小型储罐倒装法施工分析

小型储罐倒装手动倒链提升施工分析摘要：本文主要以 5000m3储罐为例介绍小型储罐倒装法手动倒链提升施工，通过对手段用料准备、人力资源和机械设备准备及投入、施工过程控制进行分析，对类似或同样的小型储罐施工起到一定的指导作用。关键词：倒链 手动提升 倒装 储罐在石油化工建设中，随着装置规模的大型化，储罐的建造越来越多，而且像10000m3、5000m 3、3000m 3这样的储罐在一个单元中成批次的建造很多，这样的小型储罐一般采用倒装法进行施工，本文根据青岛大炼油和孟加拉凝析油项目 5000m3储罐两台同时交叉施工进行分析。一手段用料准备1.抱杆、倒链的选用根据储罐的重量和圆周长来确定抱杆的大小及数量， 储罐数据见下表 1.1储罐数据 表 1.1序 号 项 目 参 数 单 位 备 注1 储罐总重量 M 132798 Kg2 罐底重量 M1 28000 Kg3 罐顶重量 M2 14614 Kg4 底圈壁板重量 M3 16956 Kg5 直径 21000 m6 壁板总高度 H 16 m7 每圈壁板高度 H1 2 m每台储罐：抱杆选用 14 根 2198 的钢管，高度为 3.5 米；选用 14 个 10T 倒链。根据倒装法施工，在施工过程中抱杆和倒链所承载重量是罐顶和罐壁，罐底板有带放水排污孔在施工中方便人员出入底圈壁板重量不计入承载负荷，底板没有带放水排污孔的为了施工方便将壁板安装高度预抬高 500mm（详细见三储罐施工中描述） ，底圈壁板重量计入承载负荷。本次数据计算将底圈壁板计入承载负荷。承载重量 M4=储罐总重量 M-底圈壁板重量 M3=132798-28000=104798（Kg）材质为 Q235-A，其 ，许用应PaPas 21023518中，许用截应力Pas105.987.0（1） 抱杆核算单根抱杆受力如右图 1 所示 图 1拉力 F 与抱杆夹角为 5。单根抱杆受力 NgMY 735814.9084抱杆主要承受轴向力 FY，根据强度条件确定钢管的横截面积为mm25410738FAY选用 2198 的钢管，其横截面积为 4012mm2，满足要求。（2） 倒链的负荷计算倒链承受力 NFY73685sini倒链负荷率 ，满足施工要求。%590.10（3） 抱杆高度核定上表 1 中每带板高度 H1=2m，胀圈安装在距每圈壁板下边 L1=0.2m 处，倒链钩头L=0.5m，为了施工方便壁板预抬高 H2=0.5m则： ，抱杆高 3.5 米满足施工要5.3.05.1213 L求。2.吊耳的选用吊耳选用如下图 2 所示吊耳材质采用区 235-A，厚度为 20mm 的钢板制作，所有开孔均采用机械制孔，保证开孔圆滑；1 号孔挂倒链，2 号孔挂平衡绳。（1）吊耳验算在断面 B1B2 处，b=100mm，=20mm MPabFY679.3207581在断面 A1B1 处，D=200mm，d=50mm，=20mmdY.5MPadD14.8350238.7222 倒链提升方向最大拉应力 F56.6应力小于 ，满足施工要求。（2）焊缝验算图 2 所示焊缝 P 承受大的弯矩，核算焊缝 PmNFMY17.84365.0Malhf 1.8401622焊缝厚度f焊缝总计算长度，等于焊缝实际长度减去l hf焊缝 P 受剪切力很小，因而剪应力很小，忽略不计，故：，满足施工要求。M3.其它手段用料及用途见表 2其它手段用料及用途 表 2序 号 名 称 数 量 用 途1 胀圈 两套 详细见说明第 1 项2 纵缝防变形板 80 块 详细见说明第 2 项3 扁楔子 200 个 用于储罐组对好后起临时固定作用4 平衡绳 400 米 在提升过程中平衡每对抱杆受力5 螺旋千斤顶 20t 的 20个用于连接胀圈，顶死胀圈使胀圈贴紧壁板6 部分角钢槽钢 若干 制作定位板和焊接防变形卡具7 架杆 2000 米 用于顶板组对支撑和防风棚支撑说明：（1）胀圈根据最厚的壁板来确定，胀圈起到支撑壁板和壁板组对好后起弧，防止壁板变形，5000m 3储罐壁板最厚为 15mm，选用20a 槽钢，两根槽钢对扣焊接，中间焊接加强筋板。