储罐倒装提升施工分析

储罐倒装提升施工分析摘要：本文主要以5000m3储罐为例介绍小型储罐倒装法手动倒链提升施工，通过对手段用料准备、人力资源和机械设备准备及投入、施工过程控制进行分析，对类似或同样的小型储罐施工起到一定的指导作用。关键词：倒链手动提升倒装储罐在石油化工建设中，随着装置规模的大型化，储罐的建造越来越多，而且像10000m3、5000m3、3000m3这样的储罐在一个单元中成批次的建造很多，这样的小型储罐一般采用倒装法进行施工，本文根据青岛大炼油和孟加拉凝析油项目5000m3储罐两台同时交叉施工进行分析。一．手段用料准备1.抱杆、倒链的选用根据储罐的重量和圆周长来确定抱杆的大小及数量，储罐数据见下表1.1储罐数据表1.1序号项目参数单位备注1储罐总重量M132798Kg2罐底重量M128000Kg3罐顶重量M214614Kg4底圈壁板重量M316956Kg5直径Φ21000m6壁板总高度H16m7每圈壁板高度H12m每台储罐：抱杆选用14根Φ219×8的钢管，高度为3.5米；选用14个10T倒链。根据倒装法施工，在施工过程中抱杆和倒链所承载重量是罐顶和罐壁，罐底板有带放水排污孔在施工中方便人员出入底圈壁板重量不计入承载负荷，底板没有带放水排污孔的为了施工方便将壁板安装高度预抬高500mm（详细见三．储罐施工中描述），底圈壁板重量计入承载负荷。本次数据计算将底圈壁板计入承载负荷。承载重量M4=储罐总重量M-底圈壁板重量M3=132798-28000=104798（Kg）材质为Q235-A，其MPaMPas210235~185，取中值，许用应MPas1405.1，许用截应力MPa987.0（1）抱杆核算单根抱杆受力如右图1所示图1拉力F与抱杆夹角为5。单根抱杆受力NgMFY73358148.9104798144抱杆主要承受轴向力FY，根据强度条件确定钢管的横截面积为52414073358FAYmm2选用Φ219×8的钢管，其横截面积为4012mm2，满足要求。（2）倒链的负荷计算倒链承受力NFFY7363885sin73358sin倒链负荷率%7598000736388.9100010F，满足施工要求。（3）抱杆高度核定上表1中每带板高度H1=2m，胀圈安装在距每圈壁板下边L1=0.2m处，倒链钩头L=0.5m，为了施工方便壁板预抬高H2=0.5m则：5.32.35.05.02.021213LLHHH，抱杆高3.5米满足施工要求。2.吊耳的选用吊耳选用如下图2所示吊耳材质采用区235-A，厚度为20mm的钢板制作，所有开孔均采用机械制孔，保证开孔圆滑；1号孔挂倒链，2号孔挂平衡绳。（1）吊耳验算在断面B1B2处，b=100mm，δ=20mmMPabFY679.3620100733581在断面A1B1处，D=200mm，d=50mm，δ=20mmMPadFY358.73205073358MPadDdD14.835020050200358.73222222222倒链提升方向最大拉应力MPadDFF546.24205020073638应力小于，满足施工要求。（2）焊缝验算图2所示焊缝P承受大的弯矩，核算焊缝PmNFMY17.8436115.0MPalhMffM1.8416180164.1100017.843664.1622hf——焊缝厚度lf——焊缝总计算长度，等于焊缝实际长度减去hf焊缝P受剪切力很小，因而剪应力很小，忽略不计，故：M，满足施工要求。3.其它手段用料及用途见表2其它手段用料及用途表2序号名称数量用途1胀圈两套详细见说明第1项2纵缝防变形板80块详细见说明第2项3扁楔子200个用于储罐组对好后起临时固定作用4平衡绳400米在提升过程中平衡每对抱杆受力5螺旋千斤顶20t的20个用于连接胀圈，顶死胀圈使胀圈贴紧壁板6部分角钢槽钢若干制作定位板和焊接防变形卡具7架杆2000米用于顶板组对支撑和防风棚支撑说明：（1）胀圈根据最厚的壁板来确定，胀圈起到支撑壁板和壁板组对好后起弧，防止壁板变形，5000m3储罐壁板最厚为15mm，选用[20a槽钢，两根槽钢对扣焊接，中间焊接加强筋板。