Φ30×30M 鋼制氧化鋁貯倉(cāng)安裝實(shí)例

曹曉東

（中鋁山西分公司檢修分廠 山西 河津 043300）

在氧化鋁生產(chǎn)設(shè)備中有很多非標(biāo)設(shè)備，在氧化鋁生產(chǎn)、貯運(yùn)過(guò)程中存在著大量的槽類(lèi)非標(biāo)設(shè)備，在更新改造、新建工作中經(jīng)常遇到此類(lèi)的問(wèn)題：

1 施工方法簡(jiǎn)介

常用施工方法：大型立式槽、罐類(lèi)非標(biāo)設(shè)備常用的安裝方法主要有正裝和倒裝二大類(lèi)。

正裝法通常分為分片法、分段法二種安裝方法。

倒裝法多用于單臺(tái)罐體的施工，通常施工的方法為中心柱倒裝法、立柱倒裝法、水浮倒裝法、氣頂?shù)寡b法等。

2 優(yōu)缺點(diǎn)的比較

2.1 正裝法的優(yōu)缺點(diǎn)

分片正裝法的優(yōu)點(diǎn)是：組裝時(shí)輔助工裝用料較少，投入人工較少，組對(duì)所用輔助機(jī)械和人工較少；

缺點(diǎn)是：施工方法屬高空作業(yè)，所用腳手架的用量較大，施工時(shí)的精度控制較困難。

分段正裝法的優(yōu)點(diǎn)是：組對(duì)時(shí)精度較好，高空作業(yè)組對(duì)、焊接量較小，施工安全性較好，成組的多臺(tái)槽體施工時(shí)效率較高；

缺點(diǎn)是：所用機(jī)械設(shè)備一次性投資較大，對(duì)施工的組織能力要求較高。

2.2 倒裝法的優(yōu)缺點(diǎn)

中心柱倒裝法優(yōu)點(diǎn)是：利用貯槽的中心柱做吊裝的起重桅桿，可減少輔助設(shè)施材料的用量；吊點(diǎn)在頂蓋加強(qiáng)圈的位置，有利于槽體圓度的控制；

缺點(diǎn)是：通用性不強(qiáng)；

立柱倒裝法優(yōu)點(diǎn)：適用于場(chǎng)地狹小，運(yùn)輸困難，機(jī)械化程度低的施工；

缺點(diǎn)是：立柱及加固所用材料較多，施工質(zhì)量控制難度較大，起重能力有限，安全性較差；

水浮倒裝法優(yōu)點(diǎn)：多用于浮頂式油罐的安裝，利用油罐所附的部件，輔助材料用量較少，施工的安全性較好；

缺點(diǎn)是：應(yīng)用的范圍較小，應(yīng)用的局限性較大；

氣頂?shù)寡b法優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用的范圍較寬，輔助材料較為節(jié)約，勞動(dòng)強(qiáng)度較小，高空作業(yè)少；

缺點(diǎn)是：槽體高度較大時(shí)，應(yīng)用較困難，受環(huán)境影響較大。

3 安裝

3.1 簡(jiǎn)介

某鋼制氧化鋁貯倉(cāng)，外形幾何尺寸為φ30×30M，壁板為15 帶，由下至上每二帶鋼板（最上部三帶鋼板）為一個(gè)厚度，鋼板厚度由20mm 遞減至8mm，倉(cāng)頂?shù)闹螢殍旒芙Y(jié)構(gòu)，主桁架18 榀，主桁架間由型鋼連接加固，倉(cāng)頂蓋為厚度8mm的鋼板構(gòu)成，倉(cāng)壁頂部有6 圈角鋼煨制成的加強(qiáng)圈。倉(cāng)頂、加強(qiáng)圈、壁板等總重429 噸。

3.2 安裝方案的選擇

中心柱倒裝、水浮倒裝這二種方法因本貯倉(cāng)本身不附帶有中心柱和浮頂，因此不適于本貯倉(cāng)的施工，應(yīng)在立柱倒裝和氣頂?shù)寡b這二種方法中選擇一種進(jìn)行本貯倉(cāng)的安裝。