（2）纵缝防变形板，用钢板制作，有内弧板和外弧板，组对好纵缝后点焊防变形板，防止焊接中变形，用 12mm 钢板制作，外弧防变形板如下图2图 24.储罐焊材用量计算储罐焊材用量是以焊缝的实际熔敷金属量为基础乘以焊条熔敷率焊材用量计算公式（经验公式）： 2.1LAW公式： 焊接材料所需量，单位 g；，截面积，单位 cm2；金属密度，单位 g/cm；焊缝长度，单位 cm；L焊条熔复率；1.2焊缝余高按 0.2 倍原焊缝计；截面积 计算公式 A2tan2ftg以储罐单条纵缝计算为例：储罐纵缝板厚 ，开单面 的 V 型坡口，间隙 mt1260 mg2 cA 224.13tan02纵缝长度 ，材质为碳钢 ，碳钢焊条熔复率 ，则cL875.0gW502.108.741按照此方法根据储罐的各种板厚和不同的坡口型式可以计算出整个储罐所需焊材的用量。2人力资源和机械设备投入1.人力资源投入（1）焊工投入确定根据焊接量来确定所需焊工的数量，为了提高劳动效率，两台储罐同时交叉施工，实现每天一圈板，以最厚一圈壁板的焊接量来确定。5000m3储罐最厚一圈壁板 ，板幅宽度 、 ，储罐直径表 1 所mt15mb2a9示 ，纵缝和环缝的坡口型式及大小见下图 4m21图 4则焊接工程量：纵缝数量 ，取 ；27.916.3an8n纵缝长度 mbL282环缝长度 614.31根据焊材计算公式计算出焊缝的金属熔敷量： KgLAQ7602.11 243912总金属熔敷量： Q根据经验数据每个电焊正常 8 小时工作日可熔化焊条金属量约 79Kg，取中间值8Kg 计算，电焊数量 ，考虑工作时间系数为 1.5，实际投入电焊数量120r为 。185.rR（2）铆工投入确定：根据经验数据铆工投入约焊工总数的 0.6，则铆工投入人数,考虑实际取 12 人。.06.1（3）其它工种人数的确定起重人数：根据工序预制和安装同时进行，需要起重进行配合，起重取 4 人；电工人数：储罐施工电焊机很多，用电量大，电工实际操作需要，电工 2 人；焊条管理人数：储罐施工焊条用量大，焊条领取频繁，焊条管理人员 2 人；（4）根据以上计算和管理需要，人力资源投入见下表 3人力资源投入 表 3序 号 人 员 类 别 工 种 数 量 单 位1 焊工 18 人2 铆工 12 人3 起重工 4 人4 电工 2 人5施工人员焊条管理人员 2 人6 项目经理 1 人7 施工经理 1 人8管理人员技术负责人 1 人9 质量管理人员 1 人10 安全管理人员 1 人11 物资管理人员 1 人2.机械设备投入（1）焊机投入：根据实际焊接工程量和所确定的焊工人数来确定焊机的投入量，储罐焊接使用碱性焊条比较多，焊机考虑直流焊机和逆变焊机。（2）吊车投入：储罐施工，预制和安装同时进行，两个地方都需要吊车，吊装重量小，但吊装比较频繁；预制厂吊车使用比较灵活装车、卸车，考虑施工 25 吨汽车吊；安装场地主要用于储罐围板和倒板，吊车使用和站位频繁，考虑使用 25 吨履带吊车。（3）根据实际机型设备投入见下表 4机型设备投入 表 4序 号 名 称 规 格 数 量 用 途1 汽车吊 25T 1 如在加工厂可以不用2 履带吊 25T 1 用在施工现场3 拖板车 10T 1 运输材料4 滚板机 203000mm 1 滚制壁板5 半自动切割机 4 用于下料6 直流焊机 87 逆变焊机 ZX400 128 真空泵 20L/min，真空度小于 20KPa1 用于罐底真空试验9 空压机 6m3/min 2 用于碳弧汽刨10 焊条恒温箱 111 焊条烘干箱 112 试压泵 113 无齿锯 400 114 手持砂轮机 100 2015 手持砂轮机 180 2016 焊条库 117 焊机房 218 轴流风机 3 用于通风19 梯子 420 摇臂钻 25 121 螺旋千斤顶 20T 20 顶紧胀圈用22 手动倒链 10T 30 提升用说明：（1）逆变焊机要有两台用于汽刨用。（2）根据边缘板圆弧的直径在现场制作弧型导轨，使用半自动切割机对边缘板的下料，提高边缘板下料效率和成形美观。3储罐施工1.储罐倒装施工工序2.