（2）纵缝防变形板，用钢板制作，有内弧板和外弧板，组对好纵缝后点焊防变形板，防止焊接中变形，用12mm钢板制作，外弧防变形板如下图2图24.储罐焊材用量计算储罐焊材用量是以焊缝的实际熔敷金属量为基础乘以焊条熔敷率焊材用量计算公式（经验公式）：2.11LAW公式：W—焊接材料所需量，单位g；，A—截面积，单位cm2；—金属密度，单位g/cm；L—焊缝长度，单位cm；—焊条熔复率；1.2—焊缝余高按0.2倍原焊缝计；截面积A计算公式2tan2fttgA以储罐单条纵缝计算为例：储罐纵缝板厚mmt12，开单面60的V型坡口，间隙mmg2cmmmA22204.110430tan012122纵缝长度cmL200，材质为碳钢8.7，碳钢焊条熔复率55.0，则gW35402.155.012008.704.1按照此方法根据储罐的各种板厚和不同的坡口型式可以计算出整个储罐所需焊材的用量。二．人力资源和机械设备投入1.人力资源投入（1）焊工投入确定根据焊接量来确定所需焊工的数量，为了提高劳动效率，两台储罐同时交叉施工，实现每天一圈板，以最厚一圈壁板的焊接量来确定。5000m3储罐最厚一圈壁板mmt15，板幅宽度mb2、ma9，储罐直径表1所示m21，纵缝和环缝的坡口型式及大小见下图4图4θ则焊接工程量：纵缝数量27.79211416.3an，取8n；纵缝长度mnbL16282环缝长度mL66211416.31根据焊材计算公式计算出焊缝的金属熔敷量：KggLAQ77760772.1111KggLAQ24239312.1222总金属熔敷量：KgQQQ10121根据经验数据每个电焊正常8小时工作日可熔化焊条金属量约7～9Kg，取中间值8Kg计算，电焊数量1281018Qr，考虑工作时间系数为1.5，实际投入电焊数量为185.1rR。（2）铆工投入确定：根据经验数据铆工投入约焊工总数的0.6，则铆工投入人数8.106.01RR,考虑实际取12人。（3）其它工种人数的确定起重人数：根据工序预制和安装同时进行，需要起重进行配合，起重取4人；电工人数：储罐施工电焊机很多，用电量大，电工实际操作需要，电工2人；焊条管理人数：储罐施工焊条用量大，焊条领取频繁，焊条管理人员2人；（4）根据以上计算和管理需要，人力资源投入见下表3人力资源投入表3序号人员类别工种数量单位1施工人员焊工18人2铆工12人3起重工4人4电工2人5焊条管理人员2人6管理人员项目经理1人7施工经理1人8技术负责人1人9质量管理人员1人10安全管理人员1人11物资管理人员1人2.机械设备投入（1）焊机投入：根据实际焊接工程量和所确定的焊工人数来确定焊机的投入量，储罐焊接使用碱性焊条比较多，焊机考虑直流焊机和逆变焊机。（2）吊车投入：储罐施工，预制和安装同时进行，两个地方都需要吊车，吊装重量小，但吊装比较频繁；预制厂吊车使用比较灵活装车、卸车，考虑施工25吨汽车吊；安装场地主要用于储罐围板和倒板，吊车使用和站位频繁，考虑使用25吨履带吊车。（3）根据实际机型设备投入见下表4机型设备投入表4序号名称规格数量用途1汽车吊25T1如在加工厂可以不用2履带吊25T1用在施工现场3拖板车10T1运输材料4滚板机20×3000mm1滚制壁板5半自动切割机4用于下料6直流焊机87逆变焊机ZX400128真空泵20L/min，真空度小于20KPa1用于罐底真空试验9空压机6m3/min2用于碳弧汽刨10焊条恒温箱111焊条烘干箱112试压泵113无齿锯Φ400114手持砂轮机Φ1002015手持砂轮机Φ1802016焊条库117焊机房218轴流风机3用于通风19梯子420摇臂钻Φ25121螺旋千斤顶20T20顶紧胀圈用22手动倒链10T30提升用说明：（1）逆变焊机要有两台用于汽刨用。