大型鋼制低溫儲(chǔ)罐拱頂安裝技術(shù)研究

胡紹輝

中石化第四建設(shè)有限公司 天津 300270

大型鋼制低溫儲(chǔ)罐具有建造周期短、適用地域廣、安全性高、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于LNG 接收站和化工裝置罐區(qū)。近年來，鋼制低溫儲(chǔ)罐單體容量有逐漸增大的趨勢(shì)。已知單體鋼制全容罐最大為10 萬m3，為經(jīng)緯線拱頂結(jié)構(gòu)，由中心環(huán)、96 根徑向梁、11 圈緯向梁和290 塊拱頂板、軌道梁組裝而成。拱頂呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：泵井位置徑向梁加強(qiáng)，拱頂重量大，球面半徑小，拱頂板加厚，且由搭接焊接改為與徑向梁搭架焊接，與承壓環(huán)對(duì)接焊接，將拱頂板作為受力結(jié)構(gòu)。

1 拱頂預(yù)制

10 萬m3鋼制低溫儲(chǔ)罐外罐φ70m×47.9m，拱頂φ69.8m×12.333m，拱頂球面半徑56m，總重量約640.85t。拱頂分為24 個(gè)拱頂片和一個(gè)中心環(huán)，其中拱頂大片20 個(gè)，規(guī)格為32m×9.2m；小片4 個(gè)，規(guī)格為32m×7.1m。中心環(huán)由鋼板拼接成型，拱頂梁及軌道梁采用熱軋H 型鋼頂彎預(yù)制成型，拱頂板采用瓜片板式排板下料，在胎具上將H 型鋼和拱頂板組裝成大小拱頂片。

1.1 H型鋼預(yù)制

拱頂H 型鋼有3 種規(guī)格，分別為熱軋HM390×300×10×16、HN400×200×8×13，焊接WH400×400×12×22。H 型鋼采用可調(diào)弧頂彎?rùn)C(jī)進(jìn)行預(yù)制，先對(duì)整根H 型鋼進(jìn)行頂彎，再根據(jù)圖紙對(duì)徑向梁、環(huán)向梁下料，坡口采用火焰切割，切割面的平面度為0.05×板厚，且不大于2mm。軌道梁I28b、I20a 的預(yù)制要求與H 型鋼相同。

其中徑向梁預(yù)制尺寸允許偏差：整體長(zhǎng)度，±1mm；螺距，±1mm；中間距離±2mm；彎曲度，±1mm。環(huán)向梁預(yù)制尺寸允許偏差：整體長(zhǎng)度，±2mm；螺距，±1mm；中間距離，±5mm。

1.2 連接筋板預(yù)制

連接筋板使用等離子切割，螺栓孔只允許正偏差且不能大于1mm，螺栓孔間距偏差為±1mm，螺栓孔及周圍不得有飛邊、毛刺、焊接飛濺物和焊疤等。

1.3 拱頂板預(yù)制

拱頂板290 張，其中環(huán)形頂板24 塊，瓜片頂板264塊，中心頂板2 塊。拱頂板與H 型鋼采用搭接形式，搭接寬度75～125mm；拱頂板與承壓環(huán)采用對(duì)接；拱頂板與拱頂板由外向內(nèi)采用自下而上搭接，搭接長(zhǎng)度不小于60mm；拱頂中心環(huán)梁位置中心頂板間對(duì)接，與瓜片板搭接。其中瓜片頂板預(yù)制尺寸允許偏差：長(zhǎng)度，±2mm；寬度，±2mm；對(duì)角線之差，≤3mm；直線度，≤2mm。環(huán)形頂板預(yù)制尺寸允許偏差：長(zhǎng)度，±2mm；寬度，±2mm；對(duì)角線之差，≤3mm。

1.4 中心環(huán)預(yù)制

（1）中心環(huán)直徑6m，由鋼板切割后，組焊成環(huán)形H型鋼，整體安裝；

（2）按照?qǐng)D紙對(duì)中心梁下料，使用半自動(dòng)切割機(jī)切割，在平臺(tái)上組裝焊接；

（3）組裝完成后進(jìn)行調(diào)校，測(cè)量中心環(huán)的圓度及相關(guān)尺寸，符合圖紙和規(guī)范要求。

2 拱頂組片

拱頂分為24 片，其中大片20 片，規(guī)格為32m×9.2m；小片4 片，規(guī)格為32m×7.1m，在預(yù)制胎（圖1）上組裝。

圖1 拱頂片預(yù)制胎具示意圖

（1）拱頂片先進(jìn)行徑向梁組裝，徑向梁H 型鋼間采用45°斜接；焊接后100%進(jìn)行超聲檢測(cè)，然后安裝環(huán)向梁，從外向中心安裝。

