大型儲罐制安新型施工工藝的探究與實踐

屈建宏，牛文彬，陳萬有，雒占華

(長慶油田第一輸油處，陜西 西安 710021)

陜西石油商業儲備庫7具10萬m3外浮頂原油儲罐由三家施工單位承建，針對直徑80m、面積5 000m2、重量超過1 900t的儲罐，要實現制安上的技術創新，必須解決工程安全和工程質量的問題。

經過對比論證，將大型儲罐正裝法和水浮法制安工藝進行結合與完善，制定出大型儲罐正裝預充水施工工藝，罐壁內側搭設內架臺用于壁板安裝，設立施工人員和設備新的入罐施工通道，設計制作儲罐浮艙導向扶正機構、防墜物入水設施等。

新的施工工藝編制出后，項目組組織規范施工，做到了儲罐制安連續不停，同時儲罐充水也連續不停，當儲罐主體完成后，該罐也充滿了10萬m3水，為整個油庫儲罐的沉降試驗做好了充分的準備，最終保證了工期。

經現場檢驗，10萬m3儲罐的橢圓度、垂直度等技術指標均控制在標準范圍內，大型儲罐的制安質量和施工安全達標。1年多的生產運行檢驗，證明正裝預充水施工工藝是成功的。

新型工藝相比較儲罐正裝法，增加成本20萬元(含施工費)，但工程建設總工期縮短35天，整個工地與儲罐安裝緊密相關的甲乙方有11家，每個單位僅項目管理費折算是3萬元/天，因此該工藝產生直接經濟效益1 135萬元，且工程工期得到了保證。

一、技術思路及工藝論證

儲罐制安工藝。

目前國內外立式圓筒形鋼制焊接儲罐的建造工藝，大致可分為倒裝法施工工藝、正裝法施工工藝和特殊施工工藝三種。

特大型浮頂儲罐(50 000m3以上)一般采用正裝法施工工藝，細分為內架臺正裝施工工藝、外腳手架正裝施工工藝、外抗風圈正裝施工工藝和水浮正裝施工工藝。目前在實際施工中采用內架臺正裝施工工藝和外腳手架正裝施工工藝最多，并且工藝也最成熟、工期最短，一般為70天。而水浮法正裝施工工藝采用的最少，原因一是受水源及水量限制；二是工期長，每圈鋼板安裝時，需要停止進水3天，進行壁板組對、環立縫焊接及檢驗后方可繼續進水。

油庫建設關鍵工序。

儲罐充水試驗是儲罐制安的一個重要工序，主要作用是檢驗儲罐制安強度、檢驗儲罐基礎沉降情況。對于陜西石油商業儲備庫來說，儲罐充水試驗只能依靠地下水，提前打好的2口水源井產水量均達到設計要求1 200m3/d，這樣，如果待最先開工的儲罐(6#)主體建成后，再充水10萬m3，需42天，期間其他儲罐處于停工待試水狀態，油庫工期非常緊張。因此，創新工藝，節約儲罐充水的有效工期是油庫建設工期保證的技術切入點。

項目研究開發的總體思路是：采用一種新的儲罐制安工藝，在第二具10萬m3儲罐建成后，第一具10萬m3儲罐雖然部分建成(罐底、罐壁等)，但已充水10萬m3。

1.技術方案

項目共制定論證了3種施工工藝。

(1)臨時儲水法：僅制作罐底板(15d)和3圈壁板(30d)，以及罐前工藝，不做浮頂、壁板不上加強圈，因此開焊30d后可進水，儲備3萬m3水，之后待將水轉入其他儲罐進行充水試驗后，此罐方可全面展開制安。

(2)內架臺正裝法或外腳手架正裝法：沉降試驗前完成底板、壁板、加強圈、浮艙及附件、導向管、量油管、浮梯、盤梯、中央排水管、罐前工藝等。開焊70d后方可進水。

(3)正裝預充水法：沉降試驗前完成罐底板(15d)，浮艙主體(30d)，同期可上壁板6圈(邊緣板5d、第1和2圈10d、第3～6圈各4圈)，以及罐前工藝。開焊45d后可進水，邊進水邊施工還需25d，達到儲罐主體完工，進滿10萬m3水。剩余導向管、量油管、船艙浮梯、二次試水等工作量不占用油庫總體工期。

