大型储罐铝制拱顶安装工法

大型立式圆筒形储罐铝制拱顶安装工法 卫建良 仝西亚 陈坚斌 任兰友 中国石油天然气第一建设公司 一、前言 常规立式圆筒形储罐罐顶一般采用带肋拱壳结构，碳素钢材料制成，有些大型储罐也采用钢制网架结构拱顶来扩大罐体直径和容积，但大跨度带肋拱壳式罐顶的结构和碳钢自重问题一直是制约内浮顶和钢制网架结构储罐向大型化方向发展的关键。 随着金属材料技术的发展，轻盈和耐腐蚀的材料特性使得铝合金制品得到广泛应用，国际上越来越多的大型储罐采用铝制网架结构拱顶，不仅顺利解决了拱顶结构大型化方向发展的瓶颈，而且在API650《Welded Steel Tanks for Oil Storage》附录G对结构支撑铝制拱顶的材料、结构以及制造安装和测试都作了详细规定，相对普通钢制拱顶结构，铝制拱顶具有安装方式灵活、重量轻、抗腐蚀等显著特点。 由于国外公司对铝制拱顶制造和安装技术的垄断和成本因素，铝制拱顶结构的储罐在国内应用较少，但近几年随着石化行业国际化进程的不断深入和国内拱顶储罐大型化的日益普及，铝制拱顶储罐凭借良好的性能特点以及灵活的安装方式已经逐渐开始在国内大型项目中使用，但是目前国内还没有可资借鉴的完整的施工工艺和技术 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。 中国石油天然气第一建设公司根据大型立式圆筒形储罐铝制拱顶现场安装的技术要求，通过对立式储罐以及铝制拱顶的结构分析，经过与国外公司积极合作，经过周密调研和方案优化，选用专用风动扳手进行拱顶结构的罐内组装，拱顶成形后在拱顶的外缘张力圈周向节点板上均布吊点，通过在罐壁包边角钢上均布的提升装置进行拱顶结构的提升，在不借助大型吊车的情况下将组装好的铝制拱顶安装就位，提升设施采用集中供风的风动工具，不仅保证了各吊点的受力均匀和提升过程的平稳，而且节省大量劳动力，从而解决了大型立式圆筒形储罐铝制拱顶现场组装和安装就位结构尺寸大、吊装易变形、就位难度大等技术关键，填补了国内立式圆筒形储罐铝制拱顶现场安装技术,取得了良好的经济和社会效益效果，形成了完善配套的施工工艺 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。 该工法先后在中海壳牌南海石化项目5台10万立内浮顶储罐上成功应用，于2005年11月被中国企业联合会、中国企业家协会认定为中国企业新纪录。 二、工法特点 1. 采用专用风动扳手进行铝制拱顶的罐内组装，严格控制组装几何尺寸和铝制盖板安装的严密性，保证拱顶网架的强度。 2. 在拱顶网架边缘张力圈节点板上周向均布吊点，吊点布置简单实用，保证了提升过程中网架受力均匀，减少了吊装变形。 3. 通过在罐壁包边角钢上均匀设置的提升工具进行拱顶结构的提升，在不借助大型吊车的情况下将组装好的铝制拱顶安装就位。 4. 提升设施采用集中供风的风动装置，不仅节省劳动力，而且保证了各吊点的受力均匀和提升过程的平稳。 三、适用范围 适用于容积大于5000m3的大型立式圆筒形储罐铝制拱顶的安装，还可应用于相类似的混凝土池壁支撑或大型体育馆等铝制拱顶网架结构的安装。 四、工艺原理 1. 铝顶结构特征 结构支撑铝制拱顶是指三角形排列的铝制空间网架均匀支撑的球面拱壳，其结构件的连接点排列在一个球面上，铝制拱顶盖板紧固在结构件上，网架沿圆周均匀地被支撑在罐壁顶部，来自铝制拱顶的水平力由罐壁顶部或罐顶网架张力圈承担。 一般情况下，铝制拱顶的主体结构由结构框架、罐顶支撑、铝制盖板、螺栓紧固件以及密封剂和密封压条组成。铝制拱顶的附属配件有天窗、罐顶接管、计量口、通风口、平台、走道和扶手等。 