淺析鋼質(zhì)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐內(nèi)浮頂整體提升施工技術(shù)

陳東旭

摘要：為了提高我國(guó)石油工程質(zhì)量，針對(duì)鋼質(zhì)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐內(nèi)浮頂整體提升施工技術(shù)的運(yùn)用，以某工程為例，從施工流程、浮艙施工、浮頂施工三個(gè)方面探討了其優(yōu)勢(shì)，以期能夠提高石油工程施工效率，保證施工安全，最后得出結(jié)論，內(nèi)浮頂整體提升施工技術(shù)是鋼質(zhì)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐施工中的一項(xiàng)有效技術(shù)。

關(guān)鍵詞：鋼質(zhì)；內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐；內(nèi)浮頂整體提升施工技術(shù)；單盤(pán)結(jié)構(gòu)

內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐的制作，是在其內(nèi)部軸心線(xiàn)位置設(shè)置一軸，通過(guò)剖面的尺寸，放置特殊輕質(zhì)材料頂蓋，該頂蓋受儲(chǔ)罐內(nèi)物體數(shù)量變化的影響而發(fā)生變動(dòng)，具有限制性作用。鋼制內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)主要有2種模式，即鋼制拱頂儲(chǔ)罐、鋼制內(nèi)浮頂，其中內(nèi)浮頂主要采用單盤(pán)結(jié)構(gòu)，與罐底板之間的距離約為2m。以往進(jìn)行內(nèi)浮頂施工時(shí)，施工人員會(huì)先進(jìn)行拱頂儲(chǔ)罐主體的安裝，隨后在其上方搭設(shè)臨時(shí)浮頂臺(tái)架，臺(tái)架之上放置浮頂。這種施工工藝雖然使用時(shí)間較長(zhǎng)，但是浮頂?shù)氖┕ろ樞蚴窃诠拗黧w之后，操作空間比較受限，在高度2m處進(jìn)行施工，增加了板料運(yùn)輸以及就位的難度，降低施工效率的同時(shí)，也會(huì)影響到施工人員的人身安全。所以，建議使用內(nèi)浮頂整體提升施工技術(shù)，可以將以上問(wèn)題很好的解決，下面圍繞該技術(shù)展開(kāi)剖析。

1 工程概況

某石油工程企業(yè)2016年6月份進(jìn)行石化廠(chǎng)工程施工，針對(duì)其中的鋼制內(nèi)浮頂原油罐項(xiàng)目，內(nèi)浮頂直徑為27.2m，重量為52.1t。內(nèi)浮頂中包括3個(gè)部分，即浮艙、單浮盤(pán)以及浮頂支柱，其中浮艙機(jī)構(gòu)為環(huán)形箱體，位置在浮頂外緣處，單浮盤(pán)所使用的結(jié)構(gòu)為單層鋼板拼接結(jié)構(gòu)，位置在環(huán)形浮艙以?xún)?nèi)，在浮頂中所占面積較大，浮頂支柱的結(jié)構(gòu)是鋼管加套管結(jié)構(gòu)，為內(nèi)浮頂、罐底提供了支撐力。鋼制內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐結(jié)比較常見(jiàn)的施工方法是水浮提升就位，但是這種方法需要2次進(jìn)水，不僅消耗大量水資源，還會(huì)延長(zhǎng)施工時(shí)間，使罐內(nèi)加熱器、工藝管線(xiàn)作業(yè)難度加大，需要改用內(nèi)浮頂整體提升施工技術(shù)。

