大直径薄壁容器吊装及支撑结构设计

静设备 石 油 化 工 设 备 技 术 ， 2 0 1 2 ， 3 3 ( 3 ) 1 8 P e t r o Ch e m i c a l Eq ui pme n t Te c hn ol og y 大直径薄壁容器 吊装及支撑结构设计 孙 吉产 ( 中国石化集 团第十建设公司 ， 山东 淄博 2 5 5 4 3 8 ) 摘 要 ： 在石油化 工新 建、 改扩建等 工程 项 目施 工中 ， 经常遇到 大直径薄壁容 器的 吊装 问题 ， 如 大型料 仓、 储罐的 吊装等 。由 于大 直径 薄 壁 容 器刚 度 不够 ， 需对 筒体 进 行加 固 以满足 其 吊装要 求。容积 大 于 1 0 0 0 m。 储罐进行整体搬 迁， 在 国内还 没有 类似 的工程 实例 ： 文章 以 3 0 0 0 m。 储罐 的整体搬迁 为技 术课 题， 为满足储罐 吊装和运 输的要 求， 对储罐 内部 支撑结构进行优 化设计 ， 并进 行 了结构 受力分析和强度计 算 ， 在 理 论 分 析 的 基础 上 对 方案 的 可行 性 进 行 了探 讨 。 关 键 词 ： 容 器 吊装结 构 设 计 在 石 油 化 工 新 建 、 改 扩 建 等 工 程 项 目施 工 中， 经常遇到大直径 薄壁容器的 吊装 问题 ， 如大 型料仓、 储罐的吊装等。由于大直径薄壁容器刚 度不 够， 需对 筒体进 行结构加 固以满 足其 吊装 要 求 。 一 一 最 近在湛 江东 兴石油 企业 有 限公 司 的工程项 目中， 业主提出要求对 2台 3 0 0 0 m。 油罐进行整 体搬迁 。由于没 有类似 的工程 实例 和充分 的理论 依据 ， 整体搬迁方案没有实施 ， 而采取了分片拆除 重新组 焊 的方 案 。本 文 以 3 0 0 0 m。 油 罐 整 体 搬 迁技术 为课 题 ， 在 理 论 分 析 的基 础 上对 方 案 的可 行性进 行探 讨 。 1 油罐 的搬迁 工艺 3 0 0 0 m。 油罐罐体经过支撑结构加 固后 ， 由 2台 1 2 0 t 汽 车 吊抬 吊， 装 车后 由拖 车将油 罐运 到 新的安装位 置， 再 由吊车 吊装油罐到安装位置。 本工艺的关键技术是罐体支撑结构的设计 ， 即满 足油 罐在 吊装 时整体 结构稳 定 。油罐整 体抬 吊见 图 1 。 2支撑 结构 形式 ( 1 )支撑结 构设计思路是结构尽量简化 ， 便 于 提 出计 算简 图 。 在满足强度要求 的前提下尽 量减少结构重 量 ， 本工 程拟定 的支 撑结构 主要 有主桁 架 、 承重三 角架和底 部胀 圈等 ， 见 图 2 。 ( 2 )支撑结构所需材料见表 1 ， 支撑结构总重 约 为 8 2 9 4 t 。 钢丝绳 支撑梁、 ： ， 、 t I ， 置寸 吊 1 8 3 0 0 7 nt 一 仁环 图 1油罐整体抬 吊示意 表 1支 撑 结构 用材 料 序 争名称鬈 规格 一 单位 数量质量， t 备注 注 ： 金属总质量为 8 2 9 4 t 。 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 2 2 7 。 作者简介 ： 孙 吉产 ， 男， 1 9 8 2年毕 业于 青岛化 工学 院化工 机 械专业 ， 工学学士 ， 一直从 事石油化 工建设 ， 参 加过 国际、 行 标 的编制审查工作 ， 已发表论文 5 篇 ， 现任公 司副总工程师 ， 高级工程师。 