論儲罐的卡鉤倒拆法工藝設計

茂名瑞派石化工程有限公司 廣東茂名 525000

儲罐卡鉤倒拆法工藝與傳統(tǒng)倒拆法的區(qū)別是整個工藝過程不需要脹圈、不需要腳手架或吊車；卡鉤輔助材料可重復利用于不同直徑的罐體，工藝通用性強，適合于安裝時為倒裝的儲罐拆除。以茂名石化煉油分部輸油車間所管轄北山舊苯罐組為例，對儲罐卡鉤倒拆法技術工藝進行探討。北山舊苯罐群儲罐主要參數(shù)見表1。

表1 北山舊苯罐群儲罐主要參數(shù)

儲罐卡鉤倒拆法工藝流程見圖1。

1 拆除前的準備工作

主管車間應對儲罐工藝系統(tǒng)加盲板進行隔離，使儲罐完成獨立。

圖1 儲罐卡鉤倒拆法工藝流程圖

車間需對儲罐進行吹掃、置換，直至罐內有毒、有害、可燃等氣體檢測合格。

動火點周圍的易燃物，包括動火現(xiàn)場的易燃物品和可能泄漏可燃氣體的水封、陰井、明溝、暗溝等，必須清除干凈；地下含油污水井用砂、土填埋。

落實好周邊在用管道或設備，對拆除范圍內的在用管線或設備進行硬隔離防護，硬隔離可采取雙層腳手架加鋼跳板進行防護。

現(xiàn)場拆除工作前，由監(jiān)理工程師組織車間人員，對施工人員進行最后交底，并對標識好的拆除內容條件進行確認；拆除條件確認表填寫完畢后，交由施工單位保存好；確認完后辦理各種作業(yè)票，如動土票及動火票等；之后方可開始拆除。

2 儲罐的拆除

2.1 卡鉤倒拆法簡述

卡鉤倒拆法亦采用邊緣抱柱法，在儲罐內靠近邊緣處立一圈抱柱，抱柱數(shù)量與罐的直徑及重量相關，中間設一根中心柱，通過鋼索與邊緣柱相連，形成一個相對穩(wěn)定的系統(tǒng)。

導鏈掛靠在邊緣抱柱的上方吊耳處，下鉤頭直接掛靠在L型板式吊耳上；L型板式吊耳為可拆吊耳，可人工安裝在罐壁板上，即通過穿插罐壁臨時切割縫，將儲罐吊起來。如圖2所示。

圖2 立面示意圖

該方法的相對優(yōu)勢為：①不用加工脹圈，減少脹圈加工、施工過程中安裝拆除等成本；②通用性強，只要選型計算合格，不同大小的儲罐均可用同一套措施材料拆除，與不同直徑需不同弧度脹圈相比，大大節(jié)約成本；③減少罐內受限空間的施工，焊接量少，在罐外直接火焰切割卡縫即可；④施工相對簡單，大大縮短拆罐時間，節(jié)約成本。

2.2 技術準備

從車間處查閱儲罐圖紙資料，落實儲罐規(guī)格尺寸及重量。個別儲罐若因年份已久無法查詢，可以聯(lián)同所主管的車間設備員，進行現(xiàn)場實際考察及測量，確定規(guī)格尺寸及估算重量。

然后根據(jù)尺寸規(guī)格及重量，編制施工方案，進行報批及現(xiàn)場施工交底。

2.3 附屬措施工藝計算選型

2.3.1 邊緣抱柱數(shù)量

根據(jù)車間所提供的圖紙或現(xiàn)場實際堪查的數(shù)據(jù)，由儲罐的直徑和重量，選擇邊緣抱柱的數(shù)量，一般為4的倍數(shù)，抱柱之間距離宜為6m左右。

案例：如選用5000m3儲罐計算，查得該罐直徑約21m，重約140t（比實際值大）。

儲罐周長：L=3.14×21≈66m；

邊緣抱柱數(shù)：n=66÷6=11根，按4的倍數(shù)，選取12根。

2.3.2 導鏈參數(shù)

140t÷12根≈12t/根

導鏈載荷系數(shù)取0.8，得出導鏈規(guī)格 Q≥12÷0.8=15t。

選取12根15t的導鏈，導鏈總荷載率K=140/（12×15）=0.778= 77.8%。

所得結果超出SH3536-2011第13.4.2條規(guī)定，儲罐施工不超過75%的荷載率，因此該選型需重新考慮。可考慮增加導鏈數(shù)量或增大規(guī)格。本案例中考慮增加數(shù)量，導鏈由12根增加到14根，得到導鏈總荷載率K=140/（14×15）=0.667=66.7%，66.7%＜75%，因此該選型可行。