（2）用于拼接徑向梁的H 型鋼不小于6m，最多拼接3 道焊縫，相鄰徑向梁拼接焊縫交錯(cuò)布置且距離大于3m，與環(huán)向梁間距大于1m。拼接H 型鋼采用等強(qiáng)度對(duì)接節(jié)點(diǎn)，對(duì)接焊縫全焊透，并采用小電流、快速焊等方法控制變形。

（3）徑向梁與環(huán)向梁之間使用筋板連接，以2- M16螺栓預(yù)緊連接后再進(jìn)行角焊縫焊接。

（4）考慮拱頂片安裝，預(yù)制的拱頂片鋪設(shè)7 張拱頂板，其中頂板2、頂板3 各三張，頂板4 一張（圖2）。拱頂板鋪設(shè)從拱頂片的大端向中心鋪設(shè)，拱頂板與拱頂板由外向內(nèi)采用自下而上搭接，搭接長(zhǎng)度不小于60mm，剩余拱頂板待拱頂片安裝焊接后鋪設(shè)。拱頂板與梁的搭接長(zhǎng)度允許偏差為0，+5mm。

圖2 預(yù)制片拱頂板鋪設(shè)示意圖

（5）焊接時(shí)，先進(jìn)行拱頂板下表面與徑向梁、環(huán)向梁的仰焊，然后從大端向小端分段對(duì)稱進(jìn)行爬坡焊。焊接順序采用退步斷焊的方法，焊接過程中焊工均勻分布，防止局部變形。所有焊縫采用分段退步焊，分段距離不小于500mm。拱頂片幾何尺寸允許偏差：寬度，5mm；長(zhǎng)度20mm；對(duì)角線之差10mm。

（6）預(yù)制成型的大小拱頂片檢查合格后，疊放在存放胎上（圖3），并用吊裝鎖具固定，每個(gè)存放胎不超過5 個(gè)拱頂片。

圖3 大小拱頂片存放示意圖

3 拱頂安裝

拱頂由24 個(gè)拱頂片和1 個(gè)中心環(huán)組成，先在外罐底板上安裝臨時(shí)支撐，包括中心柱、中間立柱和邊柱；然后安裝中心環(huán)，再用260t 履帶吊車對(duì)稱逆時(shí)針安裝拱頂片；拱頂片組焊成整體后，對(duì)剩余拱頂板進(jìn)行鋪設(shè)焊接，最后進(jìn)行拱頂附件、穿套管等安裝。

3.1 臨時(shí)支撐安裝

拱頂臨時(shí)支撐由中心柱、中間柱和邊柱組成，其中中心柱4 根、中間柱24 根、邊柱96 根。中心柱及其支撐安裝在承臺(tái)埋件上，其余臨時(shí)支撐安裝在外罐底板上。

（1）中心柱由4 根φ273mm×8mm 鋼管及型鋼組成框架，焊接在承臺(tái)的埋件上，用8 根φ159 鋼管加固。中心柱上安裝帶有護(hù)籠的直梯，用于作業(yè)人員上下通行；柱頂安裝帶護(hù)欄的安全作業(yè)平臺(tái)，用于拱頂片組裝。

（2）中間柱規(guī)格φ219mm×7mm，與拱頂片一起安裝用于調(diào)節(jié)拱頂拱高。邊柱規(guī)格φ273mm×8mm，數(shù)量96 根，與拱頂徑向梁數(shù)量一致，與外罐底和罐壁焊接連接，保證其穩(wěn)定。

（3）各支柱按圖紙高度安裝后頂部需要復(fù)測(cè)，以確保支柱調(diào)節(jié)到正確的高度。標(biāo)高允差為+/ - 10mm，方位允差為5mm。