E ma i l ： S U n j c s h ij s i n o p e c c o rn 第 3 3卷第 3 期 孙吉产大直径 薄壁容器吊装 及支撑结 构设 计 l 氐 片 K厣l 一 刁 厦I 7 荨 ： ； l， JI j ll 9 1 l一 3 0 【 x 】 l 3 0 0 0 1 3 0 0 0 3 ( x ) f 】 3 o o o lt 3 o ( 叫 桁架 桁絮 、 架 l 0 0 l 0 ： lN 立板( 沿网 周均布) 、 胀网1 2 4 a 1 6 ( ) X l 0 0 1 0 B 图 2 文 撑 结 构 肜 式 意 3主桁架 杆件 受力 分析 3 0 0 0 m。 油罐 总重 约 6 0 t ， 其 负荷 是 通 过 罐 底部胀圈、 承重三角架 由二榀主行架承重的， 罐体 荷载是沿罐壁 圆周均匀分布 的。为计算方便 ， 近 似 设 为在桁 架直线 方 向上载 荷均 布 ， 总 负荷 为 ： 罐 体重 6 o t +支撑结构重 8 2 9 t ， 总负荷按 7 0 t 计 ， 给 出主桁 架 的计算 简 图 ， 见 图 3 。 D 爿 。 。 一 一 l 3 0 0 0 3 0 A ) 0 一 一 3 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 3 0 0 0 J V =1 7 5 t =1 7 5 t 罔 3 各”件受力 汁算示 意 计 算 各 杆 件 内力 ， 将 计 算 结 果 统 一 标 注 于 图 4 中 ( 单 位 ： t ) 负号表 示杆 件承 受压力 。 I羽 4各 杆 件 受 力 汁算 值 4主桁架杆 件截 面选 择 ( 1 )根 据 各 杆 件 内力 的计 算值 ， 杆 EF和 杆 F G 受 压 力 最 大 为 2 2 5 t ， 截 面 选 用 2个 1 0 0 mm1 0 mm 角 钢 ， 此 组合截 面 的特性 如下 ： A 一 1 9 2 6 2 3 8 5 2 c m。 r 一 3 0 5 c m 杆 的长 细 比 一 1 0 0 = 1 5 0 查 稳定 系数 一0 6 0 4 所 需截 面面 积 一 0 6 0 4 1 0_ 7 0 0 _2 1 9 c m2 “ “ “ 3 8 5 2 c m ( 满 足要求 ) ( 2 )根据各杆件内力计算值 ， 杆 ML和杆 L K 受 拉力 最 大 为 2 0 t ， 选 用 1 0 0 mm 1 0 mm， 截 面 积为 1 9 2 6 c m。 。 所需 截 面面积 A 一 一 一1 1 7 6 c m2 一丽 一丁 一 1 9 2 6 c m ( 满 足要求 ) 5承重 三角 架杆件 截面选 择 选取 受力 最大 的 中部 三 角架 进 行 受 力计 算 ， 计算简图及计算值如图 5所示 。 图 5 中邵 三 角 架 受 力计 算 值 求得杆 F O受拉力为 l 1 t ， 根据以上核算选 取 1 0 0 mm1 0 mm， 截 面满足要 求 。 杆 L O受压 力 1 0 t ， 同时 还 承 受 罐 底 板 的重 量 ， 按简支梁均布截荷值 0 2 3 t m考虑， M一 ： ： 10 2 3 6 1 t m J 石油化工设备技术 选 用 2个 1 6 0 1 0 0 mmX 1 0 mm 角 钢 ， 截 面几何特性如下： A 一 2X 2 5 32 5 0 6 4 c m 。 