2 內(nèi)浮頂整體提升施工技術(shù)應(yīng)用

2.1 施工流程

本次工程組織施工的過(guò)程中，施工流程如下：第一，針對(duì)所有施工材料進(jìn)行驗(yàn)收；第二，待材料驗(yàn)收合格之后可以放樣下料；第三，組織預(yù)制施工；第四，安排施工人員實(shí)施基礎(chǔ)驗(yàn)收；第五，底板組焊施工，并且對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)；第六，頂層帶板組焊施工；第七，拱頂組焊施工；第八，倒數(shù)第二層帶板的組焊施工；第九，組織鋼結(jié)構(gòu)、梯子平臺(tái)與相關(guān)附件的施工作業(yè)；第十，罐底焊接；第十一，按照各段要求進(jìn)行斗浮艙組裝；第十二，斗浮艙移位，向罐的中心位置進(jìn)行移位，距離在600～700mm之間；第十三，罐壁、罐頂?shù)陌惭b；第十四，針對(duì)斗浮艙進(jìn)行復(fù)位安裝；第十五，搭建單浮盤(pán)支架，并且安裝單浮盤(pán)，將其與浮艙組裝；第十六，吊裝浮頂；第十七，安裝立柱；第十八，針對(duì)罐體進(jìn)行防腐處理；第十九，將單浮盤(pán)支架拆除；第二十，竣工驗(yàn)收即代表完成此次施工。

2.2 浮艙施工

當(dāng)結(jié)束罐底施工之后，在罐底施工平臺(tái)的基礎(chǔ)上開(kāi)始進(jìn)行浮艙分段施工。本次工程主要?jiǎng)澐譃?段，隨之進(jìn)行組裝與焊接作業(yè)。浮艙組裝結(jié)束之后，暫時(shí)不能移動(dòng)，將浮艙的高度作為第一圈罐壁、包邊角鋼作業(yè)平臺(tái)，并且運(yùn)用吊車(chē)將已經(jīng)完成分段施工的船艙向罐中心移動(dòng)，距離在600～700mm之間，將罐壁安裝的空隙預(yù)留出來(lái)[1]。這時(shí)，單浮盤(pán)鋼板可以放置在罐中，隨即開(kāi)始罐頂支架與罐頂?shù)慕M裝、安裝。隨后進(jìn)行主體環(huán)節(jié)施工，將浮艙當(dāng)作罐頂、罐壁組對(duì)、焊接、罐壁內(nèi)焊縫打磨的作業(yè)平臺(tái)，進(jìn)行接下來(lái)的施工。

一旦完成罐主體環(huán)節(jié)的施工，便可以將之前分段浮艙進(jìn)行復(fù)位處理，連成整體后，搭設(shè)平臺(tái)為單盤(pán)板安裝提供便利條件。對(duì)單浮盤(pán)與罐底坡度進(jìn)行計(jì)算，并且獲取單浮盤(pán)與罐底距離差，罐底處進(jìn)行組對(duì)單浮盤(pán)板鋪設(shè)，施工臺(tái)架平臺(tái)包括角鋼與支撐管，隨即開(kāi)始進(jìn)行制作安裝。在臺(tái)架上設(shè)置單浮盤(pán)，將單浮盤(pán)、浮艙連接安裝之后便可以結(jié)束浮頂?shù)闹谱鳌?/p>

2.3 浮頂施工

當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)完成浮頂罐底作業(yè)之后，可以通過(guò)浮頂支柱安裝倒鏈提升設(shè)備，進(jìn)行內(nèi)浮頂提升操作。

第一，將電動(dòng)倒鏈提升設(shè)備安裝完畢，根據(jù)設(shè)計(jì)位置設(shè)置浮頂支柱孔，并且將套管、上表面補(bǔ)強(qiáng)圈安裝就位，并組織焊接浮頂上表面焊縫。當(dāng)浮頂支柱就位之后，按照電動(dòng)倒鏈空間所處位置以及浮頂提升的具體高度，浮頂支柱頂處設(shè)置連接短管，在短管上部進(jìn)行吊耳的焊接，使其能夠形成一個(gè)整體，和浮頂支柱共同充當(dāng)?shù)规溨Ъ?。電?dòng)倒鏈安裝完畢后，浮頂支柱套管的相應(yīng)位置焊接下吊耳，并且通過(guò)斜撐對(duì)套管進(jìn)行加固[2]。電動(dòng)倒鏈安裝的數(shù)量和浮頂支柱相同，此次工程施工中的單浮盤(pán)上數(shù)量為25個(gè)，浮艙上數(shù)量為15個(gè)，總計(jì)數(shù)量35個(gè)，電動(dòng)倒鏈的重量為5t。