3.2 中心環(huán)安裝

在罐內(nèi)使用25t 汽車吊安裝中心環(huán)，中心環(huán)必須與罐底中心同軸，同軸度為不大于10mm，定位后與中心柱進(jìn)行點(diǎn)焊固定。

3.3 拱頂片安裝

24 片拱頂片最大重量為26.766t，最小重量為19.46t。在壁板第三圈安裝后使用260t 履帶吊進(jìn)行安裝，最大吊裝半徑為30m，吊車最大比率87.7%。

（1）在臨時(shí)支柱上對(duì)稱安裝大小拱頂片，拱頂片一側(cè)與中心環(huán)連接，另一側(cè)由邊柱支撐。拱頂片安裝采用4 個(gè)方向?qū)ΨQ吊裝，然后逆時(shí)針安裝，詳見圖4。

圖4 拱頂片安裝示意圖

（2）在拱頂片上設(shè)置4 個(gè)吊點(diǎn)，拱頂片小端設(shè)置2 個(gè)10t 的手動(dòng)葫蘆，用于調(diào)節(jié)拱頂安裝角度。

（3）拱頂片全部安裝后，開始安裝大片和小片之間的環(huán)向梁和剩余的拱頂板，對(duì)稱均勻分布焊工進(jìn)行焊接。拱頂上部的焊接工作完成后，焊接剩余拱頂板的仰焊工作。

（4）網(wǎng)殼曲面成型無明顯局部凹凸，采用樣板進(jìn)行檢查，要求間隙不大于15mm；節(jié)點(diǎn)周圍的桿件表面無錘擊造成的明顯凹凸；縱向梁安裝角度允許偏差不超過±0.01°，總拼完成后網(wǎng)殼曲面形狀幾何尺寸偏差不大于20mm。

（5）在拆除中心柱和中間柱后，檢查環(huán)向梁和縱向梁節(jié)點(diǎn)間距偏差和高度偏差允許值如下：兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的徑向偏差不得超過兩個(gè)節(jié)點(diǎn)距離的1‰，且小于5mm；兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的環(huán)向偏差不得超過兩個(gè)節(jié)點(diǎn)距離的1/ 300，且小于5mm；網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)高度與設(shè)計(jì)高度偏差不超過±10mm。

3.4 拱頂下軌道梁安裝

拱頂下軌道梁有兩圈，在拱頂全部焊接完成后，才能進(jìn)行軌道梁安裝工作。

（1）軌道梁用頂彎?rùn)C(jī)進(jìn)行煨彎，在外罐底上每?jī)筛壍懒哼M(jìn)行組對(duì)、焊接；完成后用手拉葫蘆吊裝到軌道梁吊架位置進(jìn)行安裝、焊接；最后組對(duì)焊接每?jī)筛壍懒洪g的焊口。

（2）軌道中心線與安裝基準(zhǔn)線的水平位置偏差不大于3mm；軌道頂面標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高的位置偏差不大于5mm，全過程內(nèi)高低差不大于10mm。

3.5 拱頂管安裝

拱頂板焊接完畢后、吊頂安裝前，進(jìn)行拱頂管安裝。

（1）采用50m 鋼卷尺在拱頂下確定拱頂管安裝半徑，全站儀確定拱頂管安裝角度。

（2）拱頂管開孔應(yīng)符合表1 要求。

表1 拱頂管開孔允許偏差 mm

（3）所有拱頂管的垂直度允許偏差不得大于管高的1‰，且不大于5mm。

（4）拱頂管補(bǔ)強(qiáng)圈的曲率與罐頂曲率一致。拱頂管法蘭的密封面應(yīng)完好，不得有徑向劃痕，法蘭密封面與拱頂管軸線的垂直度偏差不大于法蘭外徑的1%，且不得大于3mm。

4 吊頂安裝

吊頂有板拼焊吊頂和壓型瓦楞鋁型材吊頂，鋼制低溫儲(chǔ)罐考慮拱頂承載力一般均采用后者。壓型瓦楞鋁型材吊頂采用蜘蛛網(wǎng)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由鋁制H 型鋼組成骨架，在上面鋪設(shè)瓦楞壓型鋁板，使用不銹鋼吊桿與拱頂連接。

4.1 吊桿安裝

與拱頂連接的吊桿共有15 圈，976 根，長(zhǎng)度在3.745～14.6m 之間。吊桿分上下兩部分進(jìn)行安裝，上部分在鋁吊頂安裝前進(jìn)行安裝，下部分在鋁吊頂安裝后安裝。

