大型内浮顶储罐固定拱顶的安装

大型内浮顶储罐固定拱顶的安装

吴东辉

江苏启安建设集团有限公司226200

[摘要]：近几年国内储罐设计、施工技术的不断提高，单罐的容积、结构变化较大，其施工方法也不断推陈出新。针对单罐容积5万立方的内浮顶储罐的施工，分别选取储罐通常所用的倒装法和正装法各自优点，提高施工效率和安全保障。在罐壁选用正装法的情况下，其固定顶的倒装法施工，有别于通常的施工工艺。

[关键词]：大型内浮顶储罐；罐体正装；固定顶倒装

随着我国国民经济的发展，对石油制品的需求保持高速增长，因此石油储运的规模，不管是总库容还是单台储罐，也越来越大。我公司承担的中石化（海南）洋浦成品油保税库项目一期工程二标段，总计11台储罐的施工任务，其中包含10台5万立方航煤罐。

通常2万立方以上储罐采用外浮顶结构，但是为了减少物料的蒸发损失及外界环境对储液质量的影响，本项目10台5万立方储罐采用内浮顶型式（钢质内浮盘及固定拱顶组成），储罐基本数据如表1。直径60米的大型储罐采用钢质固定拱顶结构，其设计与施工均有一定的难度。

立式储罐的制作安装方式通常分成2大类，倒装法和正装法。相对于倒装法而言，正装法具有可以充分利用大型吊装设备、加大预制深度、便于储罐自动焊接技术的广泛应用、利于开展流水作业、提高工效、施工周期较短等特点。本项目由于工期需要，10台5万立方内浮顶罐均采用正装法，但是储罐拱顶的施工对于本项目是个难点。

带有拱顶结构的储罐通常采用倒装法，因为固定拱顶的安装需要依托于一个平台或胎架，在顶圈壁板组焊完成后进行拱顶的安装，可以在较低的位置完成拱顶安装，安全性及工效均能得到保障。正装法通常用于无固定顶的大型储罐，对于罐壁高度达到20米、拱顶质量将近260吨的内浮顶罐来说，在20米的高度搭设一个平台或胎架进行拱顶的安装，显然是不可行的。因此对于此类大型内浮顶储罐，结合倒装和正装的各自特点，按图1所示工序施工，即底板、壁板以及内浮顶按照正装的工序，拱顶则采用倒装方式的工序安排。

底板、壁板及内浮顶按正装法工序施工网壳按倒装法施工

浮顶胎具搭设浮顶组装

网壳组装网壳起吊蒙皮铺设底板铺设

壁板组装

图1 储罐施工主要工艺流程

储罐拱顶外形为球冠状，由双向子午线结构网壳及5mm厚蒙皮组成，如图2所示。顶圈壁板上口设计30mm厚的倒锥体连接板，用于壁板与拱顶的连接及保证罐体的刚度，如图3之2-13。拱顶的制作安装分为支撑体系搭设、网壳组装、吊装加强圈组装和网壳起吊、蒙皮铺设焊接等几个主要工序。

图2 5万立方航煤内浮顶罐立面图

图3 罐壁与拱顶连接示意图4 支撑体系及网壳

1.支撑体系搭设

储罐底板铺设焊接完成后，以正装法完成第一至第十圈壁板及顶部锥形板的装配及焊接，同时完成钢质内浮盘的组装焊接工作。在内浮盘上建立临时支撑体系，相当于网壳装配用的胎具。临时支撑体系根据支撑布置图由 45根钢管立柱组成，根据网壳的结构，以7米左右的间距布置在浮盘板上，如图4所示。由于浮盘板较薄且离开储罐底板有2米多的距离，因此在浮盘板与底板之间也应布设支撑，其位置对应于浮盘板上支撑体系，使网壳的重量能够传递到底板上。因网壳为球冠状外形，每一根支撑立柱的制作长度，必须根据支撑布置图计算的标高。立柱制作时，要留有一定的长度余量或增加长度调节装置，来克服底板及浮盘板的焊接变形、构件制作误差、位置偏差、测量误差等带来的偏差。每根立柱配置2根斜撑，以确保支撑体系的稳定性。