结构框架由铝合金工字梁通过节点板（连接圆盘）连接成为网状骨架，其结构的连接点排列在一个球面上，铝合金工字梁通过上下翼板与节点板连接。每一个节点板上面覆盖有连接盖板，目的是为了确保此处的密封（防水及防漏气）。 罐顶支撑是指铝制拱顶与储罐罐壁顶面的连接，拱顶支撑的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 有固定式及滑动式两种。对于最上层罐壁有抗风圈的油罐，如果通过结构设计对其强度进行加强，最上层罐壁的变形量就很小，通过受力分析和计算验证能够承受来自铝制拱顶的水平推力，此时采用固定式支撑机构，通过螺栓固定底座和铰链连接与罐壁相连，依靠罐壁板消除铝制拱顶的水平推力。但由于铝制拱顶结构的水平推力在风载荷作用下变化幅度较大，使罐壁受力变得复杂多变，一般情况下都采用滑动连接，依靠结构框架上的张力环消除铝制拱顶的水平推力，储罐壁板只承受罐顶向下的重力载荷。 铝制盖板是通过固定压条与结构框架梁相连，铝制盖板边缘的折边与结构框架梁上的凹槽相配套，起密封作用的硅树脂密封条与压条在制造厂内配套预制，现场安装时通过压条螺钉进行固定，典型的连接结构如图-1所示： 所有铝制拱顶结构部件全部为工厂化预制，在工厂内完成抛光处理，只在现场进行组装，施工时不得出现任何修补和焊接工作。 2. 吊装计算 提升法安装铝顶的核心技术是整体提升，即在罐壁包边角钢上或其它位置安装与铝顶支撑数量相同的吊杆，均匀分布，同时操作，从而将铝顶整体平稳提升，其计算过程如下： 每个吊点承受载荷：W1=KW0/N 其中：W1――单个吊杆承受载荷； K――安全系数，一般取0.75～0.8； W0――提升时铝顶的重量，为便于支座的安装最外两圈铝制盖板提升时一般不安装； N――吊点数量。 3．吊杆选用 根据W1即可进行吊杆、钢丝绳等构件的计算和选用，由于铝制拱顶本身重量较轻，均摊后每个吊点的承受载荷一般不超过2吨。 由于大型储罐的罐壁高度普遍高于20米，导致铝顶的连续提升距离非常长，因此吊杆设计必须考虑以下问题： ·能连续操作； ·各吊杆提升速度能够均匀； ·具备足够提升余量； ·具备钢丝绳锁定功能； ·可集中控制，但必须还具有单独操作调整功能。 根据以上要求，可以设计出各种吊杆，一般采用夹紧棘轮结构气动式（或电动）吊杆便可以实现。 五、工艺流程及操作要点 1. 以采用气动吊杆进行整体提升为例描述工艺流程 2. 操作要点 1）施工准备 按照铝顶安装程序要求对全体参战人员进行技术交底和操作培训。 在罐底焊接完全结束，储罐主体基本完成后，将罐底清洁干净。 进行材料到货验收，清点数量，依照安装顺序依次吊进罐内。 测量罐底周边水平度，并在偏差较大之处进行调整，保证张力环组装后能够在同一水平面上， 将风泵等设备电源接通，各种施工机具准备到位，安全防护设施布置完成。 2）划线、布料 按照铝顶组装图进行定位划线，从0°、90°、180°到270°依次摆放张力环梁和提升专用连接板。 3）铝顶框架组装 铝顶框架组装按照以下顺序进行： 最底圈张力环→第一圈对角线支梁→节点连接板→第一圈水平支梁→第二圈对角线支梁→节点连接板→第二圈水平支梁→……→最后一圈对角线支梁→最中心节点连接板。 在组装底圈张力环时，相互之间的连接板是临时加强连接板，主要用于铝顶提升，待铝顶提升到位后，将其替换成靴托架，安装铝顶支撑。 随着铝顶框架向中心靠拢，构件安装随之增高，为方便安装，可搭设移动式脚手架用于施工人员高空作业。 4）铝顶盖板安装 铝顶盖板安装在铝顶框架组装结束后进行，从中心向四周进行，安装盖板时应注意： ·必须确保支撑梁凹槽中无任何污垢和碎屑，并用丙酮液或酒精液进行清洗，以保证安装后的密封性。 ·覆盖板的铆钉只是定位用，强度很低，在覆盖板定位后不能在其上行走，必须尽快安装压条，并安装所有压条上的螺钉。 5）压条安装 安装压条前必须认真清除压条和覆盖板连接处的浮土、碎屑以及压条螺丝孔内的碎屑，否则会严重危及压条和覆盖板连接结构的长期完整性，并导致密封不严。 安装压条螺丝钉时，螺钉头要完全紧紧固定在压条上，并使之完全进入压条。 将压条螺钉全部拧紧后，用1.5Kg橡胶榔头敲击压条，并用15-19Nm的力矩扳手再次紧固各个螺钉。 6）铝顶提升 在铝顶框架组装完毕，完成大部分铝顶盖板即可开始铝顶的提升，提升前应对提升杆、吊耳、送风系统和通讯设备进行详细检查，正式吊装前应进行提升试验，先将铝顶提升距罐底大约70mm时静止，并保持这种状态10分钟。同时，操作人员和检查人员应逐一进行外观检查，若无任何异常，则正式的提升可以开始。否则，立即停止试验。指挥员安排人员检查整个提升系统，包括送风系统和吊杆构件。如果故障点找到，立即处理，然后进行再次提升试验直至合格。 在铝顶提升过程中，检查人员应全程巡检，主要检查铝顶提升的水平度和平稳性以及提升吊杆的运作情况，若发现铝顶出现偏斜，应停止部分提升装置进行调整，若提升装置气动部分出现故障，应及时安排人员采用手动操作，确保整个提升过程万无一失。 7）铝顶支撑安装 待铝顶提升到最高处后，先将其中一个提升吊杆的钢丝绳摘下，拆掉提升吊杆和张力环上部临时节点板后，安装铝顶支撑的靴托架部分，然后在对称位置安装另一个靴托架，依次完成所有靴托架的替换安装。 8）遮雨板安装 遮雨板安装的注意事项与铝顶盖板类似，但还应注意： ·遮雨板会在在靴托架的放射状中心线处重叠大约25mm，必须用密封剂在重叠处和整个遮雨板连接处密封。 ·在现场沿着拼接处在每块遮雨板上钻孔，并用铝制牵引铆钉固定。 ·在现场从遮雨板将孔一直钻到靴托架底盘上，并用自攻螺钉将遮雨板固定在靴托架上。 9）节点板盖安装和捻缝 节点板盖的作用是遮盖所有的螺栓孔和铝顶盖板、遮雨板的末端空隙，在捻缝后可为所有邻接的支梁、压条端部提供持续防护。由于各节点处是铝顶最容易产生泄漏的地方，因此在安装节点板盖和捻缝时一定要特别小心。 首先用干净的纸巾沾上丙酮液或异丙基酒精使劲擦拭接触面，然后立即用干净的纸巾擦干。接触面必须保持干燥，并在清洁后4小时内捻缝。 在安装节点板盖前先检查一下每根压条的末端，确认压条与节点板不重叠且压条垫圈已经修整过。然后将节点板盖直接扣在节点板上，固定在适当的位置，并在盖板的四周用密封剂封好。 在压条末端和节点板盖之间适当加力，用密封剂填住所有空隙，然后再用工具稍加力将密封剂涂抹在连接处的表面，并使用抹刀将密封剂抹在凹处，让连接处中间都抹上了密封剂。 最后用少量的密封剂涂抹在压条末端，均匀并平滑地过渡好。 10）螺栓再紧固 在整个安装结束后，必须对压条螺栓进行一次再紧固，一般选用15-19Nm的力矩扳手依次均匀紧固所有螺栓。 11）安装效果检查 螺栓再紧固结束后，对整个铝顶进行洒水试验，从罐内观察没有渗漏即为合格。 根据API650，洒水试验的压力为350KPa，因此，试验时须采取适当措施保证水压，一般可使用一台小型水泵放置到罐顶抗风圈上，对来自地面的净水再次加压后用于洒水试验。 洒水试验应从下而上进行，以免水流影响试验效果。 