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陶守凯
蓝创起重机械（江苏）有限公司江苏东台
摘要：随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，国内对石油和成品油等资源的需求和消耗不断增长。在石油、农药、化工等建设工程中，因大型立式圆筒拱顶储罐占地少、成本低等优点得到广泛使用。将根据油库改扩建的实际工程，从储油罐安装选用的方法、提升装置、整体受力分析及安装过程4个方面，对3台m3大型立式圆筒拱顶储油罐制作安装进行分析，总结经验。
关键词：环链电动葫芦立式储罐安装提升
1.工程概况
本工程有3台m3储油罐制作安装。油罐直径26．5m，大高20m，单台重约t，主要部件由底板、筒体、顶盖、盘梯栏杆及各接管人孔组成，油管平面图如1.2所示
工程难点是生产与施工同时进行，需对油库易燃易爆高危险区域进行综合考虑，油罐四周有环形消防通道，施工过程中不能占用消防通道，保持畅通，北面是新的密闭隔油、污水棚和事故池，南面是正在运营的油罐，东面是预留罐区，西面是新发油台和正在营业的发油台，如图3所示，整个施工场地的布置和使用较为紧张。
2.大型油罐安装选用的方法
油罐主要有拱顶油罐和浮顶油罐2种，拱顶油罐因制作和安装工艺繁琐、耗钢量大等原因使用较少。相对而言，浮顶油罐的制作和安装施工工艺简单，在大型油罐安装中得到广泛使用。根据安装顺序不同，油罐安装施工方法主要有正装法和倒装法，根据安装的手段不同，可分为内脚手架正装法、水浮倒装法、充气顶升倒装法、手拉葫芦倒装法、机械提升(电动葫芦)倒装法、液压提升倒装法等方法，相应的施工工艺和优缺点如下。
2.1内脚手架正装法［1］采用临时脚手架辅助完成每一圈罐壁组装焊接，即完成罐底板施工后，在其上搭设临时脚手架，逐层安装并焊接罐壁。施工时，内侧脚手架可悬挂于壁板，外侧脚手架可挂于壁板顶端，形成可沿壁板环向行走。优点是通过工作台操作，施工灵活方便，此方法壁板和浮顶组对可同时进行，工期上有较好改善。缺点是临时支架和脚手架需使用大量材料，不利于现场布置和管理;高空作业时，作业面窄，可控性低。
2.2水浮倒装法［2］无需增加内脚手架和临时支架，利用水的浮力，提升浮顶，由下至上逐层完成壁板组装。当罐底板和底圈壁板组装焊接完成后，焊接好浮顶，即可向罐内充水。通过在浮舱上设置T形架和吊篮进行逐层组装焊接。优点是缓慢增加水压力，有利于基础和罐底压力的平衡，减少沉降差。无需支设脚手架和临时支架，节约材料。缺点是用水量很大，并且油罐需要全程都浸泡在水中，容易引起钢板生锈。
2.3充气顶升倒装法［3-4］和水浮法类似，充气之前需完成罐底板和底圈壁板的组装焊接，采用鼓风机向浮顶送风，通过克服浮顶自重和与壁板的摩擦力，使罐体缓慢上升，由上至下逐层完成圈板的安装。优点是通过一整套设备装置，可使罐体缓慢上升，无需高空作业，组装和焊接方便。缺点是此方法设备装置多、安装复杂、人工用量大，需要较好的密封装置，成本较贵。
2.4机械提升(电动葫芦)倒装法［5］先利用千斤顶等辅助工具制作胀圈，并固定在壁板内壁上，使胀圈与罐体成为一体，通过电动葫芦装置提升胀圈到预定位置后，进行上、下圈壁板的组对，通过胀圈进行逐层输送的方式完成全部组装和焊接。优点是施工工艺简单，便于操作，对工程质量和施工进度控制较好，成本低，施工效率高，控制性较好。缺点是需通过人工进行控制，费时费力。并且现在人工费比较贵，增加很多成本投入，施工隐患较大。
2.5液压提升倒装法［6-7］通过一套液压提升装置配合罐体的提升，利用油泵通过输油管往千斤顶油缸输送液压油，产生顶升力，通过胀圈逐层进行罐体组装和焊接。优点是省时省力、提升平稳、可靠、适应性强、施工质量好。缺点是相对而言成本高、一次性投资大，一般在超大型油罐提升中使用。结合本工程实际场地情况，从人工、设备成本以及整体工期要求和成本控制上，本工程选用机械提升(倒链)倒装法配合电动葫芦吊进行提升倒装施工。该方法通过在油罐内壁均匀设置一圈立柱作为提升柱和电动葫芦倒链，罐体设置柱和吊耳，使用电脑和控制柜控制电动葫芦同步整体提升，由上往下逐层进行壁板的安装和焊接。电动葫芦提升倒装法能很好的适应场地情况，成套设备成本低，施工。该方法可在地面安装避免高空作业;通过控制柜集中控制，减少人力物力的投入;施工作业时，提升平稳，噪音小，并且可设置自锁装置，系数高从整体上把控施工进度、质量、成本和工期，取得很好效果。
