拱頂儲(chǔ)罐不舉升更換底圈壁板的施工方法

吳華禮 張全民

河北華北石油工程建設(shè)有限公司河北任丘062552

拱頂儲(chǔ)罐不舉升更換底圈壁板的施工方法

吳華禮 張全民

河北華北石油工程建設(shè)有限公司河北任丘062552

以實(shí)例論證，在儲(chǔ)罐壁板維修更換工程中利用不舉升方法，采用千斤頂將拆除處罐體支撐起來，并利用舊罐體做支撐，進(jìn)行第一圈壁板的更換，可以大大減少設(shè)備機(jī)械臺(tái)班的投入；利用正裝法的安裝措施，將壁板安裝完畢，可以保證罐壁板的垂直度、橢圓度等。

儲(chǔ)罐底圈壁板千斤頂不舉升

在華北油田改造工程中，儲(chǔ)罐壁板維修更換工程較多。如果按照以往常規(guī)施工方法，在罐內(nèi)設(shè)提升機(jī)構(gòu)、脹圈來提升罐體，需要很多輔助專用工具，且工程量大。如遇大風(fēng)天氣，罐體要承受很大的側(cè)向力，安全性差。而利用不舉升方法，采用千斤頂將拆除處罐體支撐起來，并利用舊罐體做支撐，進(jìn)行第一圈壁板的更換，可以大大減少設(shè)備機(jī)械臺(tái)班的投入；利用正裝法的安裝措施，將壁板安裝完畢，可以保證罐壁板的垂直度、橢圓度等。

1 工程簡(jiǎn)介

高一聯(lián)合站隸屬于中國石油華北油田分公司第三采油廠。該站建成至今已有18年，站內(nèi)工藝管線、多數(shù)設(shè)備和儲(chǔ)罐老化腐蝕嚴(yán)重，造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，急需改造。改造過程中，在對(duì)站內(nèi)水區(qū)部分的沉降除油罐、混凝除油罐和污水儲(chǔ)罐重新進(jìn)行內(nèi)外防腐時(shí)，發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)罐存在嚴(yán)重的腐蝕問題。經(jīng)專業(yè)人員對(duì)其腐蝕情況進(jìn)行全面檢測(cè)，確認(rèn)油罐壁板下部腐蝕嚴(yán)重，尤其是底圈壁板，甚至局部發(fā)生腐蝕穿孔，不能再投入運(yùn)行，因此決定對(duì)罐壁進(jìn)行大修更新，更換儲(chǔ)罐的最底圈壁板。但是，高一聯(lián)站內(nèi)整體改造工程設(shè)計(jì)圖紙中，由于工藝接管簡(jiǎn)化，與原罐接管位置不相符，此時(shí)水區(qū)管網(wǎng)已基本安裝完畢。按照原有的施工方案，需要25t的吊車配合，而這時(shí)吊裝設(shè)備無法靠近。

表1 需要改造的儲(chǔ)罐列表

需要改造儲(chǔ)罐的規(guī)格型號(hào)內(nèi)容見表1。儲(chǔ)罐改造的施工主要流程見圖1。

2 維修準(zhǔn)備

根據(jù)業(yè)主生產(chǎn)的需要，特別是針對(duì)項(xiàng)目防火要求高的現(xiàn)實(shí)，需改造的五臺(tái)油罐內(nèi)油及污水都要排放干凈并進(jìn)行吹掃，經(jīng)檢測(cè)可燃?xì)怏w達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)入罐內(nèi)施工。由于罐底板還可能會(huì)有清掃不凈的殘油，需要在罐內(nèi)底板鋪設(shè)30～50mm消防砂。

由于防火要求高且工期緊，700m3罐及500m3罐開門動(dòng)火均采取二級(jí)動(dòng)火措施，兩臺(tái)罐同時(shí)進(jìn)行更換壁板工作，其他3臺(tái)200m3罐在700m3罐及500m3罐投產(chǎn)后再進(jìn)行施工。

罐內(nèi)需要拆除更換的工藝管線要全部拆除，保證施工有暢通的逃生路線。

3 施工方法

一般采用倒裝法安裝儲(chǔ)罐壁板時(shí)，分為電動(dòng)倒鏈邊柱法或是液壓起升柱法。電動(dòng)倒鏈和液壓起升柱法，都是在罐底、頂圈壁板、罐頂安裝完畢后，沿罐壁四周均布設(shè)置提升柱及電動(dòng)倒鏈或是采用液壓起升裝置，在罐內(nèi)同時(shí)設(shè)置脹圈、控制柜等設(shè)施。脹圈沿罐壁下緣內(nèi)側(cè)，用龍門板及千斤頂脹緊并固定在罐壁上，所有提升柱或是液壓起升裝置均需要用斜撐固定。在改造儲(chǔ)罐更換壁板施工中，往往也采用相同方法，將上圈壁板用脹圈脹緊，用提升裝置提住脹圈，切割掉底圈舊壁板后更換新壁板。由于液壓裝置或是邊柱及電動(dòng)倒鏈的重量都在100～200kg左右，在吊車沒有合適站位的情況下安裝起升裝置、脹圈非常困難。