（1）在地面進(jìn)行上部吊桿之間、吊桿與筋板之間組焊。采用升降車進(jìn)行掛設(shè)安裝，將吊桿連接件與外罐頂部網(wǎng)殼徑向主梁焊接，吊桿自中心向外安裝。

（2）鋁吊頂安裝后，安裝下部分吊桿。下部分吊桿與吊頂連接件安裝時(shí)，將局部加強(qiáng)板同時(shí)安裝，在螺母?jìng)?cè)安裝防松墊圈，并對(duì)螺母點(diǎn)焊固定。

（3）調(diào)整梁系的平整度后，使用花蘭螺栓連接上下兩部分吊桿。

4.2 吊頂骨架安裝

在罐底板上鋪設(shè)木方，用于臨時(shí)支撐吊頂徑向梁與中心環(huán)梁。將中心環(huán)梁的井字梁組裝完畢后，吊頂骨架由中心向外安裝，先安裝徑向梁再安裝環(huán)向梁，梁與梁之間采用筋板及螺栓固定，在螺母?jìng)?cè)安裝防松墊圈，并對(duì)螺母點(diǎn)焊固定。

4.3 壓型鋁板安裝

（1）檢查梁系的平整度，無異常變形與彎曲方可鋪設(shè)壓型鋁板。從中心環(huán)向外鋪設(shè)壓型鋁板。壓型鋁板采用相互重疊方式鋪設(shè)，重疊部位調(diào)整至間隙最小，貼合緊密。

（2）采用φ6mm 鉚釘在波峰、波谷重疊位置進(jìn)行錨固，并用抽芯鉚釘將壓型鋁板與梁翼緣板進(jìn)行鉚接，最大鉚釘間距為150mm。

（3）在吊桿與吊頂連接處切制方孔，此處的壓型鋁板與吊點(diǎn)處的局部加強(qiáng)板鉚接，至少保證有8 個(gè)鉚釘與局部加強(qiáng)板鉚接。

（4）所有吊桿與吊頂連接處采用低溫膠粘接無紡玻璃布，直至壓型鋁板波峰處被遮擋；吊頂最外圈壓型鋁板邊緣處采用低溫膠粘接無紡玻璃布遮擋。

4.4 加強(qiáng)套筒開孔

（1）所有貫穿吊頂?shù)拈_孔加強(qiáng)套管，根據(jù)圖紙方位與半徑定位。將加強(qiáng)套筒安放到吊頂開孔處，加強(qiáng)套筒的加強(qiáng)圈與壓型鋁板波峰接觸處采用抽芯鉚釘鉚接，鉚接鉚釘間距小于100mm。

（2）加強(qiáng)套筒與梁相碰時(shí)，可局部切割加強(qiáng)套筒的下緣以避開碰撞。

5 氣吹升頂

拱頂及拱頂附件、吊頂安裝后，作為一個(gè)整體，在臨時(shí)大門處使用鼓風(fēng)機(jī)向外罐內(nèi)鼓風(fēng)，利用壓強(qiáng)差將上述整體氣吹升頂?shù)皆O(shè)計(jì)位置（圖5），焊接固定。氣升頂有四個(gè)系統(tǒng)，即平衡系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、鼓風(fēng)系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)，其中密封系統(tǒng)及頂升后臨時(shí)固定與傳統(tǒng)氣升頂有很大改變。

圖5 拱頂氣吹升頂示意圖

5.1 平衡系統(tǒng)

平衡系統(tǒng)是利用鋼絲繩的張力來控制氣升過程中拱頂傾斜角度和水平角度的裝置，由鋼絲繩、T 型支架、雙導(dǎo)向滑輪、錨固吊耳、花籃螺栓和鋼絲繩夾等組成，共24 套。鋼絲繩由承壓環(huán)T 型支架垂直向下，穿過拱頂臨時(shí)密封板到施工單軌固定的雙導(dǎo)向滑輪，再到180°對(duì)稱施工單軌固定雙導(dǎo)向滑輪；鋼絲繩一端固定在承壓環(huán)焊接的吊耳上，另一頭固定在罐壁上靠近大角縫位置焊接的吊耳上；在承壓環(huán)頂部0°和90°鋼絲繩和吊耳之間設(shè)置兩個(gè)拉力計(jì)，調(diào)整花籃螺栓使鋼絲繩張拉力在9070N 左右。