2.网壳组装

拱形双向子午线网壳由82根网杆组成，上、下层各41根，单根最长66.2 米。待支撑体系布置完成后，即可进行网壳的组装。

网杆长度在50米以上有58根，分3段吊装；长度在50米以下有24根，分2段吊装。由于网壳是在浮盘板上组装，其边缘部分的网杆尚不能和设计的顶部倒锥体连接，故每根网杆延长适当长度，安装时先吊装边缘段并使其罐壁间断焊，段与段之间搭接连接并按照设计要求满焊，使得网壳与罐壁临时固定，以此确保网壳结构的整体性和稳定性。由于网壳拱高达9米多，网杆的安装应当采用汽车吊。

固定顶的蒙皮由5mm厚的钢板，呈人字形铺设焊接而成。由于整个蒙皮板的质量达130余吨，在吊装前仅铺设呈正十字交叉的两幅蒙皮板（约8.5吨），如图4所示，其余部分蒙皮待网壳吊装至顶部后再铺设焊接，以减少整体起吊重量，确保起吊过程的安全。正十字交叉的两幅蒙皮，一个作用是为了将来剩余蒙皮的铺设提供基准标志，第二个作用是在其上设置安全设施、建立安全通道。

3.吊装加强圈组装和网壳起吊

传统的储罐倒装法施工，是在完成顶圈壁板组装焊接后，进行固定顶的组焊，随后利用气顶升、倒链吊装或液压顶升等方法将固定顶和壁板整体由低到高逐圈升高。这种施工方法，储罐的整个施工过程均在地面进行，安全性比较高。本工程中储罐的施工，罐体采用正装法

的施工工艺，仅固定顶的做法借鉴倒装法的工艺，即在内浮盘（相当于地面）上进行网壳及部分蒙皮板的组装，然后利用电动倒链起吊至顶圈壁板，按设计要求与倒锥体连接板固定。

图5 涨圈及吊点设置图6 倒链挂点设置

网壳组装完成后，着手准备起吊，亦即固定顶倒装法施工。起吊前应在网壳下方装配由2根28号槽钢对拼组成的涨圈，以维持起吊过程中网壳的整体性和稳定性，同时在涨圈上设置电动倒链的吊点，如图5所示。将每根网杆两端割除10厘米左右，解除网壳与罐壁的临时固定，并获得提升过程中网壳与罐壁之间的空隙。

根据表1中数据，网壳质量达128.6吨，涨圈质量约14吨，预先铺设的正十字蒙皮约8.5吨，再加上一些零星连接构件，整体起吊重量不超过155吨。据此设置40台额定起重量为10吨的电动倒链，沿罐体顶圈均布，总起重能力400吨，满足起重负荷及安全要求。倒链设置在罐体顶部的L型挂点上，如图6所示，倒链挂点由18号槽钢对拼组成，在拐角处贴加强板以增加抗弯能力，分别在罐壁外侧及倒锥体上部焊接固定。所有与起吊相关的焊缝应严格检查，满足质量要求，确保起吊安全。40台电动倒链的控制开关应布置在一个操作台上，控制电路设计须满足同时或数台或单台电动倒链启动停止的功能，以确保网壳整体平稳上升。起升过程，应由专人控制操作台，并派人加强观察网壳整体的平稳性、40台电动倒链的同步性，确保通信畅通，发现情况及时调整。

结语

此类大型内浮顶罐的施工，结合了罐体倒装法和正装法施工的各自优点，从工期、质量、安全等方面均具有明显的效益。相对于整体倒装法而言，克服了施工周期较长，罐壁立焊和横焊用自动焊接设备使用相对比较繁琐，液压顶升设备周转比较困难等缺点；相对于整体正装法而言，克服了在20米高空搭设组装平台的缺点，使得施工的安全性得到保障，节约了大量临时设施材料，缩短施工周期。

参考资料

[1] 《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》 GB50128-2005

[2] 左涛《大型油气储罐的结构型式与变化趋势》