通過研究論證，決定采取新的施工方法，即不舉升原油罐，利用舊罐體做支撐，更換罐底圈壁板。不舉升方法，主要是不采用提升裝置、脹圈將上圈壁板提起，僅利用千斤頂、支撐板、內(nèi)檔板、少量弧板將新壁板安裝好。切割前用千斤頂和支撐板將上圈壁板頂上勁，每3m安裝一個(gè)支撐板和千斤頂，安裝完畢后切割掉舊壁板，并用運(yùn)板小輪，將新壁板運(yùn)送至安裝位置，用正裝法安裝壁板的龍門板、背杠、銷子、擋板等完成底圈壁板組對(duì)焊接的工作方法。

原有施工方法主要靠邊柱或是液壓提升裝置提升脹圈，受風(fēng)力影響比較大。不舉升方法主要是依靠未拆除部分的舊壁板受力，受風(fēng)力影響小，施工起來比較安全。

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

（1）檢測(cè)各項(xiàng)參數(shù)：罐底圈壁板的垂直度、罐底壁板的橢圓度，罐壁的標(biāo)高，罐基礎(chǔ)標(biāo)高等。

（2）施工材料準(zhǔn)備：完成底圈壁板的加工。

3.2 選擇合適的切割起始點(diǎn)

利用原罐體做支撐，選擇合適的切割起始點(diǎn)，應(yīng)盡量避開進(jìn)出油管線及清掃孔。

3.3 壁板切除順序及方法

在切割之前，在切割處的底板上和環(huán)縫上側(cè)各點(diǎn)兩塊擋板，以免壁板向內(nèi)滑倒。壁板在切割過程中，應(yīng)按一定的順序進(jìn)行，先切割與罐底板連接處，再切割環(huán)縫，最后切割立縫。

用火焰切割機(jī)或割把切割罐底第一圈壁板和對(duì)應(yīng)的罐底邊緣板，其長(zhǎng)度比一塊底圈壁板的長(zhǎng)度略長(zhǎng)，以方便施工人員組對(duì)壁板。

此外還要注意，切割舊壁板的長(zhǎng)度應(yīng)比所預(yù)制的罐板兩側(cè)長(zhǎng)出500mm，以方便施工人員進(jìn)出組對(duì)罐板（見圖2）。

切割壁板前，在上一圈壁板下部點(diǎn)上支撐板,用千斤頂將上部壁板撐起,防止拆除后上層壁板受重力向下變形，使新壁板無法安裝。應(yīng)根據(jù)切割的罐板長(zhǎng)度，來確定上層壁板的支撐板與千斤頂?shù)臄?shù)量。千斤頂之間的距離不應(yīng)超過3m。原罐體越大，施工越方便安全（見圖3）。

3.4 打磨上圈壁板與新壁板組對(duì)

切割完壁板后，施工人員在切割的壁板內(nèi)側(cè)，用大錘敲擊，讓壁板向外倒，外側(cè)嚴(yán)禁站人。第一塊壁板拆除后，用砂輪機(jī)將上圈壁板的下口打磨出外坡口，與新壁板的組對(duì)間隙如圖4所示。

3.5 磨平切割下的第一塊壁板與底板上的T型焊道切割處

由于罐不需要更換底板，因此需要將切割下的第一塊壁板與底板上的T型焊道切割處磨平，并檢查罐底板是否有切割損傷，對(duì)損傷處及時(shí)補(bǔ)焊并打磨平整。

3.6 安裝新壁板

由于水區(qū)內(nèi)無法進(jìn)入大型機(jī)械，給壁板自制了一對(duì)可拆卸輪子（見圖5），將壁板拽到安裝位置。如距離較遠(yuǎn)，為保證安全，沿上一圈壁板下側(cè)，點(diǎn)上“L”型擋板可以防止壁板外倒傷人。

安裝壁板前，沿罐內(nèi)徑弧度點(diǎn)上擋板，將第一張板固定到切割處。在安裝的壁板內(nèi)側(cè)以及上一圈板垂直部位點(diǎn)上正裝儲(chǔ)罐安裝時(shí)常用的插板。在插板間焊上弧形加強(qiáng)板。安裝壁板時(shí)，將背杠插入插板，用銷子銷緊。固定好第一塊底圈壁板，將其上部與罐體焊接好，焊接工序應(yīng)嚴(yán)格按照焊接工藝指導(dǎo)書進(jìn)行。第一塊底圈壁板下部與邊緣板大角縫點(diǎn)焊前，需要保證底圈壁板的垂直度，然后點(diǎn)焊固定即可。安裝壁板的輔助工件見圖6。