六、材料与设备 序号 名 称 型 号 及 规 格 数 量 备 注 1 吊车 50t 1台 卸车、把铝顶构件吊进罐内 2 风动扳手 M30以下 4台 专用 3 风泵 2台 风动扳手供风 4 拉铆枪 大小各4台 5 空气压缩机 10-12bar 1台 提升供风 6 气体流量计 3台 7 风带 4＂ 1200米 8 缓冲罐 2.5m3 1台 9 水泵 20m3/h，扬程不小于30米 1台 10 吊杆 2吨 48支 11 钢丝绳 Φ10 1500米 12 力矩扳手 15-19Nm 8把 13 活动扳手 12” 4把 装卸吊耳 14 梅花扳手 10套 15 电源开关柜 4个 16 压力表 0-1.0MPa 1块 洒水试验时用 17 脚手架 Φ50 20吨 作支撑用 注：本表为100000 m3罐铝顶采用提升法安装时所需数量 七、劳动组织 劳动力需求表 序号 工种名称 人数 分 工 与 职 责 1 铆工 20 组装铝顶框架、覆盖板、节点板盖等，进行洒水试验 2 钳工 2 空压机、风泵、水泵调试和维护，工具维护 3 电焊工 2 焊接铝顶支撑点加强筋板 4 起重工 4 材料运输，吊杆安装，铝顶提升 5 仪表工 2 流量计安装、测试和维护 6 电工 2 设备电源连接、维护，吊杆电动系统接线、维护 7 脚手架工 10 搭设和拆除罐内可移动脚手架， 8 普工 15 推动罐内可行走脚手架，协助铆工摆放、提升和安装框架构件 9 技术人员 2 分别负责铝顶组装及铝顶提升技术工作 10 调度人员 2 综合协调铝顶材料运输、组装、提升、试验等工作 11 保管员 1 到货材料的清点、保管及领用管理 12 安全人员 1 管理、检查铝顶安装现场的安全，尤其高空作业的监督 13 司机 2 值班、倒运材料 14 医生 1 事故伤病救治 注：本表为一台100000 m3储罐铝顶安装所需数量 八、质量控制 由于目前国内尚无关于铝顶安装施工的验收 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ，API650等国际标准比较侧重于结构设计和材料选用，对质量验收中也无详细要求，因此参照现场安装实际我们提出如下质量要求： 铝顶框架组装能够顺利合拢，无强制组装现象； 铝顶滑动支座安装后有足够滑动间隙； 铝顶天窗、吊装孔、防鸟网、静电接地等附件安装符合设计要求； 铝顶各接缝、节点板盖等位置在350KPa洒水试验条件下无渗漏。 为满足以上质量要求，须采取以下质量保证措施： 1. 开始安装前认真研究厂家技术文件，并邀请厂家代表共同参与编制安装程序，确保整个铝顶安装过程得到良好的操作性指导。 2. 向铝顶安装人员进行详细技术交底，交清质量要求，明确质量 责任 安全质量包保责任状安全管理目标责任状8安全事故责任追究制幼儿园安全责任状占有损害赔偿请求权 。 3. 安排专人负责对铝顶构件种类、数量进行清点，并根据设计图纸，按构件编号逐一发放，确保材料使用一一对应。 4. 建立分片负责及质量奖惩措施，杜绝接缝、节点板盖密封不严等质量缺陷的出现。 5. 积极和厂家代表进行沟通，及时了解安装细节要求。 6. 压条和节点盖板安装前应仔细清理和清洗，确保接合面的清洁。 7. 螺栓紧固时必须按照技术文件规定的扭矩值进行紧固。 8. 拱顶洒水试验压力必须在规定试验压力下进行，且要保证足够的时间。 9. 技术人员应坚守岗位，及时指导各操作、监控人员，并处理各种突发技术、质量问题。 九、安全措施 铝顶的安装过程中存在高空坠落、压力容器爆炸、旋转设备伤害、触电、划伤、砸伤等潜在安全隐患，而且还存在损坏铝顶构件、罐底板、罐壁板等潜在工程安全隐患，因此应采取相应的安全措施进行预防和防护。 1. 对参加铝顶安装工作的人员进行专门训练和安全教育。所有人员均应认真学习铝顶安装的安全操作规程以及项目应急反应计划，并和项目应急反应小组保持联系，以防事故发生时能够及时处理。 2. 