第二，內(nèi)浮頂整體提升施工。施工人員按照順序?qū)﹄妱?dòng)倒鏈進(jìn)行調(diào)試，確保所有電動(dòng)倒鏈都能夠保持在可提升狀態(tài)下。為了方便后續(xù)施工，將提升到位的位置線(xiàn)標(biāo)注出來(lái)，使提升到位檢查可以有序進(jìn)行。隨后便可以組織電動(dòng)倒鏈聯(lián)動(dòng)提升操作，待到位之后可以逐個(gè)調(diào)節(jié)高度，將浮頂支柱、套管之間定位銷(xiāo)安裝，安裝工作結(jié)束后便可以拆除倒鏈、吊耳、斜撐與連接短管，并且組織內(nèi)浮頂?shù)撞亢缚p的焊接施工，并且拆除單浮盤(pán)施工臺(tái)架，即完成內(nèi)浮頂整體提升施工[3]。

完成浮頂整體提升施工之后，需要組織穩(wěn)定性檢測(cè)，浮頂主要應(yīng)用電動(dòng)倒鏈進(jìn)行整體提升操作，提升受力點(diǎn)為立柱套管，且作業(yè)過(guò)程中的受力狀態(tài)與浮頂在罐體處支撐的狀態(tài)相同，浮頂穩(wěn)定性與受力設(shè)計(jì)要求相符。下面對(duì)立柱穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算：

首先，浮艙立柱強(qiáng)度的計(jì)算。所有立柱上安裝的電動(dòng)倒鏈均為對(duì)稱(chēng)分布，立柱承受力只有壓應(yīng)力，并不存在彎矩，計(jì)算公式如下 、 ，這兩個(gè)公式中的P1代表一個(gè)倒鏈承受的外力，單位是N，m代表外圈浮艙的質(zhì)量，m=2.32×105N（23.7t），n代表所用支柱的數(shù)量，本次工程中n的數(shù)量為10個(gè)，A代表支柱截面積，單位是m2，d代表支柱鋼管的直徑，為0.089m， 代表的是支柱鋼管壁厚度，為0.006m， 代表支柱承受的最大應(yīng)力，單位是MPa，[ ]代表支柱的許用應(yīng)力，為235MPa[4]。

其次，單盤(pán)板立柱強(qiáng)度計(jì)算。單盤(pán)板立柱中安裝的電動(dòng)倒鏈均處于立柱的一側(cè)，為偏心壓縮，強(qiáng)度計(jì)算公式如下： 、 。這兩個(gè)公式中，P2代表其中一個(gè)倒鏈承受的外力，單位是N，m代表單盤(pán)板的質(zhì)量，為2.28×105N（23.3t），n代表的是支柱數(shù)量，這里用到的支柱數(shù)量為30個(gè)，A點(diǎn)支柱截面積，單位是㎡，L0代表的是受力點(diǎn)距支柱面心之間的距離，單位是m，Iz代表的是支柱鋼管慣性矩，單位是m4，d代表的是支柱鋼管直徑，為0.089m， 代表的是支柱鋼管壁厚度，為0.006m， 代表支柱承受的最大應(yīng)力，單位是MPa，[ +]代表支柱的許用應(yīng)力，為235MPa。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，鋼質(zhì)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐內(nèi)浮頂整體提升施工技術(shù)可以縮短施工周期，保證鋼質(zhì)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐施工穩(wěn)定性，同時(shí)也能夠減少資源消耗，這對(duì)于石油工程質(zhì)量的提升有重要作用，為今后工程施工提供技術(shù)參考。

參考文獻(xiàn)

[1]張濤.淺談易熔盤(pán)內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐火災(zāi)危險(xiǎn)性及撲救措施[J].廣東化工，2019，46（02）：154-155+144.

[2]范金枝.內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐改造成內(nèi)浮頂?shù)鈨?chǔ)罐設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].石油和化工設(shè)備，2015，18（08）：27-28.

[3]周義.內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐液壓安全閥油封高度的計(jì)算[J].化工中間體，2015，11（05）：62-63.

[4]李志國(guó)，李將韜，吳俊成，邱冬，程曦，馮杰.某裝車(chē)站內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐浮盤(pán)變形失效分析及預(yù)防[J].化工管理，2014（03）：122.

（作者單位：中石化中原油建工程有限公司）