3.提升装置选用及受力分析
3.1提升装置选用
电动葫芦提升倒装法的施工装置主要由电动葫芦、立柱、膨胀圈、斜撑以及调节装置等组成，提升装置如图4所示。在储罐内部距罐壁mm左右的同心圆上均布20个10t倒链，提升电动葫芦固定在倒装立柱上。倒装立柱用×8钢管制成，高3．2m，立柱上端吊耳、底座及筋板均用δ=16mm钢板制作而成。在立柱3/4高度位置3个方向安装3根斜撑，斜撑用∠75×7制作。斜撑之间的夹角及斜撑与罐底的夹角均以为宜，罐安装1根立柱，用于把每个提升立柱连在一起，形成一个整体。
膨胀圈采用［16滚弧制成，根据罐体周长分若干节制作，本工程分为4等分。膨胀圈安装时，在膨胀圈4等分位置处用4个16t千斤顶将膨胀圈顶紧，使其紧贴在罐壁上，通过龙门卡具将膨胀圈与罐壁固定成一体，龙门卡具沿着膨胀圈每隔1m设置1个。膨胀圈用千斤顶顶紧的4个位置应避开倒装立柱。膨胀圈制作成型后的曲率应和罐内壁的曲率一致，膨胀圈安装如图5所示。
3.2大型储油罐整体受力分析
本油罐具有8层+罐顶，总重t，即罐体大的顶升重t，索具及辅助件重1．5t，所有的质量通过20个提升立柱均衡提升。提升立柱材料为无缝钢管，材质为20号，其抗拉强度为σ=～MPa。单个提升立柱提升如图6所示。
4.大型储油罐安装施工
油罐安装施工工艺为:基础施工、验收→预制加工→组装、焊接罐底板→安装顶圈壁板，组装、焊接罐顶→在罐内设置安装倒装提升装置→依次倒装其余各圈储罐壁板→安装底层壁板→拆除倒装装置→焊接底板与壁板的角焊缝→焊接底板、边缘板对接焊缝→盛水试验。
4.1基础施工、验收
罐体组装前，根据图纸对土建交接的罐体基础进行复测检查，放出纵横线和标出标高点，并定好基础沉降观察点和测定其标高。根据场地情况，基础施工采取工艺为:细砂垫层回填→粗砂层铺设→沥青砂铺设。砂层的每层虚铺厚度为mm，耙平后用蛙式打夯机夯实。沥青在沥青砂浆中的体积配合比为百分之八-百分之十二。油罐基础的沥青砂浆垫层下设有一层mm厚的垫层。基础施工完并养护之后，在基础上划出十字线，根据线把罐底边缘线画出。其标高偏差、支承罐壁处圆周上的高差、沥青砂层同一圆周上的高差，不得大于规定值，且沥青砂层表面应密实，不得有贯穿裂纹。
4．2组装、焊接罐底板
依据罐底排板图，对罐底边缘板及中幅板进行划分并加工料板，按顺序编号好。在基础上划出各底板的位置线，罐底铺设前应对罐底板进行喷砂和刷涂沥青漆，然后进行罐底铺设。先把边缘板按设计图铺设，中腹板从向四周逐张进行铺设，如图7所示。
罐底铺设完毕，先通过点焊对边缘板进行固定，再开始手工电弧焊，焊接严格按焊接工艺的规定进行。首先焊接边缘板，边缘板的焊接应先从外侧往里焊接mm。边缘板剩余焊缝以及中幅板与边缘板连接的焊缝，应在罐壁施工完毕，罐底与罐壁大角缝施焊结束后，再进行焊接。焊接时应先焊边缘板对接缝，然后焊收缩缝，收缩缝的焊接应由数对焊工均布，沿同一方向分段(以～mm为宜)跳焊或退焊，以减少应力集中。底板安装好后，由于油罐筒体安装时采用倒装法，考虑到人员方便进出油罐且通风性好，采用26个管墩子和26个钢板支架均布于油罐底板圆周作为水平支座，与底板点焊接好。墩子上有定位档板，结合钢板支座U形叉口，以便定位油罐壁板内径及壁板组对，油罐壁板管墩子支座和钢板支座如图8所示。
4.3安装顶圈壁板
罐底焊接完毕后，按照排板图安装顶圈壁板。顶圈壁板安装后保证壁板垂直度、椭圆度和上口水平度等参数。壁板垂直度、椭圆度和上口水平度调整好后，将壁板临时固定，在壁板纵缝上安装3块防变形圆弧板，以防焊接变形，焊接可先焊外侧纵缝，里口清根，再焊内侧纵缝，内侧纵缝焊接完后打磨至与母材平齐并按设计要求及规范要求进行检查。顶圈壁板安装完并检查合格后，安装包边角钢，包边角钢拼接缝和壁板纵缝应错开mm以上。
4.4组装、焊接罐顶
