大型储罐的安装

大型立式圆筒形钢制储罐的安装主要内容•储罐基本知识介绍•储罐的液压提升倒装法施工技术储罐基本知识介绍1.储罐的用途2.储罐的种类及其构造3.储罐的施工工艺4.储罐建设的现状与发展一、储罐的用途•储罐在国民经济发展中起的作用是无可替代的，不仅石油、化工、国防、交通运输等领域，甚至我们的日常生活，均离不开大大小小的储罐，特别是石油化工企业，没有储罐，就无法生产。•金属储罐是广泛应用于油库储运系统的重要设备，在油库建设项目中占面积最大、投资比例最高，其技术经济性能直接影响到项目的总费用、操作费用和投资效益。•目前中国是仅次于美国的世界第二大石油消费国，目前宁波镇海、浙江岱山、山东黄岛、大连4个战略石油储备基地建设的一期工程已经全面铺开，并在加紧建设中。二、储罐的种类及其构造•金属储罐的分类1.储罐按其所处位置可分为地上罐、半地上罐和地下罐三种。2.按用途则分为原油罐、燃油罐、润滑油罐、污水罐、清水罐，其中油罐有可分为生产油罐和存储油罐两大类。3.按罐顶的不同结构形式又可分为无力矩顶罐、拱顶罐、锥顶油罐、浮顶罐、内浮顶罐、卧式罐等几种。•目前拱顶罐及浮顶罐应用最为广泛，按罐容量有大型和小型的区别，所谓大型储罐，是指公称容积为100～30000m3平底、固定顶（包括带有内浮顶的固定顶油罐）和公称容积为1000~100000m3的浮顶油罐。小型储罐大多是公称容积小于100m3的油罐，一般是作为小型容器用的卧式油罐。•下面就我国使用最广、技术发展日益成熟的拱顶罐、浮顶罐结构予以简要介绍。储罐的构造•拱顶罐的构造•拱顶罐是指罐顶为球冠状，罐体为圆柱形的一种容器，其罐顶由4～6mm的压制薄钢板和加强筋（通常用扁钢和型钢）构成，或由桁架和薄钢板构成。拱顶载荷通过拱顶周边传递于罐壁上，这种罐顶可承受较高的剩余压力，有利于减少罐内液体介质的挥发损耗。拱顶罐除罐顶板的制作较复杂外，其它部位的制作较易，造价较低，故在国内外石油化工部门应用较为广泛。1.罐底罐底由多块薄钢板拼装而成。罐底中部钢板称为中幅板，周边的钢板称为边缘板（边板）。边缘板可采用条形板，也可采用弓形板，依油罐的直径、储量及与底板相焊接的第一节壁板的材质而定。2.罐壁罐壁由多圈钢板组对焊接而成，罐壁钢板厚度沿罐的高度自下而上逐渐减小。最小厚度为4～6mm。•浮顶罐的构造浮顶罐由浮在罐内液体介质表面上的浮顶和立式圆筒形罐壁所构成。浮顶直接浮在液面上，罐内储液量增加时浮顶上升，减少时浮顶下降。在浮顶外缘与罐内壁的环形空间加设随浮顶一起升降的密封装置。由于这种罐内油品液面始终被浮顶直接覆盖，从而有效减少了油品的挥发损耗。浮顶罐的种类有单盘式、双盘式和浮子式等。•单盘式浮顶由环形顶板和底板、外侧板和内侧板组成一个环形浮船，在该船体内设置径向隔板将其分隔成若干个独立的舱室，每个舱内设有。筋板及型钢桁架，起加固作用。浮船内侧板所包围的圆形部分是单盘顶板，单盘顶板与船舱通过环形角钢相联结。每个独立的船舱顶部都设有一个检查人孔，以便施工或正常使用时进入舱内检查、维修。•由于单盘钢板较薄，一旦受到强风袭击或地震时会产生波动，致使它与刚性较大部分相联结的焊缝产生破裂，所以规定要求该部分的焊缝采用双面焊，大型储罐还需增加环形型钢补强圈。这样在建造时可以控制单盘板的变形，有利于提高单盘的总体强度，能够缓和受强风袭击引起的波动。单盘式浮顶简图•双盘式浮顶由上盘板、下盘板和船舱边缘板组成。在上下两盘间设有环形隔板，同时设置径向隔板将环形浮舱隔成若干个独立的环形舱，即使其中一个舱受到损坏而渗漏，浮船仍能浮升而继续工作。每个小船舱上部均设有检查人孔，可以随时检查船舱内情况。•双盘的优点是浮力大，可耐积雪载荷，而且排水效果良好，由于双层部分绝热效果好，罐内油料的热损失很少，油温60℃时热损失仅为单盘浮顶罐的1/3左右。北方寒冷地区尤其适合采用双盘浮顶，例如东北和新疆等地区。双盘式浮顶简图•浮子式也与单盘式构造相似，只是单盘中央部分均布有若干个密封的浮室。