論儲(chǔ)罐的卡鉤倒拆法工藝設(shè)計(jì)

茂名瑞派石化工程有限公司 廣東茂名 525000

儲(chǔ)罐卡鉤倒拆法工藝與傳統(tǒng)倒拆法的區(qū)別是整個(gè)工藝過(guò)程不需要脹圈、不需要腳手架或吊車(chē)；卡鉤輔助材料可重復(fù)利用于不同直徑的罐體，工藝通用性強(qiáng)，適合于安裝時(shí)為倒裝的儲(chǔ)罐拆除。以茂名石化煉油分部輸油車(chē)間所管轄北山舊苯罐組為例，對(duì)儲(chǔ)罐卡鉤倒拆法技術(shù)工藝進(jìn)行探討。北山舊苯罐群儲(chǔ)罐主要參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 北山舊苯罐群儲(chǔ)罐主要參數(shù)

儲(chǔ)罐卡鉤倒拆法工藝流程見(jiàn)圖1。

1 拆除前的準(zhǔn)備工作

主管車(chē)間應(yīng)對(duì)儲(chǔ)罐工藝系統(tǒng)加盲板進(jìn)行隔離，使儲(chǔ)罐完成獨(dú)立。

圖1 儲(chǔ)罐卡鉤倒拆法工藝流程圖

車(chē)間需對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行吹掃、置換，直至罐內(nèi)有毒、有害、可燃等氣體檢測(cè)合格。

動(dòng)火點(diǎn)周?chē)囊兹嘉?，包括?dòng)火現(xiàn)場(chǎng)的易燃物品和可能泄漏可燃?xì)怏w的水封、陰井、明溝、暗溝等，必須清除干凈；地下含油污水井用砂、土填埋。

落實(shí)好周邊在用管道或設(shè)備，對(duì)拆除范圍內(nèi)的在用管線或設(shè)備進(jìn)行硬隔離防護(hù)，硬隔離可采取雙層腳手架加鋼跳板進(jìn)行防護(hù)。

現(xiàn)場(chǎng)拆除工作前，由監(jiān)理工程師組織車(chē)間人員，對(duì)施工人員進(jìn)行最后交底，并對(duì)標(biāo)識(shí)好的拆除內(nèi)容條件進(jìn)行確認(rèn)；拆除條件確認(rèn)表填寫(xiě)完畢后，交由施工單位保存好；確認(rèn)完后辦理各種作業(yè)票，如動(dòng)土票及動(dòng)火票等；之后方可開(kāi)始拆除。

2 儲(chǔ)罐的拆除

2.1 卡鉤倒拆法簡(jiǎn)述

卡鉤倒拆法亦采用邊緣抱柱法，在儲(chǔ)罐內(nèi)靠近邊緣處立一圈抱柱，抱柱數(shù)量與罐的直徑及重量相關(guān)，中間設(shè)一根中心柱，通過(guò)鋼索與邊緣柱相連，形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)。

導(dǎo)鏈掛靠在邊緣抱柱的上方吊耳處，下鉤頭直接掛靠在L型板式吊耳上；L型板式吊耳為可拆吊耳，可人工安裝在罐壁板上，即通過(guò)穿插罐壁臨時(shí)切割縫，將儲(chǔ)罐吊起來(lái)。如圖2所示。

圖2 立面示意圖

該方法的相對(duì)優(yōu)勢(shì)為：①不用加工脹圈，減少脹圈加工、施工過(guò)程中安裝拆除等成本；②通用性強(qiáng)，只要選型計(jì)算合格，不同大小的儲(chǔ)罐均可用同一套措施材料拆除，與不同直徑需不同弧度脹圈相比，大大節(jié)約成本；③減少罐內(nèi)受限空間的施工，焊接量少，在罐外直接火焰切割卡縫即可；④施工相對(duì)簡(jiǎn)單，大大縮短拆罐時(shí)間，節(jié)約成本。

2.2 技術(shù)準(zhǔn)備

從車(chē)間處查閱儲(chǔ)罐圖紙資料，落實(shí)儲(chǔ)罐規(guī)格尺寸及重量。個(gè)別儲(chǔ)罐若因年份已久無(wú)法查詢，可以聯(lián)同所主管的車(chē)間設(shè)備員，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察及測(cè)量，確定規(guī)格尺寸及估算重量。

