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摘要：本項目在進行石油化工大型儲罐的建造時，采用電動葫蘆等小型設備進行儲罐倒升法建造。該工法不僅是一種安全性高，穩定性好，勞動強度低，技術操作簡單的先進工藝。且具有施工速度快，施工成本低等優勢。本文對該工法的施工原理、施工步驟及施工工藝，以及本項目對該工法的技術改進及工藝優化進行了詳細闡述。

關鍵詞：大型儲罐；倒裝法；電動葫蘆；技術改進；工藝優化

0引言

石油化工類大型儲罐通常采用提升倒裝法施工。倒裝法工藝的關鍵在于罐體的提升，其具體工藝及配套設備有多種類型，但均或多或少存在提升同步一致性差、系統成本高、工效低、系統維護難度大、勞動強度高及微小調整困難等問題。本項目部在進行大型儲罐制造時，采用電動葫蘆群提升倒裝法制作法，以新型的電動葫蘆作為提升設備，并在控制系統中增設微調電路。該系統具有提升平穩、同步性好、施工速度快、設備成本低、工效高和良好的安全自鎖功能、安裝質量控制容易等優點。在大型儲罐施工中，該工法有較高的推廣應用價值。

1工程概況及重點及難點

本項目進行120萬噸/年南海凝析油及輕烴綜合利用生產基地及創新中心建設項目儲罐制作安裝。儲罐數量及規格為：5臺內浮頂20000m3儲罐為φ40500mm（直徑）×17852mm（高度），單臺罐本體質量約為517t；5臺內浮頂10000m3儲罐為φ30000mm（直徑）×16664mm（高度），單臺罐本體質量約為285t；20臺內浮頂2000m3儲罐為φ14500mm（直徑）×14264mm（高度），單臺罐本體質量約為97t。儲罐結構由罐頂板（網殼）、罐壁、罐底、平臺、盤梯、碳鋼浮盤幾大部份組成，其中罐底邊緣板采用了弓形板結構，中輻板之間采用對接焊，罐壁由帶板組成，儲罐主體材料為Q345R/Q235B。

2大型儲罐施工方法研究

大型儲罐具有外形尺寸大、罐頂高及頂部高空施工作業量大等特點。儲罐制造是本項目的重難點，在以往類似項目施工時，通常采用手拉葫蘆提升或液壓千斤頂提升倒裝的施工方法。但第1種手拉葫蘆提升倒裝法存在人工勞動強度高、工效低及頂升同步誤差大及施工安全方面的一些問題。第2種液壓千斤頂頂升倒裝法存在機械設備投入大，頂升系統維護困難，液壓系統一旦出故障，維修困難，造成整體停工等問題。也有采用自動焊接機器人正裝法制造此類大型儲罐，但該方法存在設備投入大，拱頂施工困難、高空作業工程量多，安全隱患大等不利素。結合中鐵二十五局集團第四工程有限公司的施工實踐，采用電動葫蘆群提升倒裝法制作法，同時對提升控制系統的電路進行了改進，解決了以上幾種提升工法存在的問題。本文結合現場實際施工實踐，對其施工步驟及關鍵環節進行詳盡闡述如下，以期該法在大型儲罐的施工中得到推廣應用及完善技術。

3施工工法原理

完成儲罐的底板后，施做罐頂及第1圈壁板，并在壁板下部設置臨時脹緊、并與壁板固定的提升梁。在儲罐內部，沿罐體內邊緣均勻布設提升立柱，立柱上掛設電動葫蘆，電動葫蘆下端勾連提升梁上的吊耳。然后所有電動葫蘆同步將提升梁、罐頂及第1圈壁板提升至合適高度，組焊第2圈壁板。然后通過操作電動葫蘆升降。使第1圈壁板、第2圈壁板豎向對正，并焊接成型。再將提升梁松開，降至第2圈壁板下部并與壁板固定。第3圈壁板組焊完成后，再次提升、對正。按此工序循環施做，直至組焊完成最底端的壁板，即完成儲罐主體結構的制造。該工法主要施工順序：鋪設儲罐底板→組焊第1圈壁板→施作罐頂→罐頂開天窗（便于提升立柱穿出）→提升機構安裝及調試、組焊第2圈壁板（預留外側立縫1條不焊）→提升第1圈壁板及頂板至預定高度的一半，檢查及調整提升效果→繼續提升至預定高度→調整環縫間隙及錯邊，收緊第2圈壁板合口→完成所有環縫、立縫的焊接→提升機構下落→重復上述提升，完成最底端壁板。施工流程及順序見表1所示。