（1）T 型支架焊接在承壓環(huán)上，通過吊耳固定鋼絲繩一端，另一端通過吊耳固定在罐壁底部。

（2）拱頂不平衡主要由自泵井徑向及環(huán)向加強(qiáng)梁，拱頂及吊頂?shù)慕庸芴坠懿贾貌痪鶆驅(qū)е隆Ｒ?°方向?yàn)閄 軸正方向，90°為Y 軸正方向，通過不均勻物體的重量和半徑，計(jì)算不均勻力矩，在拱頂及吊頂上合理放置重物來抵消不均勻重量。考慮拱頂及吊頂局部載荷不能過重，配重設(shè)置應(yīng)點(diǎn)多、單體重量輕，使力矩接近零。大型鋼制低溫儲(chǔ)罐配重達(dá)30.88t，平衡力矩X=- 21.8299,Y=72.0737，配重效果較好。

5.2 密封系統(tǒng)

受大型鋼制低溫儲(chǔ)罐拱頂板與承壓環(huán)對(duì)接焊接形式制約，在氣頂升后才能安裝拱頂邊緣板，拱頂板和和罐壁之間約1110mm 的距離無密封。與傳統(tǒng)氣升頂密封系統(tǒng)不同，大型鋼制低溫儲(chǔ)罐增加2 塊臨時(shí)密封板，通過螺栓、龍門板與拱頂板和拱頂徑向梁固定，并用I14 工字鋼在靠近罐壁側(cè)進(jìn)行加強(qiáng)，防止氣升頂過程中被吹翻。

為保證拱頂氣吹期間的罐體嚴(yán)密性，采用密封裝置進(jìn)行拱頂與外罐壁間的密封。密封裝置包括通孔方鐵、圓柱銷、一次密封（鍍鋅鐵皮）、二次密封（鋁箔纖維布）和壓條等。

5.3 鼓風(fēng)系統(tǒng)

在臨時(shí)門洞位置布置3 臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)向罐內(nèi)鼓風(fēng)，利用壓強(qiáng)差將拱頂氣吹到設(shè)計(jì)位置。鼓風(fēng)系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)、電源、門洞封板和進(jìn)罐通道等。

5.3.1 風(fēng)壓計(jì)算

只要拱頂受到的空氣浮力大于它的自重，拱頂便可上升，所以理想狀態(tài)下拱頂氣吹的風(fēng)壓與大氣壓的差值為拱頂自重與罐內(nèi)空間水平橫截面積之比。但實(shí)際中由于存在風(fēng)量損失、拱頂密封裝置與外罐壁之間摩擦力等因素的影響，頂升壓力的計(jì)算必須考慮附加系數(shù)，其計(jì)算公式見式（1）。

式中：P升——頂升風(fēng)壓，Pa；

P0——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，Pa；

P平——靜平風(fēng)壓，Pa；

P附——附加風(fēng)壓，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)確定P附=0.04P平。

5.3.2 風(fēng)量計(jì)算

風(fēng)量是指在拱頂氣升到安裝位置，罐體內(nèi)充滿使罐體頂升、具有一定壓力氣體的風(fēng)量。考慮到漏風(fēng)損失，需對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)量進(jìn)行修正。根據(jù)氣體方程，溫度一定的情況下壓力與體積的乘積等于恒量，則有式（2）和式（3）。

式中：Q——進(jìn)風(fēng)量，m3；

V——頂升后儲(chǔ)罐內(nèi)總?cè)莘e，m3；

V0——頂升前拱頂內(nèi)的初始容積，m3。

考慮到頂升過程中的風(fēng)量損失，計(jì)算進(jìn)風(fēng)量時(shí)需要加上一個(gè)調(diào)整系數(shù)K，則，風(fēng)量的計(jì)算式見式（4）。

5.3.3 風(fēng)機(jī)選型

拱頂整體及配重的總重量為829t，依據(jù)上述風(fēng)壓和風(fēng)量計(jì)算確定風(fēng)機(jī)型號(hào)。施工要求拱頂氣升速率為200～250mm/ min，這就規(guī)定了進(jìn)風(fēng)速率和完成頂升行程需要的總時(shí)間。由這些參數(shù)即可確定風(fēng)機(jī)的參數(shù)，從而對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行選型。