顶圈壁板探伤合格后进行罐顶安装，安装前设置伞架，伞架高度通过计算确定，伞架上表面应保证其水平度，在伞架和包边角钢之间再设1圈环梁，环梁上表面用水准仪校核水平度，在伞架、环梁及包边角钢上分别划出单块顶板位置线，然后吊装组焊罐顶板，并在倒装立柱正上端的顶板预留窗口，待罐体安装完成后再进行封闭，确保安装过程的通风性。
4.5油罐提升安装
4.5.1罐顶安装完毕后，安装电动葫芦提升装置。在距罐壁内侧约mm处均匀布置并安装20根倒装立柱，立柱与罐底焊接牢固，与罐顶预留窗口对齐，立柱安装时保证垂直，并在2/3高度处安装3根斜撑。每根立柱靠近罐壁侧挂一个10t电动葫芦，电动葫芦应和膨胀圈上的吊耳处于一垂直线上。
4.5.2在每圈罐壁下端约mm处安装膨胀圈，使膨胀圈和罐壁形成一体受力。在膨胀圈上焊接起吊吊耳，采用电动葫芦控制提升装置通过起吊吊耳和膨胀圈提升罐壁。
4.5.3提升装置及膨胀圈安装完毕后，围上第2圈壁板，组对点焊纵缝，预留1条纵缝不点焊。纵缝外侧焊完后，即可开始提升顶圈罐壁。
4.4.4提升前，检查膨胀圈是否顶紧，龙门卡具是否焊牢，倒装立柱斜撑是否可靠，确定提升装置无误后即可开始提升。提升时，先逐个启动电动葫芦，使每个电动葫芦的负载基本一致，再集中启动全部葫芦进行提升，提升时罐内人员观察各电动葫芦的运行情况，防止卡链，提升至对接口～mm位置时暂停提升。在所提升的壁板下端沿四周每隔1．5m设置一个罐壁挡板，尺寸为mm×60mm×8mm。
4.5.5再启动全部电动葫芦，使罐体提升到位，用2个手拉葫芦将活口收紧，测量周长、切割多余的壁板，坡口打磨后进行点焊，并使下圈壁板上端紧贴罐壁挡板，下端紧贴罐底内挡板，局部不到位的地方调整到位，环缝间隙用电动葫芦调整，并进行组对点焊、焊接。
4.5.6在第2圈壁板外侧安装第3圈板，围板且组对点焊完毕后，焊接纵缝，纵缝焊好后，重复上述检查，提升第2圈壁板，组对第3圈封口纵缝，后组对第2圈与第3圈间的环缝。组对好后焊接，焊完后回落膨胀圈，安装到第3圈壁板下口。重复上述过程，直到罐壁全部安装完毕。后1圈壁板安装时需留1张板的立缝不焊，待环缝组对后，在此开出大门，撤出罐内的倒装装置，再封大门并焊接。
5.蓝创起重环链电动葫芦
5.1环链电动葫芦的整体特点
1、外壳：铝合金外壳，坚实而轻质。有特殊散热片，散热快，克连续使用，效率达百分之四十，可使用在化工厂、电镀厂等地方；
2、旁磁刹车：新设计的磁力产生器，其特性为产磁。可在切断电源的同时间刹车，吊重时刹车及时可靠；
3、限位开关：吊上吊下都有限位开关装置，使自动停止，防止链条超出，确保可靠；
4、链条：采用进口FECG80加热处理合金钢链条。在雨水、海水、化学品及其他恶劣状况下使用；
5、吊钩：经热锻造，强度高，不易断裂。下吊钩可旋转度，附吊钩舌片，确保操作可靠；
6、支撑架：吊重支撑架由两片钢板组合，非常坚固；
7、变压器：24v/36v/48v等变压装置。操作时，万一漏电，克防止意外发生，下雨时，可保证操作可靠；
8、电磁接触器：可高频率使用，没有问题；
9、逆向保护器：特殊电器装置，当电源接线错误时，控制电路无法动作；
10、按钮开关：使用防水按钮开关，轻便耐用。
5.2蓝创起重环链电动葫芦应用范围
环链电动葫芦是一种轻小型起重设备，具有结构紧凑、重量轻、体积小、零部件通用性强、操作方便等优点。减速器采用硬齿面传动设计，寿命长，机械效率高。电机采用带有旁磁刹车功能的异步电机，具有上下双向限位装置。电动葫芦可广泛用于提升重物或安装在单梁起重机，直线、曲线的工字梁上，也可用于葫芦双梁、葫芦龙门起重机或悬臂吊上，是工矿企业、铁路、码头、仓库中常用的起重设备。
6.小结
本文通过对比5种提升方法的优缺点，结合实际工程，对3座m3大型油罐制作、安装及焊接技术进行分析，总结出电动葫芦提升倒装法在大型储罐中的应用。解决了大型储罐提升安装中出现的焊接质量难以控制，罐壁和罐顶环缝对口精度不足，以及整体提升系数难以保证等安装问题，保证工程能按期按质完成。
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