然后根據(jù)尺寸規(guī)格及重量，編制施工方案，進(jìn)行報(bào)批及現(xiàn)場(chǎng)施工交底。

2.3 附屬措施工藝計(jì)算選型

2.3.1 邊緣抱柱數(shù)量

根據(jù)車(chē)間所提供的圖紙或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際堪查的數(shù)據(jù)，由儲(chǔ)罐的直徑和重量，選擇邊緣抱柱的數(shù)量，一般為4的倍數(shù)，抱柱之間距離宜為6m左右。

案例：如選用5000m3儲(chǔ)罐計(jì)算，查得該罐直徑約21m，重約140t（比實(shí)際值大）。

儲(chǔ)罐周長(zhǎng)：L=3.14×21≈66m；

邊緣抱柱數(shù)：n=66÷6=11根，按4的倍數(shù)，選取12根。

2.3.2 導(dǎo)鏈參數(shù)

140t÷12根≈12t/根

導(dǎo)鏈載荷系數(shù)取0.8，得出導(dǎo)鏈規(guī)格 Q≥12÷0.8=15t。

選取12根15t的導(dǎo)鏈，導(dǎo)鏈總荷載率K=140/（12×15）=0.778= 77.8%。

所得結(jié)果超出SH3536-2011第13.4.2條規(guī)定，儲(chǔ)罐施工不超過(guò)75%的荷載率，因此該選型需重新考慮?？煽紤]增加導(dǎo)鏈數(shù)量或增大規(guī)格。本案例中考慮增加數(shù)量，導(dǎo)鏈由12根增加到14根，得到導(dǎo)鏈總荷載率K=140/（14×15）=0.667=66.7%，66.7%＜75%，因此該選型可行。

每根導(dǎo)鏈?zhǔn)芰椋?40t÷14根=10t/根

2.3.3 抱柱規(guī)格尺寸

可直接從SH3536-2011標(biāo)準(zhǔn)附錄D中選取抱柱規(guī)格尺寸。本案例中單根抱柱承重為10t，對(duì)應(yīng)表格，抱柱選取Φ219×7的無(wú)縫鋼管。

抱柱長(zhǎng)度根據(jù)每圈壁板高度、切割板的大小，以及導(dǎo)鏈規(guī)格型號(hào)選擇。越大型導(dǎo)鏈，鉤頭越長(zhǎng)。本案例15t導(dǎo)鏈（導(dǎo)鏈鉤頭可實(shí)測(cè)或咨詢周邊廠家），選取邊緣抱柱長(zhǎng)度為2.5m即可。

2.3.4 中間拉繩選型

根據(jù)圖3的抱柱受力示意圖，抱柱上共四處受力，由導(dǎo)鏈?zhǔn)艿降木C合力分散到抱柱上水平鋼索拉力，底下斜支撐拉力及柱底板拉力。

圖3 抱柱受力示意圖

圖4 吊耳受力示意圖

F導(dǎo)鏈上的拉力最終分成三處分力，鋼絲繩上的受力只是其中的三處分力之一，取總拉力的一半計(jì)算，計(jì)算下吊裝載荷時(shí)，繩扣受力，其單股鋼絲繩承受的拉力載荷P1=5t=50kN。

繩扣單股受力，安全系數(shù)n取3，鋼絲繩的允許破斷拉力P0′÷n≥P1=50kN。

根據(jù)GB/T8918-2006對(duì)鋼絲繩的要求，鋼絲芯鋼絲繩16-NAT-6×19+IWC-1770的最小破斷拉力P0=161kN＞P0′÷3=53.6kN≥50kN，滿足吊裝需要。

2.3.5 板式吊耳的選擇

吊耳受力情況如圖4所示。

吊耳材質(zhì)擬用Q235B，厚度為20mm，查GB150.2-2011附錄D可知：

許用應(yīng)力 [σ]=116MPa，

吊耳按10t力校核，動(dòng)載系數(shù)取K=1.1。

其徑向載荷F1=10×1000×10×1.1=1.1×105N

吊耳板孔處橫截面積：A1=（H-D）×t=（150-50）×20=2000mm2

吊耳板孔處的拉應(yīng)力：

σ1=F/A1=1.1×105/2000=55MPa ＜116 MPa

吊耳板孔處剪切面積：A2= （R-D/2） ×t=（75-25）×20=1000mm2

吊耳板孔處的剪切應(yīng)力：

σ2=F/A2=1.1×105/1000=110MPa ＜116MPa

此時(shí)吊耳強(qiáng)度滿足安全要求。

3 措施用料采購(gòu)

