拱頂儲罐不舉升更換底圈壁板的施工方法

吳華禮 張全民

河北華北石油工程建設(shè)有限公司河北任丘062552

拱頂儲罐不舉升更換底圈壁板的施工方法

吳華禮 張全民

河北華北石油工程建設(shè)有限公司河北任丘062552

以實例論證，在儲罐壁板維修更換工程中利用不舉升方法，采用千斤頂將拆除處罐體支撐起來，并利用舊罐體做支撐，進行第一圈壁板的更換，可以大大減少設(shè)備機械臺班的投入；利用正裝法的安裝措施，將壁板安裝完畢，可以保證罐壁板的垂直度、橢圓度等。

儲罐底圈壁板千斤頂不舉升

在華北油田改造工程中，儲罐壁板維修更換工程較多。如果按照以往常規(guī)施工方法，在罐內(nèi)設(shè)提升機構(gòu)、脹圈來提升罐體，需要很多輔助專用工具，且工程量大。如遇大風天氣，罐體要承受很大的側(cè)向力，安全性差。而利用不舉升方法，采用千斤頂將拆除處罐體支撐起來，并利用舊罐體做支撐，進行第一圈壁板的更換，可以大大減少設(shè)備機械臺班的投入；利用正裝法的安裝措施，將壁板安裝完畢，可以保證罐壁板的垂直度、橢圓度等。

1 工程簡介

高一聯(lián)合站隸屬于中國石油華北油田分公司第三采油廠。該站建成至今已有18年，站內(nèi)工藝管線、多數(shù)設(shè)備和儲罐老化腐蝕嚴重，造成系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，急需改造。改造過程中，在對站內(nèi)水區(qū)部分的沉降除油罐、混凝除油罐和污水儲罐重新進行內(nèi)外防腐時，發(fā)現(xiàn)儲罐存在嚴重的腐蝕問題。經(jīng)專業(yè)人員對其腐蝕情況進行全面檢測，確認油罐壁板下部腐蝕嚴重，尤其是底圈壁板，甚至局部發(fā)生腐蝕穿孔，不能再投入運行，因此決定對罐壁進行大修更新，更換儲罐的最底圈壁板。但是，高一聯(lián)站內(nèi)整體改造工程設(shè)計圖紙中，由于工藝接管簡化，與原罐接管位置不相符，此時水區(qū)管網(wǎng)已基本安裝完畢。按照原有的施工方案，需要25t的吊車配合，而這時吊裝設(shè)備無法靠近。

表1 需要改造的儲罐列表

需要改造儲罐的規(guī)格型號內(nèi)容見表1。儲罐改造的施工主要流程見圖1。

2 維修準備

根據(jù)業(yè)主生產(chǎn)的需要，特別是針對項目防火要求高的現(xiàn)實，需改造的五臺油罐內(nèi)油及污水都要排放干凈并進行吹掃，經(jīng)檢測可燃氣體達標后方可進入罐內(nèi)施工。由于罐底板還可能會有清掃不凈的殘油，需要在罐內(nèi)底板鋪設(shè)30～50mm消防砂。

由于防火要求高且工期緊，700m3罐及500m3罐開門動火均采取二級動火措施，兩臺罐同時進行更換壁板工作，其他3臺200m3罐在700m3罐及500m3罐投產(chǎn)后再進行施工。

罐內(nèi)需要拆除更換的工藝管線要全部拆除，保證施工有暢通的逃生路線。

3 施工方法

一般采用倒裝法安裝儲罐壁板時，分為電動倒鏈邊柱法或是液壓起升柱法。電動倒鏈和液壓起升柱法，都是在罐底、頂圈壁板、罐頂安裝完畢后，沿罐壁四周均布設(shè)置提升柱及電動倒鏈或是采用液壓起升裝置，在罐內(nèi)同時設(shè)置脹圈、控制柜等設(shè)施。脹圈沿罐壁下緣內(nèi)側(cè)，用龍門板及千斤頂脹緊并固定在罐壁上，所有提升柱或是液壓起升裝置均需要用斜撐固定。在改造儲罐更換壁板施工中，往往也采用相同方法，將上圈壁板用脹圈脹緊，用提升裝置提住脹圈，切割掉底圈舊壁板后更換新壁板。由于液壓裝置或是邊柱及電動倒鏈的重量都在100～200kg左右，在吊車沒有合適站位的情況下安裝起升裝置、脹圈非常困難。

