别控制方式改为中央控制方式；
（5）运动部分改润滑为无润滑；
（6）改连续提升为部进提升，提升高度（理论上）不受限制；
（7）改刚性受力为球面自位式弯矩卸载机构；
（8）机械效率、体积重量、出力、安全等都较原施工方式提高。
二、工艺原理
（1）倒装法原理
大型圆柱型金属储罐主体由三部分组成：
罐底、壁板、罐顶。
罐体的高度主要由各节壁板组装而成。
倒装法的程序是：
罐底→最上端壁板→罐顶→上层壁板→提升→依次各层壁板主体施工全部地面作业、不仅安全、功效高，而且节省了大吊车，脚手架等费用。
罐体的每一带提升必须用胀圈，胀圈根据罐内径分为若干段，每段用千斤顶胀紧左罐壁上，并用筋板和龙门卡焊接在罐壁上来保证力的传递。
提升机构通过提升胀圈，将罐顶及上壁板提起。
上下两带板对好口，焊接完再将胀圈落下，装到下层壁板上，重复工作，直到完成全部壁板施工。
（2）液压提升原理
液压提升机构包括三部分：
中央控制台、传输系统、提升机构。
动力来自中央控制台包括液压系统和电气控制（原理图<一>图<二>）其中由电机、油泵、油箱、电磁换向阀、溢流阀、压力表、过滤器、电器控制盘，4组节流阀等。
高压油经软管传输到液压双作用油罐，通过换向阀实现油缸的上下往复运动。
油缸的活塞上装有一个单向卡头（原理图图<三>），油缸的下面支架上装有一个单向卡头，活塞也为空心。
在两卡头内及活塞中心穿一提升杆。
提升杆拉动滑板，滑板托住胀圈，在活塞的往复运动中，由于上下卡头的单向作用，使滑板手托住罐体沿支承架轨道步进式上升，实现倒装工艺要求，支承架有必要的高度，强度和刚度。
三、施工程序
液压提升机构倒装法施工，具体施工程序如下：
四、操作要点
大型油罐施工时液压整套装置放置于罐内控制台放在中央，中小型罐内台距离较近时，控制台放在罐外，同时控制2~3台罐施工。
提升架布置罐壁内侧，以便操作时方便指挥与控制。
（1）选提升架数量
提升架单台额定力F=200KN，不同容积的储罐依提升支架的间距和单台支架的负荷选择。
大型储罐重量比较大，一般依负荷选择，同时考虑其稳定性及液压顶长机的不同步性选择。
5000m3拱顶罐最大荷重126吨，根据现场应用情况选16~18台。
当选14台时，间距2πr/14（r罐半径）为6.4m，单台荷重15t，但考虑其间距稍大，胀圈变形不稳定，又由液压千斤顶在工作时受力不均匀和不同步性，选16台较好。
（2）提升架的平面布置
提升支架一般应均匀布置在罐壁内侧，尽量靠近壁板（图四）以工作时不碰上面的包边角钢。
安装时用线锤测量，支架安装要垂直平面。
中央控制台置于罐中心，中小型罐可以放在罐外，由高压软管连接油缸的上下油孔。
由于支架的稳定性影响整个罐体的提升的稳定，必须平稳垂直固定，支座板靠罐心的一边与底板焊接，支架上焊两根斜支撑和一根连到中心的径向水平拉杆，是所有支架呈辐射形式连接在一起。
这种布置方式可是单个支架有足够的刚度，有使所有支架形成封闭系统，充分保证提升系统的稳定性。
上面布置方式，有时由于罐直径较大，水平拉杆可以省去，这样支架稳定性不太好，提升时支架向罐壁倾斜，安装时应注意。
（3）空载试验
液压机及支架布置完毕，必须进行提升机试验。
首先关闭泵站进出口单向阀进行单机运转，检查电机转向，液压油是否在满油标位置溢流阀是滞在额定调定压力。
运转10mm正常后，进行单机空载运转，检查油缸往复动作，升降是否一致积极以及顺序是否与控制开关顺序相同。
如果不同，调整高压油管的连接方式。
检查提升杆部进，上下卡头是否可靠，提升杆滑板与导轨的运动是否顺利，有无扭卡现象，进行全面检查后，确认正常即可以开始工作。
（4）胀圈制作
罐内胀圈主要是传递力，同时胀紧罐壁焊接环缝时减少变形。
胀圈制作依罐壁内径分段制作，各段用千斤顶把胀圈胀紧在罐壁上。
胀圈一般用槽钢制作，在滚床上滚过之后，割掉直头，再在平台上找正。
胀圈工作状态，胀紧在罐壁上后，用传力挡板和龙门卡每隔一定距离焊接在罐壁上用以传力。
一般5000m3罐胀圈分段，用4个千斤顶。
（5）底板安装
a．对验收合格的基础，按建地方划出十字中心线，然后根据底板排板图进行放线，找出每块板的位置和下料尺寸。
然后下料，底面防腐、铺设。