2.3種工藝的比較

根據工程實際開工時間，項目組研究討論了3種施工方案(見表1)。

表1

綜上所述，油庫儲罐建設采用正裝預充水法(1具)+內架臺正裝法(6具)工藝，其核心是研究制定正裝預充水法這一新型儲罐制安工藝。

二、施工工藝流程 (圖1)

圖1

該工藝在向儲罐內充水之前需要先完成儲罐底板和第1、2圈壁板以及浮頂的安裝，達到充水條件。這里儲罐底板焊接及浮頂安裝的速度直接影響儲罐充水日期。在第2圈壁板安裝完成后即可進行罐壁內側的鋼條板平臺的搭設。搭設的內鋼條板平臺為兩層，第1層用于壁板安裝、焊接，第2層用于焊縫打磨、拍片及返修。待壁板安裝完成后，隨著充水到距離鋼條板架臺2m的位置時即可將鋼條板及三角架拆至浮頂上，整理后用吊車吊出罐外。

三、準備工作

1.充水管線埋地

底圈壁板安裝時，需要考慮進水管線的布置，為便于后期拆除，采用明線鋪設，應做好防護及便于行車的措施。堆土的坡度要平緩，進水管線在進水口處要留有沉降量，即在進水口2m范圍內的管線宜離地約50mm。最好在進水口處加裝金屬軟管。

2.罐前開口封堵

提前進水的儲罐的目的是為儲備庫存水，所以進水后還需要將罐內的水倒至其他罐，罐壁的開口中需要預留倒水的開口。在底圈罐壁板上共有20個開孔，可將罐壁抽底油口作為倒水的出水口。考慮到站內正式輸油管線在連接完成后即可投入各罐的倒水使用，所以將儲罐進、出油管口及抽底油口在封堵時必須安裝正式的罐前閥門，便于后期連接倒水管線，罐壁上其他除了進水口的開口均采用盲板封堵。對于開口較大的攪拌器口，在采用盲板封堵時必須校核盲板的強度，有條件的可以直接將攪拌器安裝就位。

3.罐內用電設置

在充水前，罐內設立的配電柜可經由人孔接入電纜，在充水后，必要時需要將電纜換接在外側的配電柜。經計算，選取電纜長度為120m。

4.進出罐設置

因儲罐充水施工人員的進出只能翻越罐壁進行，罐壁內側有鋼條板平臺及小掛梯，進入內架臺很容易，并且高度應保持在2.4m。罐壁外側則需要增加帶護圈的長爬梯，掛的位置與掛小掛梯相同，每安裝一圈壁板，增加2.4m長的掛梯。當壁板安裝超過五圈板后，下段盤梯即可安裝就位，此時切短外側掛梯，將掛梯安裝在盤梯中間平臺的位置上。加強圈安裝后，相應地安裝上段盤梯，使得外側掛梯可以過加強圈的開口部。抗風圈安裝后將盤梯完善后即可取消外側掛梯。

5.導向扶正機構

在該工藝充水的時候，為避免浮頂在充水時發生旋轉，需要安裝浮頂導向機構。導向機構由導軌和導輪組成，導軌采用14號槽鋼，在罐內均勻分布6道軌道，從第1圈環縫起垂直安裝，每安裝完1圈壁板完善該圈壁板上的軌道。導輪掛在浮頂外邊緣板外側，導輪的一側靠在導軌邊，在浮頂升降中如發現轉動則用倒鏈進行復位，尤其在放水到2m時，浮頂的方位要確定，保證浮頂歸位，方便后期導向管、量油管的安裝。導軌在放水的過程中逐根拆除，并將焊點打磨平整。

6.防墜物入水設置

為防止安裝時物件墜入水中，需要對浮頂與罐壁之間的空隙處加裝擋板，相鄰3塊的擋板用角鋼連接固定，擋板與罐壁間留有約25mm的間隙，在導軌的位置上不安裝擋板(圖2)。