通過研究論證，決定采取新的施工方法，即不舉升原油罐，利用舊罐體做支撐，更換罐底圈壁板。不舉升方法，主要是不采用提升裝置、脹圈將上圈壁板提起，僅利用千斤頂、支撐板、內(nèi)檔板、少量弧板將新壁板安裝好。切割前用千斤頂和支撐板將上圈壁板頂上勁，每3m安裝一個支撐板和千斤頂，安裝完畢后切割掉舊壁板，并用運板小輪，將新壁板運送至安裝位置，用正裝法安裝壁板的龍門板、背杠、銷子、擋板等完成底圈壁板組對焊接的工作方法。

原有施工方法主要靠邊柱或是液壓提升裝置提升脹圈，受風力影響比較大。不舉升方法主要是依靠未拆除部分的舊壁板受力，受風力影響小，施工起來比較安全。

3.1 施工前的準備工作

（1）檢測各項參數(shù)：罐底圈壁板的垂直度、罐底壁板的橢圓度，罐壁的標高，罐基礎(chǔ)標高等。

（2）施工材料準備：完成底圈壁板的加工。

3.2 選擇合適的切割起始點

利用原罐體做支撐，選擇合適的切割起始點，應(yīng)盡量避開進出油管線及清掃孔。

3.3 壁板切除順序及方法

在切割之前，在切割處的底板上和環(huán)縫上側(cè)各點兩塊擋板，以免壁板向內(nèi)滑倒。壁板在切割過程中，應(yīng)按一定的順序進行，先切割與罐底板連接處，再切割環(huán)縫，最后切割立縫。

用火焰切割機或割把切割罐底第一圈壁板和對應(yīng)的罐底邊緣板，其長度比一塊底圈壁板的長度略長，以方便施工人員組對壁板。

此外還要注意，切割舊壁板的長度應(yīng)比所預制的罐板兩側(cè)長出500mm，以方便施工人員進出組對罐板（見圖2）。

切割壁板前，在上一圈壁板下部點上支撐板,用千斤頂將上部壁板撐起,防止拆除后上層壁板受重力向下變形，使新壁板無法安裝。應(yīng)根據(jù)切割的罐板長度，來確定上層壁板的支撐板與千斤頂?shù)臄?shù)量。千斤頂之間的距離不應(yīng)超過3m。原罐體越大，施工越方便安全（見圖3）。

3.4 打磨上圈壁板與新壁板組對

切割完壁板后，施工人員在切割的壁板內(nèi)側(cè)，用大錘敲擊，讓壁板向外倒，外側(cè)嚴禁站人。第一塊壁板拆除后，用砂輪機將上圈壁板的下口打磨出外坡口，與新壁板的組對間隙如圖4所示。

3.5 磨平切割下的第一塊壁板與底板上的T型焊道切割處

由于罐不需要更換底板，因此需要將切割下的第一塊壁板與底板上的T型焊道切割處磨平，并檢查罐底板是否有切割損傷，對損傷處及時補焊并打磨平整。

3.6 安裝新壁板

由于水區(qū)內(nèi)無法進入大型機械，給壁板自制了一對可拆卸輪子（見圖5），將壁板拽到安裝位置。如距離較遠，為保證安全，沿上一圈壁板下側(cè)，點上“L”型擋板可以防止壁板外倒傷人。

安裝壁板前，沿罐內(nèi)徑弧度點上擋板，將第一張板固定到切割處。在安裝的壁板內(nèi)側(cè)以及上一圈板垂直部位點上正裝儲罐安裝時常用的插板。在插板間焊上弧形加強板。安裝壁板時，將背杠插入插板，用銷子銷緊。固定好第一塊底圈壁板，將其上部與罐體焊接好，焊接工序應(yīng)嚴格按照焊接工藝指導書進行。第一塊底圈壁板下部與邊緣板大角縫點焊前，需要保證底圈壁板的垂直度，然后點焊固定即可。安裝壁板的輔助工件見圖6。