铺设时先铺边缘板，再铺中心位置的一块，然后依次铺设，铺设时保证底板的搭接宽度。
b．底板焊接
底板上由于环缝保证较多，面积大，容易变形，必须制定好焊接顺序和焊接方法。
首先点焊短焊缝，然后焊接短焊缝焊接完毕,再隔条点焊和焊接长焊缝，这样逐条焊接，焊接时每条焊缝从中心两边焊接同时分段退焊或跳焊。
C．底板尺寸测量、画线
用盘尺测量底板半径，测量尺寸R测＝R（Hi2＋Δ）1/2，式中R－底板设计半径、I－设计坡度、Δ－底板与壁板边缘板与中幅板之间的焊缝收缩量，一般纵向收缩为0.65mm/m，测量好底板半径，然后画出底板圆周圆周线，隔一定距离打上样冲眼，用油漆标明。
（6）顶层壁板安装
壁板安装前沿画线圆周每500-700设一垫铁，垫块采用槽钢［12.6，长150mm左右，垫块与底板点焊，在其上表面画出壁板安装线，在画线内侧贴线点焊挡板，外侧留间隙40mm点焊挡板，然后依排板图将顶层壁板吊装就位，一边吊装，一面点焊纵缝，最后留出一道纵缝不点焊。
每条纵缝根据需要打上一根槽钢或两块弧形板。
焊接，先焊纵缝外侧，内侧清根后焊接，除活口以外的纵缝焊接完毕后，拉尺测量壁板周长，考虑焊接收缩量，割活口焊接。
（7）包边角钢及帽顶的安装及焊接
顶层包边安装完毕后，开始上包边角钢。
同时应把胀圈及液压泵站放入管内，包边角钢滚制后在平台上找正复合要求，安装包边角钢包边角钢角钢接头与罐壁纵缝错开20mm，包边角钢焊接用成对电焊工均匀分布并沿同一方向分段退焊。
包边角钢焊完后测量符合要求开始安装帽顶。
先在罐中心搭一个中心架为临时支撑，然后吊装帽顶，中间用架杆支撑或中间制作一个圆形的支架都可以。
在柳园2000m3帽顶制作安装采用新方法（本公司首次使用），不必用架杆支撑安装校正完以后，开始焊接，先焊接内侧，后焊接外侧，从中心向外隔缝对称焊接。
（8）第二层包边的安装及提升
a．顶升架安装
当第一带及帽顶安装完毕，即可开始安装顶升架。
单台1000m3油罐，液压泵站放在管内中心在上帽顶之前已放入管内。
提升架高度H＝2.8m，第一带板高度一般800-2000。
所以帽顶上面需预留一个口或开一个500×500mm的口，以便安装顶升架。
开过口后，把已安装上下卡头的支撑架吊装就位。
按上述2固定，由于一般第一带板过低，如柳园1000m3柴油罐仅860mm无法拉斜支撑这时可以先不打斜支撑即可顶升，顶升以带板以后再重新固定。
空载试验后，即紧上卡头。
下面安装胀圈胀紧即可开始提升。
B．提升
提升架胀圈固定完毕后，检查上、下卡头是否在工作状态，空载试验等合格后提升。
用中央控制柜操作启动电机，转换开关下降完，转换开关上升即完成一步提升，重复下降上升操作，由于一根进油或回油管同时连接4-6台千斤顶，所以，油头和油尾的千斤顶上升或下降并不能保持同步，存在较大差别，要等最慢的一个上升或下降到位后再进行转换开关。
在1000m3罐施工中，控制箱放在两罐外，活塞的升降观测不到，这时可以听溢流阀的声响或压力表的上升判断最后一个活塞是否到位二转换开关。
同时罐内外要有专人保持联系和指挥。
如有局部提升高差较大时，关闭其它油缸，单独提升局部油缸逐步平高时，在开始同时提升。
这样反复提升，直至使被提升包边下口高出上层包边30mm左右。
由于千斤顶的不同步性，当快要到对口间隙时，开始点升，当有一部位露出间隙时，罐内专人关闭阀门，这样保证环缝间隙均匀都在30mm左右。
当下层包边将要露出来完时，每隔500mm左右点焊挡板。
提升完后开始校口，校口分两组，从活口对称的地方分别向活口处校口，校口完毕即开始下降对口，松开下卡头，转换开关下降，刻组对间隙关闭阀门，这样逐个提升调整，使上下壁板对接并保证环缝组对间隙均匀一致即开始点焊环缝。
环缝焊完后，松上卡头，卸胀圈，卸时用倒链拉住卸下，卸下后，再固定下一层壁板。
紧好上下卡头又开始提升下一带板，这样反复直至把整台罐安装完毕。
C．卡头的松紧
在顶升装置使用过程中，操作最多的是卡头的松紧。
升完一带板，要松卡头，当有个别松不动时，可以单独点升，然后再松。