本貯倉(cāng)的頂蓋和壁板（不含下部第一帶δ20mm 的壁板）需起升的最大重量為397 噸，如用一般的立柱倒裝法，按每根立柱上的倒鏈的起重能力為10T，則需倒鏈40 個(gè)，才能滿足起升重量的要求，在實(shí)際施工中，從安全性上考慮，對(duì)用手動(dòng)起重設(shè)備的選用均要加一定的安全系數(shù)，對(duì)于重量較大的工件施工時(shí)安全系數(shù)至少為2，如按此系數(shù)，則至少要80臺(tái)倒鏈進(jìn)行起升，在實(shí)際施工中這是不可行的，因此，立柱、倒鏈倒裝法是不可行的。

如應(yīng)用氣頂?shù)寡b法，其參數(shù)計(jì)算如下：

P=W/S=397.166T/152*3.1416=397.166/706.86=561.87kg/m2

P 為壓強(qiáng)、W 為最大起升重量、S 為罐內(nèi)橫截面積，

考慮30%的摩擦力及其他附件重量，

則P=561.87kg/m2*1.3=730.44kg/m2

根據(jù)公式P1V1=P2V2

設(shè)P1=1kg/m2（自然空氣在海平面的壓力）

P2=1.042kg/m2(頂升時(shí)罐內(nèi)的絕對(duì)壓力)

V1為罐的總?cè)莘e，V2為P2作用下的容積

V1=706.86*30=21205.8m3

V2=P1V1/P2=21205.8/1.042=20351.06m3

設(shè)在P2作用下氣體容積的壓縮量為V壓，

則V壓=V1-V2=854.74m3

設(shè)V0為最后一次頂升板構(gòu)成的容積，V真為P2作用下空氣壓縮量和頂升高度相對(duì)真空容積

V0=706.86*2=1413.72m3

V真=V壓+V0=2268.46m3

設(shè)V真為P2作用下頂升到預(yù)定高度所需鼓風(fēng)量

V升=P2*V真/P1=2266.232*1.042/1=2363.74m3

設(shè)罐體在10 分鐘內(nèi)頂升到位，所用風(fēng)量為Q

則Q=2363.74/10*60=14182.74m3/H

考慮到風(fēng)壓作用下的泄漏，則需對(duì)所計(jì)算出來(lái)的風(fēng)量進(jìn)行放大，通常所取的放大系數(shù)為6，則最終風(fēng)量為Q終=14182.74*6＝85096.44m3/H

從上面的計(jì)算可知，因風(fēng)量較大，所用的風(fēng)機(jī)選型較困難，如用多臺(tái)風(fēng)機(jī)，則在鼓風(fēng)時(shí)在罐內(nèi)會(huì)產(chǎn)生渦流，增加施工安全控制的難度，且因本罐的高度較高，施工所用平衡裝置的布置和使用較為困難，因此，氣頂?shù)寡b在本貯倉(cāng)的施工中應(yīng)用難度較大，不宜采用。

從上述的理由可知，常規(guī)的施工方法在本貯倉(cāng)的施工中均無(wú)法直接使用，因此，在本貯倉(cāng)的施工中，必須對(duì)各施工方法的長(zhǎng)處進(jìn)行綜合分析歸納，從而選用最優(yōu)化的方法進(jìn)行施工。

在正裝法不宜采用的情況下，必須對(duì)倒裝施工的方法進(jìn)行優(yōu)化提高以保證施工的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

在上文中對(duì)倒裝法的敘述中可知，立柱（倒鏈）倒裝施工法是應(yīng)用較普遍、技術(shù)較成熟的一種施工方法，其原理和實(shí)際操作都較簡(jiǎn)單，適用范圍較寬，在中小型貯罐的施工中應(yīng)用較為普遍，但本貯倉(cāng)是大型貯罐，直接應(yīng)用本方法是不可行的，但對(duì)其原理進(jìn)行深入地分析，并針對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行改進(jìn)，是可以完成本貯倉(cāng)施工的。

立柱倒裝法的原理：

立柱倒裝法是沿圓形截面貯罐的罐壁設(shè)立多個(gè)立柱，每根立柱上設(shè)置一臺(tái)或多吧手動(dòng)起重工具，使貯罐的重量均勻地分配在各臺(tái)起重工具上，同時(shí)起升各臺(tái)起重工具以達(dá)到起升的目地從而完成貯罐的起升施工。