導(dǎo)鏈可自行采購(gòu)或臨時(shí)租用，建議采用電動(dòng)導(dǎo)鏈。注意不管手動(dòng)或電動(dòng)導(dǎo)鏈，要避免大小及速率不一致，以免下降速度不均勻，應(yīng)采用同一廠家同一規(guī)格型號(hào)的導(dǎo)鏈。

抱柱及鋼板可利用工程中施工的余料，亦或現(xiàn)場(chǎng)切割下來(lái)的完好的廢料（需經(jīng)過(guò)檢查，不被腐蝕的材料方可使用，可選用高一級(jí)別的材料）；若無(wú)，需采購(gòu)。

鋼索及卡扣可自行采購(gòu)或借用。

4 現(xiàn)場(chǎng)抱柱等措施制作、安裝

4.1 抱柱制作

根據(jù)前面3.3節(jié)選型計(jì)算，可得出各種數(shù)據(jù)，規(guī)格尺寸見(jiàn)圖5 ，按總圖制造。

4.2 L型板式吊耳制作

根據(jù)前述3.3節(jié)選型計(jì)算，可得出各種數(shù)據(jù)，規(guī)格尺寸見(jiàn)圖6，按總圖制造。

4.3 抱柱安裝

在底層罐壁板對(duì)稱切割1.7m×1.5m逃生缺口，措施材料從此口搬進(jìn)罐內(nèi)。

施工時(shí)，罐體每下降半米，均需優(yōu)先切割逃生缺口，以確保安全。

邊緣抱柱安裝在距離罐壁板半米處，以便導(dǎo)鏈的安裝。

選取的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型以包含因果關(guān)系的適當(dāng)信息接受訓(xùn)練。因此，第一步要取得受損的與完好的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)資料，這可通過(guò)結(jié)構(gòu)反應(yīng)的實(shí)測(cè)、模型試驗(yàn)或數(shù)值模擬實(shí)現(xiàn)。

邊緣抱柱底板固定與傳統(tǒng)方法相同，可采用四角點(diǎn)焊加四邊楔子固定，抱柱距罐底600mm處使用兩根DN50鋼管45o加固，見(jiàn)圖7。

鋼索與拉耳板連接時(shí)，禁止直接捆綁，需使用卡扣或?qū)Лh(huán)連接。

壁板吊耳切割縫，根據(jù)L型板式吊耳的尺寸，在切割壁板的上一圖上開(kāi)孔。當(dāng)切割底圈壁板時(shí)，在底下第二圈壁板離環(huán)縫半米處切割，開(kāi)孔為方形，比吊耳寬1～2cm、高5～10cm，確保吊耳能穿過(guò)即可。

圖5 抱柱總示意圖

圖6 中間抱柱及L型吊耳示意圖

圖7 裝配示意圖

需要注意的是：

（1）個(gè)別小罐壁板以及大部分儲(chǔ)罐的上部壁板均較薄，開(kāi)孔處易撕裂，從而造成系統(tǒng)失穩(wěn)。需在開(kāi)孔上方焊接一塊加強(qiáng)板，加強(qiáng)板選用t≥8mm鋼板，200mm×100mm；焊接在罐外側(cè)，與開(kāi)孔上方齊平，三面焊。

（2）為了減少拆除過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)，可考慮在靠近罐內(nèi)壁的東南西北4個(gè)方向各處設(shè)置兩根DN80防傾斜三角支撐（見(jiàn)圖7），使用現(xiàn)場(chǎng)切割的廢舊管線即可。

（3）計(jì)算出來(lái)的吊耳板厚，若本工程缺少該型號(hào)鋼板，可使用較薄的鋼板通過(guò)搭接補(bǔ)強(qiáng)制作，但吊耳的拉應(yīng)力、剪應(yīng)力及焊接許用應(yīng)力應(yīng)滿足要求。

5 儲(chǔ)罐切割

檢查合格后，優(yōu)先將底圈壁板底部與罐底板切割開(kāi)，此時(shí)壁板全部重量由抱柱及導(dǎo)鏈支撐；再次檢查整個(gè)抱柱系統(tǒng)，無(wú)異常后進(jìn)行正常切割。