4施工步驟概述、機具選擇及工法要點

4.1壁板組焊平臺施做

首先組焊大型儲罐的鋼底板。然后沿著儲罐壁板的圓弧上按間距80cm設置[20a槽鋼墊梁，槽鋼墊梁長度為50cm，墊梁中心線與圓形儲罐的圓徑線重合。并在墊梁上設置壁板的限位板。

4.2組焊儲罐最頂的圈板、拱頂

在槽鋼墊梁組成的平臺上組焊儲罐第1圈壁板，架立中心傘架，施做儲罐的拱形頂部。該工法相當于在地面施做儲罐的拱部，不僅減少了高空作業量，避免了搭設高大支架，且質量易于控制，大幅降低了施工成本。

4.3電動葫蘆提升裝置安裝

往常施工時，將提升吊耳直接焊接在壁板上，該方式常導致吊耳處壁板拉應力過大而變形。本項目采用設置提升梁焊接吊耳的方法。即在壁板下部設置由兩根[30a槽鋼對扣而成的提升梁，兩側按間距1m加綴板焊接而成，提升梁卷弧成外緣與罐體內徑相同的弧形。提升梁分成數段，每節提升梁對應安裝2根提升立柱。在提升梁的綴板上焊接壁板對接的限位鋼擋板。提升梁上的吊耳焊接在提升立柱的正下方。在吊耳兩側各1m長度內的提升梁增設綴板加強。提升梁采用龍門卡具連接儲罐壁板。龍門卡具設置位置不宜距吊耳太近，以免壁板受拉變形，距離太遠則易使提升梁扭曲變形。提升梁處局部構造見圖1所示。提升機構由提升立柱、中心柱、電動葫蘆及平衡繩構成。提升立柱采用鋼管制作，頂部焊有吊耳，柱底焊有柱腳，柱腳再與儲罐底板焊接固定。提升立柱沿儲罐內側圓周均勻布設。提升立柱的斷面尺寸及立柱數量根據施工需要及承載驗算而定。立柱盡量靠近罐壁而立，但需確保電動葫蘆不與罐體結構相觸碰。立柱垂直安裝，當柱腳與儲罐底板有空隙，用加墊薄鋼板契緊后焊接固定。平衡繩為拉緊在提升立柱與中心柱、相鄰提升立柱之間的鋼絲繩，其起到平衡提升立柱水平分力的作用。在通過平衡繩的聯結，使提升機構形成了受力封閉的整體。本項目平衡繩采用D19鋼繩，平衡繩與中心柱之間設置M25花籃螺栓以張拉平衡繩及調節平衡繩長度。以確保提升立柱的垂直度。

5改進電動葫蘆的微調電路

在中心立柱旁設置電動葫蘆控制柜，電源線沿著平衡繩布設。由專人指揮提升及操作控制柜。因電動葫蘆群的同步提升不可避免存在不一致性，為了必要時能夠僅對單個電動葫蘆進行提升高度的調整，使整個系統能夠平穩、同步的將罐體提升。本項目對對控制系統進行了技術改進，安裝了能夠啟動單個葫蘆的微調電路。該項改進不僅能夠根據需要控制單個葫蘆，使提升更安全及受控。也便于對環縫組對的間隙進行調整，避免組對變形，確保了儲罐焊接質量和外形美觀。

6提升關鍵技術及控制點

提升系統完成安裝后，對提升系統進行空載運行試驗。先啟動同步提升，觀察全部葫蘆升降是否同步，是否出現扭卡現象或其它問題。然后進行單個葫蘆控制電路的試運行。確認全部正常后，方可進行正式提升。在罐體提升時，派專人對電動葫蘆、起重鏈、提升梁及罐體等進行安全狀況監視，出現異常立即停止提升。通常提升至預定高度的一半時暫停。檢查提升同步性、受力均勻性。對各處提升高度進行測量，對滯后倒鏈實施微調至整體同步。調整完成后按間距100cm焊接內擋板。然后再次提升，提升壁板下緣高出圍板上緣后，立即停止整體提升。采取啟動單個或幾個葫蘆對環縫間隙進行微調。對正后將圍板合口收緊并焊接壁縫，下移提升梁，完成一個提升循環，提升施工見圖2所示。完成前丙圈壁板的提升安裝后，儲罐頂板結構已高出提搞立柱，封堵罐頂天窗，采用平衡繩聯結相鄰提升立柱、提升立柱與中心柱。重復提升過程，直至完成各圈壁板組焊。