•单盘式、双盘式以及浮子式浮顶罐，顶面都装有浮梯、平台和栏杆。浮梯可随浮顶的升降而改变坡度，踏步则始终保持水平状态，保证检修人员上下安全方便。浮子式浮顶简图+•浮顶罐罐底浮顶罐的容积一般较大，故其底板结构多为条形排板或丁字形排板。目前，我国已自行设计的50000m3浮顶罐内径达60m,100000m3浮顶罐内径达80m。罐底焊缝有搭接和对接两种形式。•浮顶罐罐壁为了保证内表面齐平，罐壁均采用对接焊缝，并应将焊缝打磨光滑，以防止划损浮顶密封装置。由于浮顶罐上部为敞口，为增加壁板刚度，根据所在地区的风载大小，罐壁顶部需设置抗风圈和加强圈。三、储罐的施工工艺•最常见的立式储罐的施工方法有正装法和倒装法两种。•以罐底为基准平面，将罐壁板由底圈开始单块组装，逐节向上直到全罐安装完毕的安装方法叫正装法。•反之，以罐底为基准平面，先安装顶圈壁板，然后将已装壁板吊起（或顶起），为组装下圈壁板留下施工的位置，待组装下圈壁板后，再将与其相联的壁板向上升起，依次直到底圈壁板安装完毕，这种施工方法即倒装法。•正装法的施工工艺是：安装罐底板安装浮顶胎架安装浮顶安装第二圈、第三圈……壁板安装抗风圈、加强圈安装附件及配件（1）底板铺设应按排板图施工。（2）浮船的组装方法一般是在临时支架上进行组焊。临时支架大多做成可调节式的，可重复利用，支架高度则由空罐时立柱高度确定。（3）壁板组焊时因作业面逐渐升高，应采用三角形壁挂脚手架，施工人员在挂脚手架上进行立缝及环缝的组对及焊接。临时支架主要由三部分组成，即立柱、横梁、立柱柱头，见下图。立柱为φ60和φ48钢管套接而成，在罐底按等边三角形布置，安装时根据罐底坡度调整立柱高度•正装法的优点：可以充分利用大型吊装设备，加大预制深度，易于掌握，便于推广储罐的自动焊接技术，适用于50000~100000m3浮顶罐。•缺点：要求有较大的施工场地，技术难度大，高空作业多，不安全。•由于正装法高空作业条件差，施工活动范围受限制，远不如在地面上操作方便，因此除了特大型储罐或特殊结构储罐采用正装法外，在普通的立式储罐施工中多采用倒装法。•倒装法有中心柱倒装法、空气顶升倒装法、液压顶升倒装法等。•倒装法施工具有下列优点：（1）施工速度快，工作效率高，容易保证质量。（2）避免了高空作业，不需设置脚手架，施工活动范围大，而且安全。（3）所需的起重设备及施工工具比较简单。四、储罐建设的现状与发展•随着我国石油进口量剧增，石油储罐建设得到迅速发展。1985年我国从日本引进100000m3浮顶罐的设计和施工技术并在秦皇岛建造之后，储罐施工队伍不断发展，但自动焊技术水平和设备国产化程度还不够高。•根据我国石油及化工企业的发展状况，今后储罐的发展方向是大容积、国产化、自动焊（包括与国产钢材、进口钢材焊丝匹配以及焊接设备）国产化等。储罐的液压提升倒装法施工技术•液压提升倒装法简介•壁板的液压提升过程•罐底板的焊接•罐壁板的焊接液压提升倒装法简介•倒装法的施工顺序是：罐底、罐顶、上层（第一层）壁板、逐层提升中间各层壁板、下层壁板。这种方法全部地面作业，不仅安全可靠、工效高、而且节省了吊车和脚手架费用。•罐顶和各层壁板的提升必须用临时固定的涨圈。涨圈按罐体内径做成若干段，每两段间用千斤顶或加减丝杠涨紧在罐壁上，并焊接传力筋板来保证涨圈向罐体的传力。•液压提升系统作为提升动力系统，具有安全可靠，改善劳动环境降低噪音的优点。其原理是：通过液压油传输管路系统将动力传致各液压缸，驱动活塞杆上升，带动提升板将储罐壁板升高至组对位置。•该施工方法是采用专用的液压顶升装置和配套的液压系统，由控制台操作将已准备好的储罐上部匀速提升到预定高度，与其下部的一圈壁板进行组对焊接，然后将它们一起顶升到所需的高度，进行与其相联的再下面一圈壁板的组焊，依次提升组对下层壁板，直至罐体最下一圈壁板组焊完毕，再进行底层壁板与储罐底板间的大角缝组焊。•液压顶升系统由液压泵站、液压顶升装置、控制台、供回油环管等组成。