每根導鏈受力為：140t÷14根=10t/根

2.3.3 抱柱規(guī)格尺寸

可直接從SH3536-2011標準附錄D中選取抱柱規(guī)格尺寸。本案例中單根抱柱承重為10t，對應表格，抱柱選取Φ219×7的無縫鋼管。

抱柱長度根據(jù)每圈壁板高度、切割板的大小，以及導鏈規(guī)格型號選擇。越大型導鏈，鉤頭越長。本案例15t導鏈（導鏈鉤頭可實測或咨詢周邊廠家），選取邊緣抱柱長度為2.5m即可。

2.3.4 中間拉繩選型

根據(jù)圖3的抱柱受力示意圖，抱柱上共四處受力，由導鏈受到的綜合力分散到抱柱上水平鋼索拉力，底下斜支撐拉力及柱底板拉力。

圖3 抱柱受力示意圖

圖4 吊耳受力示意圖

F導鏈上的拉力最終分成三處分力，鋼絲繩上的受力只是其中的三處分力之一，取總拉力的一半計算，計算下吊裝載荷時，繩扣受力，其單股鋼絲繩承受的拉力載荷P1=5t=50kN。

繩扣單股受力，安全系數(shù)n取3，鋼絲繩的允許破斷拉力P0′÷n≥P1=50kN。

根據(jù)GB/T8918-2006對鋼絲繩的要求，鋼絲芯鋼絲繩16-NAT-6×19+IWC-1770的最小破斷拉力P0=161kN＞P0′÷3=53.6kN≥50kN，滿足吊裝需要。

2.3.5 板式吊耳的選擇

吊耳受力情況如圖4所示。

吊耳材質擬用Q235B，厚度為20mm，查GB150.2-2011附錄D可知：

許用應力 [σ]=116MPa，

吊耳按10t力校核，動載系數(shù)取K=1.1。

其徑向載荷F1=10×1000×10×1.1=1.1×105N

吊耳板孔處橫截面積：A1=（H-D）×t=（150-50）×20=2000mm2

吊耳板孔處的拉應力：

σ1=F/A1=1.1×105/2000=55MPa ＜116 MPa

吊耳板孔處剪切面積：A2= （R-D/2） ×t=（75-25）×20=1000mm2

吊耳板孔處的剪切應力：

σ2=F/A2=1.1×105/1000=110MPa ＜116MPa

此時吊耳強度滿足安全要求。

3 措施用料采購

導鏈可自行采購或臨時租用，建議采用電動導鏈。注意不管手動或電動導鏈，要避免大小及速率不一致，以免下降速度不均勻，應采用同一廠家同一規(guī)格型號的導鏈。

抱柱及鋼板可利用工程中施工的余料，亦或現(xiàn)場切割下來的完好的廢料（需經(jīng)過檢查，不被腐蝕的材料方可使用，可選用高一級別的材料）；若無，需采購。

鋼索及卡扣可自行采購或借用。

4 現(xiàn)場抱柱等措施制作、安裝

4.1 抱柱制作

根據(jù)前面3.3節(jié)選型計算，可得出各種數(shù)據(jù)，規(guī)格尺寸見圖5 ，按總圖制造。

4.2 L型板式吊耳制作

根據(jù)前述3.3節(jié)選型計算，可得出各種數(shù)據(jù)，規(guī)格尺寸見圖6，按總圖制造。

4.3 抱柱安裝

在底層罐壁板對稱切割1.7m×1.5m逃生缺口，措施材料從此口搬進罐內。

施工時，罐體每下降半米，均需優(yōu)先切割逃生缺口，以確保安全。

邊緣抱柱安裝在距離罐壁板半米處，以便導鏈的安裝。

選取的神經(jīng)網(wǎng)絡模型以包含因果關系的適當信息接受訓練。因此，第一步要取得受損的與完好的結構地震反應資料，這可通過結構反應的實測、模型試驗或數(shù)值模擬實現(xiàn)。

邊緣抱柱底板固定與傳統(tǒng)方法相同，可采用四角點焊加四邊楔子固定，抱柱距罐底600mm處使用兩根DN50鋼管45o加固，見圖7。

鋼索與拉耳板連接時，禁止直接捆綁，需使用卡扣或導環(huán)連接。

壁板吊耳切割縫，根據(jù)L型板式吊耳的尺寸，在切割壁板的上一圖上開孔。當切割底圈壁板時，在底下第二圈壁板離環(huán)縫半米處切割，開孔為方形，比吊耳寬1～2cm、高5～10cm，確保吊耳能穿過即可。