拱頂氣升頂?shù)臍鈮海篜＝P平＋P附＝（1+0.04）×P平＝1.04 ×829000kg/ [π ×(35m)2]＝224.028kg/ m2＝224.028×9.8Pa＝2195.5Pa＝219mm（水柱）

風(fēng)機(jī)風(fēng)量：V＝πD2H1/ 4+V拱＝πD2H1/ 4+1/ 3×π (3D/ 2- h)×h2＝π×702×36.5/ 4+1/ 3×π×（3×70/ 2- 12.271）×12.2712＝140468+14621＝155089m3

V0＝πD2（H1- H2）/ 4+V拱＝πD2（H1- H2）/ 4×π(3D/ 2- h) ×h2＝π ×702×3.1/ 4+1/ 3 ×π ×（3 ×70/ 2- 12.271）×12.2712＝11930+14621＝26551m3

Q＝K（P升V－P0V0）/ P0＝1.35×[（2195+101325）×155089－101325×26551]/ 101325＝178062m3

式中：D——拱頂直徑，取值35m；

H1——罐體壁板高度，取值36.5m；

H2——為頂升位移，取值33.4m；

H——拱頂?shù)母叨龋≈?2.271m。考慮35%的空氣泄漏量，因此K 取值為1.35。

依據(jù)計(jì)算結(jié)果，以靜壓為2195.5Pa、風(fēng)量為59353m3/ h 作為選擇風(fēng)機(jī)的參數(shù)，取2 臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)工作。每個(gè)鼓風(fēng)機(jī)均配有上游以及下游閥門，另外再準(zhǔn)備1 臺(tái)風(fēng)機(jī)作為備用風(fēng)機(jī)，3 臺(tái)風(fēng)機(jī)以柴油發(fā)電機(jī)作為主供電源，同時(shí)接入現(xiàn)場(chǎng)施工用電網(wǎng)。如柴油發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)將會(huì)立即啟動(dòng)并切換至市電電源，避免因發(fā)電機(jī)故障而影響氣頂升工作。

5.4 測(cè)量系統(tǒng)

進(jìn)行罐內(nèi)空氣壓力測(cè)量和拱頂上升過程中速度及不平衡度測(cè)量。

（1）罐內(nèi)空氣壓力采用U 型管壓力計(jì)進(jìn)行測(cè)量，U型管壓力計(jì)至少可以讀出500mm 水壓，設(shè)置2 套，一套在風(fēng)機(jī)附近，另一套在拱頂承壓環(huán)指揮臺(tái)附近。壓力計(jì)一端與罐內(nèi)相通，另一端與罐外大氣相通，用透明塑料管制作U 型管，并固定在有刻度標(biāo)記的木板上。

（2）在對(duì)稱4 個(gè)角度設(shè)置50m 卷尺，用于測(cè)量拱頂上升數(shù)據(jù)。一端固定在拱頂上表面，另一端搭在承壓環(huán)斜板上，每隔3min 進(jìn)行一次讀數(shù)，通過公式轉(zhuǎn)換，計(jì)算拱頂上升高度、速度和拱頂傾斜，拱頂上升過程中傾斜小于200mm。

5.5 氣升頂

選擇晴朗風(fēng)小的天氣進(jìn)行氣升頂，各崗位人員分工明確，再次確認(rèn)各崗位正常后開始鼓風(fēng)升頂。

（1）啟動(dòng)3 臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，開啟第1 臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)道閘保持小風(fēng)量，保證罐內(nèi)壓力小于219mm H2O,其余2 臺(tái)風(fēng)機(jī)待命。密封檢查組進(jìn)入罐內(nèi)檢查，主要檢查一、二次密封狀態(tài)。

（2）密封檢查合格后，開啟第2 臺(tái)風(fēng)機(jī)，第三臺(tái)風(fēng)機(jī)待命；控制拱頂上升速度250～300mm/ min，拱頂上升超過2m 后，罐內(nèi)檢查人員撤離；第一、二臺(tái)風(fēng)機(jī)繼續(xù)鼓風(fēng)，直至拱頂?shù)竭_(dá)安裝位置。氣頂升開始和最后1m，控制拱頂上升速度在100mm/ min 內(nèi)。