起重工具的選擇：立柱倒裝法所用的起重工具最常用的是倒鏈，這是因?yàn)榈规湹氖褂镁哂休^為方便、簡(jiǎn)單，可以一次起升到位，操作靈活等特點(diǎn)，但是倒鏈的起重能力較小，應(yīng)用的范圍局限于中小型貯罐的施工，不適用于本貯倉(cāng)的施工，如果能夠增大起重工具的能力，起升重量能夠滿足本貯倉(cāng)的要求，則立柱倒裝法是能夠完成施工的。

常用的手動(dòng)起重工具為倒鏈和千斤頂，倒鏈的起重量小，行程較大，使用時(shí)吊點(diǎn)在起重物的上方；千斤頂?shù)钠鹬亓枯^大，行程較小，使用時(shí)頂點(diǎn)一般在重物的下方，如果能夠通過(guò)輔助性器具使頂點(diǎn)能夠在重物的上方，并克服行程較小的缺點(diǎn)，則在本貯罐的施工中是可以應(yīng)用千斤頂進(jìn)行起升的。

因此，選用立柱（千斤頂）的方法來(lái)進(jìn)行本貯倉(cāng)的倒裝施工。

3.3 立柱（千斤頂）倒裝法實(shí)施

1）立柱數(shù)量的選擇

立柱數(shù)量的選擇也就是千斤頂數(shù)量的選擇，本工件最大的起升重量為397 噸，選用起重量為50 噸的千斤頂，則8 個(gè)千斤頂即可滿足起重量的要求，但在實(shí)際施工中，尤其是多臺(tái)機(jī)械同時(shí)使用時(shí)要考慮到機(jī)械運(yùn)動(dòng)在執(zhí)行時(shí)不可能完全同步，因此在施工中在對(duì)起重能力選定時(shí)要考慮安全系數(shù)，一般情況下，安全系數(shù)為1.5～2.5 倍，本貯倉(cāng)最大起重量為397 噸，重量較大，為安全起見(jiàn)，取安全系數(shù)為2.5 倍，這樣實(shí)際用頂?shù)臄?shù)量為20 個(gè)，立柱的數(shù)量也為20 個(gè)。

2）起升方式的選擇

常用的千斤頂起升方式為千斤頂在重物的下方，通過(guò)頂升將重物提升一個(gè)千斤頂?shù)男谐?，然后，將重物支撐牢固，千斤頂落下，抬高千斤頂，再頂升，直至將重物頂升到位；如果本貯倉(cāng)的施工用此方式，因千斤頂?shù)男谐套畲鬄?00mm，起升的壁板高度為2m，則最少需準(zhǔn)備六種不同高度的立柱，立柱的固定問(wèn)題較多、安全性較差、經(jīng)濟(jì)性較差，所以一般性的起重方式是不宜在本工件的施工中使用的。