切割時(shí)應(yīng)將切割工均勻分布，同時(shí)往一個(gè)方向切割。切割時(shí)將罐壁板每塊板尺寸切割成為約長(zhǎng)4m、高1m，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整。切割下來(lái)的每塊板向壁外傾倒，暫時(shí)堆放在周邊，待較多時(shí)一次性移走。切完一圈后，放導(dǎo)鏈，將儲(chǔ)罐降低。

導(dǎo)鏈操作時(shí)，需統(tǒng)一由一人指揮，觀察四周下降情況，避免一邊快一邊慢，確保儲(chǔ)罐均勻下降。

下降半米后，優(yōu)先切割兩側(cè)逃生通道，再繼續(xù)下降。

接著以同樣的方式切割第一圈壁板和第二圈壁板之間的環(huán)焊縫和立焊縫，直至切割最后兩圈壁板。

最后兩圈壁板下降后，暫停切割壁板。此時(shí)因抱柱已碰到罐頂板，需在抱柱上方的罐頂板切割500mm×500mm的缺口，方便抱柱穿過(guò)，并將中間抱柱及鋼索等拆除。

拆除后，可繼續(xù)切割倒數(shù)第二圈壁板。

剩余最后一圈壁板及頂板時(shí)，開(kāi)始切割罐頂板，此時(shí)罐頂板離地面約2m左右，要從中心向四周切割，切割下來(lái)的頂板直接掉盡罐內(nèi)。

頂板切割完后，切割最后一圈壁板。

清理場(chǎng)地，將切割完的鋼板移走，接著拆除抱柱，切割罐底板。

至此，整個(gè)儲(chǔ)罐切割完成。抱柱移至下一個(gè)儲(chǔ)罐，使用同樣工序方法進(jìn)行拆除。

6 注意事項(xiàng)

大型儲(chǔ)罐（即不適用于倒裝法安裝的儲(chǔ)罐）不適用于本卡鉤倒拆法。

個(gè)別儲(chǔ)罐存在罐頂或罐壁嚴(yán)重腐爛的情況，無(wú)法保定穩(wěn)定性，不適用于本卡鉤倒拆法。

儲(chǔ)罐群拆除了，往往以最重、最不利的儲(chǔ)罐對(duì)抱柱及吊耳進(jìn)行計(jì)算及選型，其余較小儲(chǔ)罐可使用同一套拆除措施施工，以增加措施工利用率。

本論文所討論的卡鉤倒拆法，是以普遍情況考慮，若個(gè)別情況比較特殊，需重新參考相關(guān)規(guī)范。

本論文雖然是采用《壓力容器》標(biāo)準(zhǔn)材料篇的許用應(yīng)力，安全系數(shù)較高。但由于儲(chǔ)罐使用多年，本體受腐蝕情況不明，罐體晃動(dòng)時(shí)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性會(huì)比新罐下降許多，倒拆法亦存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。因此施工過(guò)程中需不停觀察儲(chǔ)罐的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)異常情況需立刻停止作業(yè)，撤離現(xiàn)場(chǎng)，待穩(wěn)定后再次檢查并進(jìn)行加固后方可作業(yè)。

本文僅對(duì)拆除工藝進(jìn)行討論，施工安全要求還需執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)及企業(yè)等相關(guān)安全生產(chǎn)要求。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上方法拆除茂名石化煉油分部北山舊苯罐組，進(jìn)度及安全得到了保證；一個(gè)5000m3儲(chǔ)罐前后拆除時(shí)間約6d，主要原因是在交叉區(qū)域受車(chē)間開(kāi)作業(yè)票影響較大，正常一天8h共4人拆除，每帶板切割高度為0.5m，可切割8圈。通過(guò)茂名石化煉油分部北山舊苯罐群拆除，驗(yàn)證了儲(chǔ)罐的卡鉤倒拆工藝要求，以及在拆除過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)。

在保證進(jìn)度及安全的情況下，通過(guò)經(jīng)營(yíng)部門(mén)計(jì)算，總合同價(jià)減去人、機(jī)、具、稅金及企業(yè)管理費(fèi)等，利潤(rùn)可觀。中小型儲(chǔ)罐拆除可以參照本文指導(dǎo)施工。

本卡鉤倒拆法工藝還有待完善，需業(yè)內(nèi)專家多多指教，使該工藝得到進(jìn)一步的完善及推廣。