（2）根据边缘板圆弧的直径在现场制作弧型导轨，使用半自动切割机对边缘板的下料，提高边缘板下料效率和成形美观。三．储罐施工1.储罐倒装施工工序2.储罐提升工具的安装储罐底板没有设计带放水的排污孔，为了避免施工过程中进出罐翻越壁板，避免高空行走，根据施工需要将罐安装壁板先预抬高500mm，在距离底板500mm的位置进行储罐的壁板的安装，预抬高支撑件用[25槽钢对扣中间加筋焊接组成箱型钢，外侧焊接加强筋板。预抬高支撑件见图5。抱杆的布置要按储罐的周长均布，保证每个抱杆受力一致；为了避免顶板少留抱杆开孔，在提升顶圈壁板时，可以根据重量尽可能少的安装抱杆，等提升顶圈壁板完毕后，将所有抱杆安装完毕；为了保证在提升时抱杆受力一致，不发生侧向小弯曲，每对抱杆施工准备基础验收材料入库验收底板下料顶板下料壁板下料附属结构下料底板下防腐顶板预制壁板滚弧底板安装焊接及质量检测安装顶圈壁板、胀圈及包边角钢焊接，安装顶板的安装胎具罐顶板安装组对焊接（预留抱杆位置）安装抱杆等提升工具抱杆、胀圈等提升工具预制完毕安装顶圈第二圈壁板后提升组对焊接检测安装原顶板预留位置依次循环安装其它各壁板并检测，附属盘梯等跟着壁板安装拆除手段用料，焊接大角缝，焊接底板预留焊缝附件安装，附属结构安装等共检水压及沉降试验共检整理资料交工之间拉上平衡绳，并且在抱杆受力反方向用钢管进行斜拉支撑。抱杆提升布置见图6。图5图63.施工中预制和安装控制（1）预制时重点控制：板材找方；底板中幅板下料余量和边缘板预留活口板；壁板预留活口板和壁板卷板时弧度控制；顶板预制胎具弧度控制；预制成形的壁板和顶板存放在胎具内，防止弧度变形。（2）底板安装重点控制：中幅板搭接余量；底板铺设顺序按照先边缘板后中幅板，中幅板铺设顺序由中心向四周依次铺设，中幅板与边缘板搭接处裁板等焊接龟甲缝之前进行处理；边缘板要控制好边缘板焊缝的组对间隙，活口板等边缘板其它焊缝焊接完300mm后进行处理。（3）壁板安装重点控制：预抬高支撑件进行找正，使所有均布的预台高支撑件的上表面在同一个水平面上；顶圈壁板的安装半径要在范围内、水平度、垂直度要符合要求，其它壁板的安装都是以顶圈壁板为基准的；壁板组对焊缝间隙要均匀合理，活口板等其它纵缝焊接完毕后进行处理。（4）顶板安装重点控制：顶板安装将中心伞架和包边角钢同等分成四个区域，四个区域按照顶板搭接方向，同时进行铺设；顶板安装时要在每块顶板下按半径的1/3、2/3处进行支撑。4.焊接顺序及防变形（1）底板焊接顺序及防变形：焊接顺序如下图7图7边缘板焊接要求：首先焊接外端300mm，要求电焊均布，同时焊接，电焊按同一方向旋转，电流一致，焊接层数相同，焊接速度一致。中幅板焊接要求：按照图7焊接顺序和方向进行分段倒退跳焊，小电流多层多道焊，同一组内的焊缝同时焊接，电焊要均布，分段长度要一致，焊接层数相同，焊接电流和焊接速度一致，层与层之间的焊接接头要错开，另外中幅板与边缘相邻的300mm预留不焊；龟甲缝焊接，焊接龟甲缝之前要先把底板与壁板的大角焊缝焊接完毕，中幅板预留300mm焊接完毕，电焊均布，分段倒退跳焊，小电流多层多道焊，分段长度要一致，焊接层数相同，焊接电流和焊接速度一致，电焊按同一方向旋转，层与层之间的焊接接头要错开；分段倒退焊的长度焊接之前在底板上标示。焊接卡具使用：焊接之前要选择合适的防变形卡具，焊接变形是不可能避免的，采取有效的卡具使其有序较小变形，避免出现应力集中。防变形卡具如下图8图8（2）壁板焊接顺序及防变形纵缝组对完之后焊接之前要点焊图2的纵缝防变形板，每道纵缝使用4块，纵缝