（3）拱頂升至距承壓環(huán)0.2m 時(shí)，開始調(diào)整拱頂方位，利用倒鏈、千斤頂使拱頂與承壓環(huán)標(biāo)記方位向重合，繼續(xù)升頂至設(shè)計(jì)位置，組對(duì)人員迅速用楔子將拱頂梁與承壓環(huán)固定。

（4）拱頂徑向梁與承壓環(huán)組對(duì)完成后，焊工進(jìn)行拱頂梁及與承壓環(huán)焊接，吊掛支架與拱頂徑向梁、承壓環(huán)焊接。

（5）焊接工作全部完成后，依次關(guān)閉風(fēng)機(jī)，緩慢打開放空口，檢測(cè)拱頂有無變化。

6 拱頂固定

儲(chǔ)罐拱頂及配重總質(zhì)量829t，設(shè)計(jì)拱頂與承壓環(huán)固定裝置吊掛架，使用HW200mm×200mm×8mm×12mm 型鋼改制。單臺(tái)罐吊掛架96 個(gè)，每個(gè)徑向梁焊接一個(gè)，吊掛架與水平面角度θ=37.614°。H 型鋼材質(zhì)為Q235B，焊材型號(hào)E43，結(jié)構(gòu)及受力形式見圖6。

圖6 吊掛架結(jié)構(gòu)及受力分析圖

6.1 吊架載荷的計(jì)算

固定載荷Sqk=829t，拱頂施工載荷F=10t，按可變載荷控制進(jìn)行組合，則總載荷：Q總=1.2Sqk+1.4F=1.2×829+1.4×10=1008.8t。

考慮氣頂升可能存在波動(dòng)或震動(dòng)，取動(dòng)力系數(shù)K=1.2，則總體載荷為Q動(dòng)=1.2Q總=1.2×1008.8=1210.56t。

拱頂共設(shè)置96 個(gè)吊掛架，則每個(gè)吊掛架所受載荷為：Q’=Q動(dòng)÷96=1210.56÷96=12.61t。

6.2 主受力鋼板A- A 截面積強(qiáng)度核算

鋼板Q235B，鋼板厚度δ=8mm，則截面積SA-A=250×8=2000mm2。

可見，主受力鋼板A- A 截面積強(qiáng)度滿足要求。

6.3 焊縫強(qiáng)度核算

鋼板Q235B，鋼板厚度δ=8mm，焊角高度hf=8mm，焊縫長(zhǎng)度lW=250+80×2=410mm。

對(duì)于正面角焊縫（作用力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向），其強(qiáng)度計(jì)算見式

可見，焊縫強(qiáng)度滿足要求。

7 結(jié)論

拱頂安裝是鋼制低溫儲(chǔ)罐施工重要工序，氣頂升更是拱頂安裝的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，是低溫儲(chǔ)罐由外罐轉(zhuǎn)向內(nèi)罐施工的標(biāo)志。大型鋼制低溫儲(chǔ)罐突破原有拱頂安裝技術(shù)，在氣升頂密封系統(tǒng)中設(shè)計(jì)臨時(shí)密封板，實(shí)現(xiàn)從外罐氣升頂，并設(shè)計(jì)拱頂臨時(shí)固定吊掛架。遼寧寶來項(xiàng)目第一臺(tái)10 萬m3鋼制低溫儲(chǔ)罐于2019 年7 月26 日氣升頂，水柱壓力219mm，歷時(shí)115min 升頂?shù)皆O(shè)計(jì)位置。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和石油天然氣市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，民營(yíng)資本開始進(jìn)入市場(chǎng)，鋼制低溫儲(chǔ)罐建造周期短、適用地域廣、安全性高、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)會(huì)受到越來越多資本的青睞，市場(chǎng)前景廣闊。例如在不到一年的時(shí)間內(nèi)，遼寧寶來項(xiàng)目使用同樣的技術(shù)氣吹升頂5 臺(tái)鋼低溫儲(chǔ)罐。因此，有必要總結(jié)寶貴的理論數(shù)據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為華星項(xiàng)目等在建或準(zhǔn)備再建鋼制低溫儲(chǔ)掛拱頂安裝及氣升頂提供寶貴借鑒。