储罐提升工具的安装储罐底板没有设计带放水的排污孔，为了避免施工过程中进出罐翻越壁板，避免高空行走，根据施工需要将罐安装壁板先预抬高 500mm，在距离底板 500mm 的位置进行储罐的壁板的安装，预抬高支撑件用25 槽钢对扣中间加筋焊接组成箱型钢，外侧焊接加强筋板。预抬高支撑件见图 5。施工准备基础验收材料入库验收底板下料顶板下料壁板下料附属结构下料底板下防腐顶板预制壁板滚弧底板安装焊接及质量检测安装顶圈壁板、胀圈及包边角钢焊接，安装顶板的安装胎具罐顶板安装组对焊接（预留抱杆位置）安装抱杆等提升工具抱杆、胀圈等提升工具预制完毕安装顶圈第二圈壁板后提升 组对焊接检测安装原顶板预留位置依次循环安装其它各壁板并检测，附属盘梯等跟着壁板安装拆除手段用料，焊接大角缝，焊接底板预留焊缝附件安装，附属结构安装等共检水压及沉降试验共检整理资料 交工抱杆的布置要按储罐的周长均布，保证每个抱杆受力一致；为了避免顶板少留抱杆开孔，在提升顶圈壁板时，可以根据重量尽可能少的安装抱杆，等提升顶圈壁板完毕后，将所有抱杆安装完毕；为了保证在提升时抱杆受力一致，不发生侧向小弯曲，每对抱杆之间拉上平衡绳，并且在抱杆受力反方向用钢管进行斜拉支撑。抱杆提升布置见图 6。图 5图 63.施工中预制和安装控制（1） 预制时重点控制：板材找方；底板中幅板下料余量和边缘板预留活口板；壁 板预留活口板和壁板卷板时弧度控制；顶板预制胎具弧度控制；预制成形的壁板和顶板存放在胎具内，防止弧度变形。（2） 底板安装重点控制：中幅板搭接余量；底板铺设顺序按照先边缘板后中幅板，中幅板铺设顺序由中心向四周依次铺设，中幅板与边缘板搭接处裁板等焊接龟甲缝之前进行处理；边缘板要控制好边缘板焊缝的组对间隙，活口板等边缘板其它焊缝焊接完 300mm 后进行处理。（3） 壁板安装重点控制：预抬高支撑件进行找正，使所有均布的预台高支撑件的上表面在同一个水平面上；顶圈壁板的安装半径要在范围内、水平度、垂直度要符合要求，其它壁板的安装都是以顶圈壁板为基准的；壁板组对焊缝间隙要均匀合理，活口板等其它纵缝焊接完毕后进行处理。（4） 顶板安装重点控制：顶板安装将中心伞架和包边角钢同等分成四个区域，四个区域按照顶板搭接方向，同时进行铺设；顶板安装时要在每块顶板下按半径的 1/3、2/3 处进行支撑。4.焊接顺序及防变形（1） 底板焊接顺序及防变形：焊接顺序如下图 7图 7边缘板焊接要求：首先焊接外端 300mm，要求电焊均布，同时焊接，电焊按同一方向旋转，电流一致，焊接层数相同，焊接速度一致。中幅板焊接要求：按照图 7 焊接顺序和方向进行分段倒退跳焊，小电流多层多道焊，同一组内的焊缝同时焊接，电焊要均布，分段长度要一致，焊接层数相同，焊接电流和焊接速度一致，层与层之间的焊接接头要错开，另外中幅板与边缘相邻的 300mm 预留不焊；龟甲缝焊接，焊接龟甲缝之前要先把底板与壁板的大角焊缝焊接完毕，中幅板预留 300mm 焊接完毕，电焊均布，分段倒退跳焊，小电流多层多道焊，分段长度要一致，焊接层数相同，焊接电流和焊接速度一致，电焊按同一方向旋转，层与层之间的焊接接头要错开；分段倒退焊的长度焊接之前在底板上标示。焊接卡具使用：焊接之前要选择合适的防变形卡具，焊接变形是不可能避免的，采取有效的卡具使其有序较小变形，避免出现应力集中。防变形卡具如下图 8图 8（2）壁板焊接顺序及防变形纵缝组对完之后焊接之前要点焊图 2 的纵缝防变形板，每道纵缝使用 4 块，纵缝在里外全部焊接完毕后再拆除防变形板。壁板先焊接纵缝，后焊接环缝，纵缝焊接要求：电焊均布对称，焊完一条缝，电焊按同一方向旋转，焊接电流一致，焊接速度一致，焊接层数一致，每条立缝从下向上焊接。壁板环缝焊接要求：电焊均布对称，划分出每个电焊焊接的范围，电焊按同一方向旋转焊接，焊接电流一致，焊接速度一致，焊接层数一致（3）顶板焊接包边角钢焊接如图 9图 9 焊接顺序：先焊接 1 号缝，后花焊 2 号缝，再焊接 3 号缝，3 号焊接完毕，全满焊 2 号缝。1 号缝焊接：电焊对称均布，按同一方向旋转分段跳焊，要求焊接电流一致，焊接速度一致，焊接层数一致。2 号缝焊接 ：首先电焊对称均布分段花焊，等焊完 3 号缝再全焊。3 号缝焊接：焊完顶板焊缝后，焊接 3 号缝，焊接要求同 1 号缝。顶板焊接：先焊接瓜皮板焊