切除緊挨的第二塊壁板，重復上一步驟，并按焊接工藝焊接好第二張板的上環(huán)縫和兩塊壁板的立縫，依此法更換剩余壁板，直至底圈壁板全部更換完畢。在調(diào)整好罐壁板的橢圓度、垂直度后，再進行罐底大角縫的焊接，焊接時應(yīng)先內(nèi)后外，嚴格按照焊接工藝指導書要求進行并達到GB50128-2005要求。

在最后一塊板安裝完畢前，將進出的人孔安裝完畢，罐壁板全部更換完畢后，進行罐前工藝、清掃孔及罐內(nèi)工藝的安裝。

3.7 上水試驗準備

壁板、附件更換完畢后，需要對儲罐進行上水試驗。上水試驗前對人孔，罐前工藝接管、清掃孔進行封閉。

3.8 檢驗及整體上水試壓

按有關(guān)規(guī)程對所有更換的壁板焊縫進行無損探傷，如發(fā)現(xiàn)不合格立即整改。

對相對應(yīng)的項目進行檢測并同施工前的檢測數(shù)據(jù)比較，符合標準要求后，進行上水整體試壓，試壓按GB50128-2005有關(guān)要求進行。

4 投入機械及技措用料

投入的機械及技措用料見表2。

5 施工成效

對老舊罐區(qū)進行底圈壁板更換施工時，罐區(qū)工藝管線無法拆除，吊車無法靠近施工現(xiàn)場，就要采用大型吊車進行安裝。在油罐四周有消防系統(tǒng)管線和防火堤，需要扒開防火堤且將消防管線斷開才能進入吊車，有時為了保證采油站內(nèi)正常生產(chǎn)運行，消防系統(tǒng)管線拆除的審批手續(xù)十分復雜，且恢復管線、防火堤的工作量較大。即使吊車能進入罐區(qū)內(nèi)安裝起升裝置和控制系統(tǒng)，也需要在改造的罐頂上開天窗將漲圈提起，施工完畢后再將罐頂恢復。由于每種規(guī)格的儲罐直徑不一，脹圈的預制尺寸不一，造成技措用料的投入過多。用人力在罐內(nèi)架設(shè)起升裝置、脹圈、控制柜，單件物品重量都在200kg左右，施工人員會存在碰傷、砸傷等安全風險。綜上所述，舊的施工方法不利于老舊罐區(qū)壁板更換改造。

表2 投入機械及技措用料

不舉升更換底圈壁板的施工方法非常適用于老舊罐區(qū)壁板的改造，在高一聯(lián)合站更換底圈壁板工程中得到充分應(yīng)用。在施工過程中減少起升裝置及控制柜的拆除和安裝，高一聯(lián)站內(nèi)的5臺拱頂儲罐的壁板更換工作比原有方法施工工期提前了5d，節(jié)省了5d所需要用的吊車臺班，在一定程度上節(jié)省了人工、材料與機械臺班。在質(zhì)量方面，5臺儲罐的底圈壁板垂直度、橢圓度、局部壁板凹凸度均達到規(guī)范要求。對比原施工方法，采用不舉升法施工，減少了吊車臺班投入；減少了起重工、電工的投入數(shù)量；免去安裝脹圈、控制柜、起升裝置這些繁鎖工序，減少了施工人員的勞動強度。此種施工方法，同時解決了人員緊張、設(shè)備進出困難的施工難題，在經(jīng)濟效益上也取得了一定成效。

創(chuàng)經(jīng)濟效益計算過程=節(jié)約使用吊車天數(shù)*吊車臺班費*改造罐數(shù)量+漲圈材料費+脹圈制作人工費、機械費+運輸脹圈、裝置的車輛費和人工費+液壓起升裝置購置費或租賃費。

實踐證明，該方法使用機具少，安全性好，施工工藝簡單，各項技術(shù)指標均能達到標準要求，是一種較為理想的拱頂儲罐底圈壁板的更換施工方法。除了儲罐更換底圈壁板，對于更換罐底板的工程項目，此種方法也同樣有效。

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