7提升系統設計驗算

本項目以20000m3儲罐的提升系統為例說明設計驗算方法。20000m3儲罐沿罐內周邊均勻設置了40個提升立柱，立柱采用壁厚為6mm的Φ219鋼管。電動葫蘆40臺，單臺提升動力為10t。提升立柱柱腳與儲罐底板焊接固定，單根立柱設2根[14槽鋼呈八字形支撐，提升梁吊耳與立柱頂部吊耳正對設置。

7.1提升系統的工藝參數和計算數值

儲罐主體總重量G總=420t；底圈壁板和罐底板重量：G1=150t；提升梁和定位板重量：G2≈5t；實際提升最大重量：G實=G總-G1+G2=275t。Q235B鋼材抗拉、抗壓、抗彎允許應力[σ]=205MPa，剪切允許應力[τ]=125MPa。

7.2電動葫蘆提升能力驗算

電動葫蘆的倒鏈為斜向承力，當提升最后一圈壁板至對接高度后，承受最大荷載。此時，電動葫蘆的倒鏈與立柱的夾角為21°。電動葫蘆承受的全部拉力為275/（COS21°）=294.6t。本項目采用10t電動葫蘆，電動葫蘆提升有效系統取0.8，則需要設置的葫蘆臺數為：294.6/（0.8×10）≈37臺，本項目設置40臺10t電動葫蘆提升罐體符合20000m3儲罐提升工藝要求。

7.3提升立柱承載能力驗算

提升立柱采用長450cm的φ219×6mm鋼管，為軸向受壓桿件，全部立柱承受的最大荷載為275t。其慣性矩為：I=π（21.94-20.74）/64=2277.6cm4截面積為：A=π（21.92-20.72）/4=40.13cm2其柔度λ=μL/（I/A）1/2=0.7×450/（2277.6/40.13）1/2=41.8由歐拉公式計算其臨界應力為：σcr=π2E/λ2=3.142×200×106/41.82=1128591N=115.162t穩定安全系數取3，單根提升立柱的承載能力115.162/3=38.38t＞275/40=6.9t，故承載安全。

7.4吊耳承載能力驗算

①吊耳。吊耳采用2層12mm鋼板對焊，最小截面長度為50mm，承受的荷載為電動葫蘆的拉力為294.6/40=7.4t。σ=74000/（50×12×2）=61.7MPa≤[σ]②角焊縫。吊耳采用高度12mm的角焊縫與提升梁焊接。焊縫共4條，單條長度為220mm。焊縫最大應力τ=74000/（220×12×0.7×4）=10.0MPa＜[τ]=125MPa。故吊耳選擇2塊δ=12mm鋼板對焊，完全滿足起重需要，能保證起重工作的安全。

7.5同理

可計算出10000m3、2000m3儲罐所需電動葫蘆和提升立柱數量如表2所示。

8結束語

在進行本項目大型儲罐施工時采用了提升倒裝法，并對工藝進行改進和提高，采用電動葫蘆代替手動葫蘆加快速度、降低成本和降低勞動強度。對控制系統加設了微調電路，解決了倒裝施工偏吊難以調整的難題，確保本項目成功完成所有大型儲罐的制造。但在電動葫蘆提升倒裝的施工過程中，發現還有較多需要完善及改進的方面。比如提升機構需要的立柱、電動葫蘆數量多，立柱及中心柱體積大、重量大，安裝及后期拆運出罐的難度大；提升過程及質量控制還是以人工為主。展望在今后的施工實踐中，結合智能化、信息化的科學前沿，使該工法向自動化、智能化方向發展。

參考文獻：

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作者：向海濤 單位：中鐵二十五局集團第四工程有限公司