圖5 抱柱總示意圖

圖6 中間抱柱及L型吊耳示意圖

圖7 裝配示意圖

需要注意的是：

（1）個別小罐壁板以及大部分儲罐的上部壁板均較薄，開孔處易撕裂，從而造成系統(tǒng)失穩(wěn)。需在開孔上方焊接一塊加強板，加強板選用t≥8mm鋼板，200mm×100mm；焊接在罐外側，與開孔上方齊平，三面焊。

（2）為了減少拆除過程中存在的風險，可考慮在靠近罐內壁的東南西北4個方向各處設置兩根DN80防傾斜三角支撐（見圖7），使用現(xiàn)場切割的廢舊管線即可。

（3）計算出來的吊耳板厚，若本工程缺少該型號鋼板，可使用較薄的鋼板通過搭接補強制作，但吊耳的拉應力、剪應力及焊接許用應力應滿足要求。

5 儲罐切割

檢查合格后，優(yōu)先將底圈壁板底部與罐底板切割開，此時壁板全部重量由抱柱及導鏈支撐；再次檢查整個抱柱系統(tǒng)，無異常后進行正常切割。

切割時應將切割工均勻分布，同時往一個方向切割。切割時將罐壁板每塊板尺寸切割成為約長4m、高1m，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況調整。切割下來的每塊板向壁外傾倒，暫時堆放在周邊，待較多時一次性移走。切完一圈后，放導鏈，將儲罐降低。

導鏈操作時，需統(tǒng)一由一人指揮，觀察四周下降情況，避免一邊快一邊慢，確保儲罐均勻下降。

下降半米后，優(yōu)先切割兩側逃生通道，再繼續(xù)下降。

接著以同樣的方式切割第一圈壁板和第二圈壁板之間的環(huán)焊縫和立焊縫，直至切割最后兩圈壁板。

最后兩圈壁板下降后，暫停切割壁板。此時因抱柱已碰到罐頂板，需在抱柱上方的罐頂板切割500mm×500mm的缺口，方便抱柱穿過，并將中間抱柱及鋼索等拆除。

拆除后，可繼續(xù)切割倒數(shù)第二圈壁板。

剩余最后一圈壁板及頂板時，開始切割罐頂板，此時罐頂板離地面約2m左右，要從中心向四周切割，切割下來的頂板直接掉盡罐內。

頂板切割完后，切割最后一圈壁板。

清理場地，將切割完的鋼板移走，接著拆除抱柱，切割罐底板。

至此，整個儲罐切割完成。抱柱移至下一個儲罐，使用同樣工序方法進行拆除。

6 注意事項

大型儲罐（即不適用于倒裝法安裝的儲罐）不適用于本卡鉤倒拆法。

個別儲罐存在罐頂或罐壁嚴重腐爛的情況，無法保定穩(wěn)定性，不適用于本卡鉤倒拆法。

儲罐群拆除了，往往以最重、最不利的儲罐對抱柱及吊耳進行計算及選型，其余較小儲罐可使用同一套拆除措施施工，以增加措施工利用率。

本論文所討論的卡鉤倒拆法，是以普遍情況考慮，若個別情況比較特殊，需重新參考相關規(guī)范。

本論文雖然是采用《壓力容器》標準材料篇的許用應力，安全系數(shù)較高。但由于儲罐使用多年，本體受腐蝕情況不明，罐體晃動時，結構穩(wěn)定性會比新罐下降許多，倒拆法亦存在較大的風險。因此施工過程中需不停觀察儲罐的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)異常情況需立刻停止作業(yè)，撤離現(xiàn)場，待穩(wěn)定后再次檢查并進行加固后方可作業(yè)。

本文僅對拆除工藝進行討論，施工安全要求還需執(zhí)行相關標準、行業(yè)及企業(yè)等相關安全生產(chǎn)要求。

7 結束語

通過以上方法拆除茂名石化煉油分部北山舊苯罐組，進度及安全得到了保證；一個5000m3儲罐前后拆除時間約6d，主要原因是在交叉區(qū)域受車間開作業(yè)票影響較大，正常一天8h共4人拆除，每帶板切割高度為0.5m，可切割8圈。通過茂名石化煉油分部北山舊苯罐群拆除，驗證了儲罐的卡鉤倒拆工藝要求，以及在拆除過程中需要注意的事項。

在保證進度及安全的情況下，通過經(jīng)營部門計算，總合同價減去人、機、具、稅金及企業(yè)管理費等，利潤可觀。中小型儲罐拆除可以參照本文指導施工。

本卡鉤倒拆法工藝還有待完善，需業(yè)內專家多多指教，使該工藝得到進一步的完善及推廣。