一 2 6 6 8 6 9 1 3 37 3 8 c m 一 一 - 25 5 c m s w r 一 5 1 4 c m 杆 的长 细 比 一 Lo x 一 一1 1 6 7 ： ： 1 5 0 一 _一而一 L J 一 ( 满 足要求 ) 截面验算 ： 按偏 心受力杆计算 ， 它 的相对偏 心率 s一 一 - I 9 9 0 0 0 0 5 N V 、 1 25 查 稳定 系数 一0 1 8 所需 截面 面积 一 6 7 0 1 8 7 0 0 m。 “ 卿 1 “ “ 、 5 O 6 4 c m。 ( 满 足要求 ) 6几 点说 明 ( 1 )在罐体支撑结构设计过程 中， 未考虑罐 体 自身刚度 ， 设计偏安全 ； ( 2 )主桁架下弦杆和承重三角架支撑杆是与 罐底板间断连接的， 且罐底板与罐体是整体 。为了 简化计算， 罐底板是按纯负荷考虑的， 设计偏安全 ( 3 )承重 三角架 支撑 杆 ， 偏 心率 偏大 ， 实 际 中 可考虑 中间增 加拉杆 ， 以便 减小 角钢型 号 ； ( 4 )吊耳位置存在弯矩 ， 使用 中吊耳位置局 部应做加强设计 ； ( 5 )支撑结构节点详 图本文未给 出， 使用 中 应做补 充 。 7 结 语 ( 1 )大型油 罐整体 搬迁技 术上 是可行 的 ； ( 2 )采用本工艺技术同时可 以间接解决罐底 板 防腐 问题 ； ( 3 )大型油罐整体搬迁是在 搬迁距离不 太 远 ， 且搬运路线无障碍时才能实现 ， 在较大 的工程 项 目施工 中， 同时实施大型油罐的整体搬迁 ， 可加 快工 程进 度 ， 节 约施工 费用 。 ( 上 接 第 1 7页 ) 掺入方法是十分重要的。 3 6侧 拉环 锚 固钉 的正确 使 用 侧拉 环锚 固钉 作 为 一种 新 的锚 固形 式 ， 近年 来 在 国内逐 渐得到 广泛 的应用 。在美 国和 欧洲 的 衬 里规 范和标 准 中 ， 并没有 这种 锚 固钉形式 ， 日本 的 P l i b r i c o 公 司有一 种 叫“ T AC KO” 的锚 固 钉 比 较类似而且在 日本使用较多 。 当侧拉环锚固钉用于高耐磨单层衬里和隔热 耐磨双层衬里时， 相对于龟甲网使用时需要有切 割、 成形、 焊接等复杂工序 ， 侧拉环锚 固钉施工安 装相对简单， 可以适用于更复杂的形状 、 更苛刻的 位置和更小的空间， 而且在一定程度上避免 了龟 甲网可能 鼓包 的问题 。 当侧 拉环 锚 固钉 用 于 隔热 耐 磨单 层 衬 里 时 ， S H T 3 6 O 9 2 0 1 1 石油化工隔热耐磨衬里施工 技术规程 中要求侧拉环隔热耐磨单层衬里应采 用手工捣制 的施 工方法。在此想补充说 明以下 几 点 ： ( 1 )双 层侧 拉环 的柱 钉 应确 保垂 直器 壁 安装 和 焊接 ； ( 2 )双层 侧拉环 的环钉 和 柱钉 除 了螺 纹拧 好 外还 应进 行点焊 ； ( 3 )虽然 S H T 3 6 0 9 2 O 1 1 石 油 化 工 隔 热 耐磨衬里施工技术规程 中要求侧拉环隔热耐磨 单 层衬 里应采 用 手工 捣 制 的施 工 方 法 ， 但 是实 际 上更多用户倾向于选择支模振捣的施工方法 。侧 拉环隔热耐磨单层衬里可 以选择支模振捣的施工 方法 ， 但建议 施工 前 针 对侧 拉 环锚 固钉 的 布 置形 式 、 振 捣棒 的规格 和振捣 方法 、 衬里材 料 的充分填 充等 问题进 行模 拟 试验 ， 寻找 到 能确 保 施 工 质量 的一整套方案和程序后再进行正式