圖2

四、關鍵點

1.進水時機及速度要求

按照施工流程，從底板開始鋪設的第50d可對罐內充水，充水最快為25d，此時每天需進水量為4 061.4m3。而兩口深水井供水量之和為2 513m3，所以需40d才可充滿水。

2.儲罐幾何尺寸的控制

從第5圈壁板組裝開始，儲罐內已經開始進水，沒有水的時候，每圈壁板安裝中的垂直度已有控制。然而在儲罐進水后，內側的整體垂直度無法測量，需要依托壁掛小車從罐壁外側進行測量。當第六圈壁板安裝后，罐壁外側開始安裝加強圈，此時又造成了外側無法測量整體垂直度的問題，需要在加強圈安裝前對第六圈壁板的整體垂直度做大量測量，宜每2m測1處，將這些數據整理后對偏差較大的部位做標記。第六圈壁板后僅有3圈壁板，在內外側均無法測量控制整體垂直度的情況下，需要參考第6圈測量后的數據對單圈板的垂直度進行調整，每圈板的單圈垂直度不得大于3mm。

對于圓弧度的控制，第一、從壁板卷弧上嚴格控制；第二、控制組對中的錯邊及間隙；第三、控制立縫焊接的角變形，其中弧度的檢查均用同一個弧形樣板進行檢查。

3.連接浮頂的掛梯應根據器內水位適當調整

在儲罐預充水中，轉動浮梯、軌道及頂平臺均未安裝完成，所以只有依托內架臺搭設的罐壁內側臨時斜梯。為保證臨時斜梯不阻擋浮頂的升起，要始終保證臨時斜梯與浮頂之間留有一圈壁板的高度，在缺的這段高度中利用掛梯在臨時斜梯的中間平臺與浮頂之間形成活動連接。當浮頂升至下節中間平臺時，拆除該平臺及下節臨時斜梯，再按前述的方法連接臨時斜梯與浮頂。當水充滿后，所有的架臺及斜梯均全部拆除，同時因浮頂臨時導向機構固定，還不能進行浮梯的安裝，所以在放水時要進入罐內必須依托充水時掛在外側的長掛梯，按照放水的高度，及時對長掛梯進行延長，直至防水完成。

4.內壁打磨

內壁打磨按標準要求，罐壁內側要平整、光滑。

5.無損檢測合格率

第1圈環縫按設計要求采用100%的射線檢測，若合格率不能達到93%，則返修的片數將超過58張，均會增大返修及復探工作量，影響儲罐的進水時間，所以第1圈的焊接合格率必須達到93%以上，并且一次返修合格率達到96%以上。

儲罐的無損檢測均在夜間進行，在儲罐內不斷充水，浮頂及水面會不斷淹沒焊縫的情況下，焊縫的合格率必須保證，避免出現返修后未能及時射線檢測就被水淹沒的情況發生。所以剩余每圈壁板的焊接合格率要達到90%以上。

五、效果

儲罐預正裝預充水施工工藝突破了傳統的做法，將兩種施工工藝結合在一起，在陜西商業儲備庫的6#儲罐施工中得到成功應用，儲罐底板鋪設于2010年2月25日開始，4月12日向罐內充水，5月25日充水10萬m3，每個罐的充水沉降試驗同方案論證結果相差均小于5d，實現了預定目標，項目優質高效完成。

效益如下：

(1)新工藝增加的成本為25t吊車30個臺班、120m電纜、導向機構制作、施工人員勞務費、二次沉降試水費用等，總計20萬元。

(2)項目管理費包括水電辦公費、管理人員勞務費、車輛費、辦公場地租用費、生活補貼等，折算項目組或施工單位成本為3萬元/d·單位。整個工地與儲罐安裝緊密相關的甲乙方有11家。

(3)節約總工期35d。新工藝的應用，油庫相關單位僅項目管理費一項的經濟效益為11×35×3-20=1 135萬元。

[1]何利民，高祁.大型油氣儲運設施施工[M].中國石油大學出版社，2007.

[2]李軍.集內腳手架法和水浮法之特長的大型儲罐施工新工藝[J].石油工程建設，1990(5).

[3]張飛孟.外浮頂儲罐工程安裝實例[J].廣東化工，2009(8).