液压泵站的作用是向各个顶升装置提供并保持具有一定压力的液压油；操作人员通过控制台操纵动力元件（电机、油泵）、控制元件（调压阀、换向阀、液控单向阀等），使执行元件（液压缸）处于受控运动状态；液压顶升装置的作用是顶起已安装完毕的罐体上部，并能满足其下部安装施工要求；供回油环管的作用是输送和分配不同流向、不同压力的液压油。•液压顶升系统的主要性能指标：驱动功率22KW，额定压力16MPa，系统最大流量901/min，最高起升速度120mm/min,调速范围0-120mm/min。•倒装法液压提升施工的特点（1）液压提升平稳、安全、可靠（2）施工质量有保证（3）设备便于操作，施工环境好，工效高（4）设备的适应性强（5）工期短、成本低、经济效益好胀圈尼龙垫板钢丝绳液压缸第二圈壁板第一圈壁板定位块及定位销对口档板液压缸示意图壁板的液压提升•提升前需进行的准备工作①检查壁板下各边缘板焊缝是否焊好、磨平，而且要求真空试验及无损检测合格。②在边缘板上画出壁板内圆周线，要考虑到焊接收缩量和罐底坡度来确定罐壁板的放线内半径，按板数和规格标出各立缝中心线。③焊壁板定位支撑：沿圆周每600mm设一处，定位支撑板到中心的距离用钢尺测定，各块之间的高差用水准仪测定，（控制在3mm之内）用加垫板的方法调节。④胀圈准备：涨圈的质量（主要是圆度、挠曲）对壁板有较大影响，制作时应精确校正，滚压好的槽钢，在钢平台上用火焰加热辅以千斤顶的方法校正，校正合格后焊接成形。用［22槽钢滚制后焊接而成，段与段之间用加减丝（M72）或螺旋千斤顶（40T）连接。•液压提升过程①28个液压缸均匀分布在罐底板上，同时安装胀圈、定位块、吊升档板、对口档板及防磨尼龙板。起升档板采用单面焊，每根液压缸右侧500处加一块。对口档板每1米焊一处，定位块每1米1处，对口档板与定位块间隔使用。②起升时，一人操纵起升，东西南北四个方向各设一人用2米长钢板尺测量起升高度。并用对讲机相互沟通，当起升高度出现偏差时，用对讲通知操作人员进行调节，起升过程中出现较大偏差（≥50mm）时，应停止起升，进行调节后，再进行起升。当起升高度大于第二圈壁板高度20—30mm时，停止起升。•组对时先组对立缝，用龙门板调节立缝间隙并点焊。立缝组对完后，进行环缝组对，在环缝间夹铁皮（厚度等于焊缝间隙），每500mm一处，将上一圈壁板落下，进行组对点焊。环缝组对时，任何一点的错边量均不得大于板厚的2/10，且不应大于3mm。罐底的焊接•底板边缘板要先进行外侧300mm的焊接，焊接前，将所有的焊道进行点焊固定，在一天内全部结束。以20000m3储罐为例，共24条边缘板焊缝，安排6名焊工施焊，每人4道缝，焊工均匀布置在环形边板上。全部焊工依逆时针在各自起点上同时开始焊接。每名焊工均按照隔缝跳焊法进行施焊。•以上工作完成后，底板上剩余的焊道有：边缘板对接焊道（外侧300mm之外），边板与中幅板的搭接焊道，边板与壁板角焊缝，这些焊道均需按一定顺序要求焊接。•储罐罐底焊缝施焊顺序边缘板外300mm焊接中幅板焊接壁板焊接大角缝内口焊接大角缝外口焊接边板与边板间焊接边板与中幅板焊接•大角焊缝的焊道对于整个储罐来讲是非常重要的，从储罐设计方面可以分析出储罐应力集中于该处。为了保证焊接后边缘板的变形控制，在焊前必须对整个焊道进行防变形处理（参见下图）。壁板支撑φ48×3.5楔子•大角焊缝初层焊道必须采用手工焊接。手工焊接时，焊工依周向均匀分布，每名焊工采用顺焊退焊。由于打底焊道直接影响整条焊缝质量，所以必须保证熔合良好、无任何缺陷。填充焊接时要注意焊道的最终成型，每层焊道之间熔合良好，并排列整齐。•边缘板和中幅板之间的焊道俗称龟甲缝，焊接时，将焊道等分，所有焊工沿同样的方向，采用顺焊退焊的方法进行施焊。大角焊缝现场焊接效果罐壁板的焊接•壁板立缝采用CO2气体保护自动立焊机焊接，环缝采用埋弧自动横焊机焊接。•倒装储罐由于壁板是从上层向下层安装的，所以环缝组对焊接始终处于底层壁板高度，无高空焊接作业，施焊条件优越。•倒装储罐由于罐