当活塞间隙小于环缝间隙落不下类时，这时可以松开上卡头，上卡头如松不动，点降松开卡头，使活塞上升，上升距离大于环缝间隙，但活塞也不能上升到头，留有30mm左右的余量，此时紧上上卡头，松开下卡头，如松不开可以点升。
下卡头松过后点降对上环缝。
即卸胀圈时，可以先松开胀圈，用倒链向上提升，使胀圈不作用在提升架上，再卸
卡头即容易松开了即反操作活胀圈。
卡头在紧时，松卡螺母一定要紧到底，以免三个螺栓受力变形。
有时候，由于操作不当，会出现某个卡头采用上述方法松不开，可以在拉杆下面置一个千斤顶，使之不受力卸开。
如千斤顶有时也顶不动，需要打掉局部胀圈的挡板和龙门卡，使胀圈不受力，此时可以松开。
总之，卡头的松紧一定按步骤操作，不要急，不要硬打松螺母，以保护设备的原则去操作。
D．各层壁板及最后一带板的安装
按照上述方法和步骤按照第三层及以后各层壁板。
最后一带板的安装，当纵缝及环缝焊完后，逐个检查调整提升机，上面活塞高度要大于下面垫槽钢高度，垫［12.6，厚度为53mm，此时活塞伸出需60-80mm，如果不够，此时可以紧好下卡头，松开上卡头，点升使活塞伸出70mm拗劲上卡头，紧好下卡头，全部松开下卡头，启动电机，使罐下落就位。
考虑到顶升结束，油泵站及顶升架从罐内运出方便，最后一带板留出2-3m一块板不安装等罐落下以后，泵站及顶升架从该处运出后再安装上去并不影响安装施工。
当油站放在罐外情况，油管如果从罐底上过，也需要留出一块以免下落时，压住油管。
罐落下后，里面所以东西拆除运出，小板块安装以后，开始焊接环向角焊缝及剩余底板收缩。
（9）罐体试验
a．底板真空试漏
试漏前，清除罐内杂物和焊缝的药皮及铁锈，采用真空箱法，对全部底板焊缝间隙严密性试验，试验负压值不得低于53kpa。
对靠近壁板的焊缝无法真空试漏，则用磁粉或渗透探伤的方法进行试验。
B．罐体充水试验
罐体充水试验所检验的内容及方法现行国家标准（GBJ128-90）及行业标准有详细说明和规定，在此不再赘述。
（10）罐体焊接工艺及焊缝检验
储罐的焊接技术要求和焊接质量检验，根据施工图纸和相应规定进行。
焊接的油泵要求和焊前准备达到要求，即可以开始焊接。
其焊接顺序：
罐底边缘板外缘300mm，对接焊缝焊接罐底中幅板焊接→壁板纵缝焊接→包边角钢与包边焊接→罐顶板焊接→顶板与包边角钢的焊接→顶部第二层包边的纵缝焊接→环缝焊接→其余各层包边的纵缝环缝的焊接→罐底与包边的角环缝焊接→边缘板剩余对接焊缝焊接→罐底边缘板与中幅板之间的收缩缝焊接。
各个顺序的焊接工艺参数和顺序根据实际情况制定盒数的焊接参和步骤。
焊缝检验：
焊缝检验按国家或行业现行标准：
GBJ128-90《立式园筒钢制焊接油罐施工及验收规范》SYJ1016《立式园筒钢制焊接油罐设计技术规定》等。
五、施工机具
序号
名称
规格
单位
数量
1.
20t步进式液压提升机
20t×16
套
16
2.
电焊机
ZX-400S
台
10
3.
真空泵
ZX-叶片式
台
2
4.
气压泵
ST-100
台
1
5.
空压机
0.7Mpa/10m3
台
1
6.
手提砂轮机
φ100φ150
台
15
7.
烘干箱
500℃
台
1
8.
恒温箱
300℃
台
1
9.
运输车
10t
台
1
10.
汽车吊
25t
台
1
11.
滚床
2000mm
台
1
六、劳动力组织
序号
工种
人数
作业天数
工日
1.
铆工
12
35
420
2.
电焊工
10
30
300
3.
起重工
3
30
90
4.
气焊工
2
30
60
5.
电工
1
30
30
6.
油工
3
30
90
7.
管理人员
3
30
90
8.
其它
2
30
60
七、质量安全控制
按图纸要求及相应规范对储罐几何尺寸进行检查，其控制点：
（1）材料、设备的验收；
（2）下料尺寸、半成品尺寸复验；
（3）组装尺寸检验，坡口尺寸检验；
（4）焊接质量检验；
（5）罐体试验；
（6）罐体几何尺寸检验。
安全控制点：
（1）提升支架的稳定性检验；
（2）上、下卡头可靠性检查；
（3）胀圈及筋板焊接质量检查；
（4）吊装、架子安全检查；
（5）罐体试验严格按程序操作。
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