為解決這一問(wèn)題，我們?cè)趯?shí)際施工中采用了以下的方式進(jìn)行頂升：

利用立柱、起升橫梁、起升拉桿、起升牛腿和止退柱銷(xiāo)的組合應(yīng)用完成了壁板的起升，具體的構(gòu)件的明細(xì)如表3-1 所示：

表3 -1

（1）施工的順序：先完成最上部的壁板的安裝，然后將頂蓋安裝、焊接完成，安裝加固好立柱，起升第一帶的壁板，逐帶安裝其余的帶板。

（2）壁板起升施工步驟如下：

步驟1 分為二步：

焊好牛腿、掛好起升拉桿上的第一組掛環(huán)，

千斤頂起升至牛腿底板超過(guò)第一組柱銷(xiāo)孔；

步驟2 分為三步：

在第一組柱銷(xiāo)孔內(nèi)穿入止退柱銷(xiāo)，

千斤頂下落至牛腿底板座于止退柱銷(xiāo)上，松開(kāi)千斤頂、將第二組掛環(huán)掛在牛腿底板上，

千斤頂起升至牛腿底板高于第二組柱銷(xiāo)孔；

步驟3 分為三步：

在第二組柱銷(xiāo)孔內(nèi)穿入止退柱銷(xiāo)，

千斤頂下落至牛腿底板座于止退柱銷(xiāo)上，松開(kāi)千斤頂、將第三組掛環(huán)掛在牛腿底板上，

千斤頂起升至牛腿底板高于第三組柱銷(xiāo)孔；

步驟4～7 重復(fù)步驟2、3 的步驟，第一步驟起升一個(gè)掛環(huán)的距離直至步驟8；

步驟8 分為三步：

在第七組柱銷(xiāo)孔內(nèi)穿入止退柱銷(xiāo)，

千斤頂下落至牛腿底板座于柱銷(xiāo)上，松開(kāi)千斤頂、將第八個(gè)掛環(huán)掛在牛腿底板上，

千斤頂起升至牛腿底板高于下一帶的壁板，進(jìn)行下一帶壁板的組對(duì)。

按上述1～8 的步驟逐帶進(jìn)行壁板的安裝，即可完成整臺(tái)貯倉(cāng)的安裝。

3.4 施工中應(yīng)注意的問(wèn)題

1）立柱的位置沿壁板的圓周方向均布，立柱的座板要與地面接觸緊密，立柱在使用前要進(jìn)行加固，加固的方法為對(duì)稱的二根立柱、相鄰的二根立柱頂部用鋼絲繩連為一體，鋼絲繩系于固定吊環(huán)上；

2）安裝立柱時(shí)，因第一帶壁板的高度低于立柱的高度，因此部分頂蓋板可在安裝完第二帶壁板后進(jìn)行安裝，以保證起升；

3）在安裝最上部幾帶的壁板時(shí)，因起升的重量較輕，可安裝部分立柱進(jìn)行起升，但考慮到牛腿較少時(shí)，壁板變形的可能性較大，立柱的數(shù)量不應(yīng)少于10 個(gè)；

4）在起升的過(guò)程中，各千斤頂?shù)牟僮髡邞?yīng)遵循統(tǒng)一的指揮，每次起重桿下壓的距離應(yīng)保持一致，在實(shí)際施工時(shí)，是三人一組來(lái)進(jìn)行起升作業(yè)的，一人站在臨時(shí)支架上，負(fù)責(zé)壓桿的回位，二人在地面負(fù)責(zé)下壓，下壓通過(guò)向下拉動(dòng)固定在壓桿上的繩索來(lái)實(shí)現(xiàn)的，每臺(tái)千斤頂?shù)奈恢蒙?，均設(shè)有用鋼筋制成的限位桿，以控制每次下壓及回位的距離；

5）在第一次頂升前，要對(duì)壁板的原始位置進(jìn)行測(cè)量，并測(cè)量壁板在每個(gè)銷(xiāo)釘孔處放置時(shí)的高度，以便于調(diào)整立柱的原始高度，對(duì)壁板起升時(shí)的水平度進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制；

6）在實(shí)際施工中，當(dāng)安裝最下部幾帶壁板時(shí)，因起升的重量較大，壁板在局部出現(xiàn)了變形，針對(duì)這種情況，起升前我們?cè)谂Ｍ鹊牟课患雍噶碎L(zhǎng)度為2 米的弧板以強(qiáng)化壁弧的鋼度，防止了變形的發(fā)生；

7）50 噸千斤頂?shù)牡男谐虨?00mm，在實(shí)際起升的過(guò)程中，每次千斤頂?shù)男谐虨?50mm，最后一次起升時(shí)的高度為300mm，以便于組對(duì)下一帶壁板；

8）在施工中要嚴(yán)格控制壁板上、下二道接口的周長(zhǎng)，以防止上、下二帶壁板組對(duì)時(shí)的錯(cuò)邊等缺陷，提高施工質(zhì)量，具體的做法是：組對(duì)第一帶筒體時(shí)，每道立焊縫均要預(yù)留1mm的收縮量，在焊接完成后，實(shí)測(cè)第一帶筒體下口的周長(zhǎng)，并以此為依據(jù)，確定下一帶壁板的周長(zhǎng)，在起升第一帶筒體之前，將第二帶筒體留一道活口，其余立縫焊完，并按第一帶壁板的周長(zhǎng)對(duì)第二帶壁板的長(zhǎng)度進(jìn)行確定，然后，提升第一帶筒體，組對(duì)第二帶筒體；重復(fù)以上步驟直至全部壁板組對(duì)完成。

9）在壁板起升前，要完成焊縫的探傷和壁板外表面的除銹、底漆及面漆的涂刷，以減少高空作業(yè)的工作量。