切除緊挨的第二塊壁板，重復(fù)上一步驟，并按焊接工藝焊接好第二張板的上環(huán)縫和兩塊壁板的立縫，依此法更換剩余壁板，直至底圈壁板全部更換完畢。在調(diào)整好罐壁板的橢圓度、垂直度后，再進(jìn)行罐底大角縫的焊接，焊接時(shí)應(yīng)先內(nèi)后外，嚴(yán)格按照焊接工藝指導(dǎo)書要求進(jìn)行并達(dá)到GB50128-2005要求。

在最后一塊板安裝完畢前，將進(jìn)出的人孔安裝完畢，罐壁板全部更換完畢后，進(jìn)行罐前工藝、清掃孔及罐內(nèi)工藝的安裝。

3.7 上水試驗(yàn)準(zhǔn)備

壁板、附件更換完畢后，需要對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行上水試驗(yàn)。上水試驗(yàn)前對(duì)人孔，罐前工藝接管、清掃孔進(jìn)行封閉。

3.8 檢驗(yàn)及整體上水試壓

按有關(guān)規(guī)程對(duì)所有更換的壁板焊縫進(jìn)行無損探傷，如發(fā)現(xiàn)不合格立即整改。

對(duì)相對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)并同施工前的檢測(cè)數(shù)據(jù)比較，符合標(biāo)準(zhǔn)要求后，進(jìn)行上水整體試壓，試壓按GB50128-2005有關(guān)要求進(jìn)行。

4 投入機(jī)械及技措用料

投入的機(jī)械及技措用料見表2。

5 施工成效

對(duì)老舊罐區(qū)進(jìn)行底圈壁板更換施工時(shí)，罐區(qū)工藝管線無法拆除，吊車無法靠近施工現(xiàn)場(chǎng)，就要采用大型吊車進(jìn)行安裝。在油罐四周有消防系統(tǒng)管線和防火堤，需要扒開防火堤且將消防管線斷開才能進(jìn)入吊車，有時(shí)為了保證采油站內(nèi)正常生產(chǎn)運(yùn)行，消防系統(tǒng)管線拆除的審批手續(xù)十分復(fù)雜，且恢復(fù)管線、防火堤的工作量較大。即使吊車能進(jìn)入罐區(qū)內(nèi)安裝起升裝置和控制系統(tǒng)，也需要在改造的罐頂上開天窗將漲圈提起，施工完畢后再將罐頂恢復(fù)。由于每種規(guī)格的儲(chǔ)罐直徑不一，脹圈的預(yù)制尺寸不一，造成技措用料的投入過多。用人力在罐內(nèi)架設(shè)起升裝置、脹圈、控制柜，單件物品重量都在200kg左右，施工人員會(huì)存在碰傷、砸傷等安全風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述，舊的施工方法不利于老舊罐區(qū)壁板更換改造。

表2 投入機(jī)械及技措用料

不舉升更換底圈壁板的施工方法非常適用于老舊罐區(qū)壁板的改造，在高一聯(lián)合站更換底圈壁板工程中得到充分應(yīng)用。在施工過程中減少起升裝置及控制柜的拆除和安裝，高一聯(lián)站內(nèi)的5臺(tái)拱頂儲(chǔ)罐的壁板更換工作比原有方法施工工期提前了5d，節(jié)省了5d所需要用的吊車臺(tái)班，在一定程度上節(jié)省了人工、材料與機(jī)械臺(tái)班。在質(zhì)量方面，5臺(tái)儲(chǔ)罐的底圈壁板垂直度、橢圓度、局部壁板凹凸度均達(dá)到規(guī)范要求。對(duì)比原施工方法，采用不舉升法施工，減少了吊車臺(tái)班投入；減少了起重工、電工的投入數(shù)量；免去安裝脹圈、控制柜、起升裝置這些繁鎖工序，減少了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。此種施工方法，同時(shí)解決了人員緊張、設(shè)備進(jìn)出困難的施工難題，在經(jīng)濟(jì)效益上也取得了一定成效。

創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算過程=節(jié)約使用吊車天數(shù)*吊車臺(tái)班費(fèi)*改造罐數(shù)量+漲圈材料費(fèi)+脹圈制作人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)+運(yùn)輸脹圈、裝置的車輛費(fèi)和人工費(fèi)+液壓起升裝置購置費(fèi)或租賃費(fèi)。

實(shí)踐證明，該方法使用機(jī)具少，安全性好，施工工藝簡(jiǎn)單，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，是一種較為理想的拱頂儲(chǔ)罐底圈壁板的更換施工方法。除了儲(chǔ)罐更換底圈壁板，對(duì)于更換罐底板的工程項(xiàng)目，此種方法也同樣有效。

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2012-04-13)