技术人员应在HSE工程师配合下完成整个铝顶安装过程的安全危害性分析(JSA)和安全检查表，并在每天逐项检查、消号以及召开安全会议进行安全教育效果确认。 3. 移动式脚手架必须绑设牢固，并在最上层设有护栏，推动时应平稳，无剧烈晃动，保证人员走动或提升构件时不会发生坠落。 4. 在铝顶提升开始前，罐内应进行清场，严禁任何人员进入。 5.吊装提升前对吊杆逐一进行检查和试验，无动作或反应不灵敏的零部件应及时更换，铝顶提升应尽量选择在风力小、无雨雾的天气下进行。 6. 在铝顶上设置多条安全生命绳，凡在铝顶工作的人员必须佩戴安全带和制动器。7. 由于铝顶盖板边缘极为锋利，因此施工过程中必须穿戴好劳保用品，工作服须穿长袖。 8. 夏季施工铝顶盖板反光强烈，温度高，应做好防中暑措施。 9. 维护好现场用电设备，保护好电缆线，以防漏电。 10. 配备值班车、对讲机，并保持道路和通讯畅通，同时安排专职安全员巡回检查，及时发现隐患并处理事故。 十、环保措施 本工法施工时只在罐体内和罐体上进行安装作业，全部采用人工或气动方法施工，对空气和土壤没有危害，噪声主要来自风泵和空压机等气动工具，完全符合国家噪声控制要求，施工完毕后的建筑垃圾及时回收，不存在环境污染。主要环保措施为： 1. 空压机、风泵等带机油润滑设备下要设置接油盘、吸油毡、吸油布等防漏油设施。 2. 到货包装材料现场拆除后应及时回收，撤离施工现场。 3. 现场设置生活垃圾桶、厕所、洗手池等卫生设施，生活垃圾及时清运出施工现场。 4. 施工中坚持工完料净场地清，及时清除现场施工垃圾，现场垃圾按照国家、地方以及业主的相关规定进行处理。 十一、效益分析 1. 在国内首创了大型立式圆筒形储罐铝制拱顶安装工艺和质量标准，填补了国内空白。 2. 罐底组装、整体提升施工工艺减少了高空作业，保证了施工质量。 3. 所采用的辅助材料简单、易购，使整个安装过程便于实施，且成本低廉。 4. 吊装提升过程简捷、安全，节省了大量吊车台班或其它吊装措施的高昂成本。 十二、应用实例 1. 2004年4月～6月，在中海壳牌南海石化原料罐区T801~T803内浮顶储罐全部采用了铝制拱顶，其中各项参数如下： 罐体容积：100000m3；罐体内径：78米；罐壁高度：22米； 铝顶拱高约16米；铝顶总重69.4吨；铝顶框架总重43.545吨；采用48个滑动式支撑。 3台储罐铝顶安装全部采用罐内组装整体提升施工工艺，框架组对采用从外向内的组装顺序，并考虑提升重量在提升前预留了最下方三圈盖板未安装，提升重量约为60吨。 铝顶提升采用1.5吨气动提升系统48套，平均每个吊杆受力约在1.25吨，3台铝顶的提升全部一次顺利完成。 2. 2004年9月～10月，在中海壳牌南海石化项目T804、805内浮顶储罐施工中采用罐内组装整体提升施工工艺，合理调整劳动力和施工机具，形成流水作业，两台100000m3内浮顶储罐铝制拱顶同时施工，仅用35天时间完成两台铝制拱顶安装工作。 在进行螺栓再紧固后，上述5台铝制拱顶洒水试验一次检查合格，目前已投用15个月以上，未发现任何问题。 在中海壳牌南海石化项目100000m3施工中公司先后荣获业主和管理承包商颁发的“最佳质量承包商”和“杰出贡献奖”等荣誉。 5台100000m3内浮顶储罐施工于2005年11月被中国企业联合会、中国企业家协会认定为中国企业新纪录。 供水系统准备 图-1 典型密封连接结构 � EMBED AutoCAD.Drawing.16 ��� 形成 完工报告 铝顶附件安装 螺栓再紧固 罐内清洁检查 遮雨板安装 剩余铝顶盖板安装 支撑安装、拆除吊杆 铝顶整体提升 铝顶框架组装 提升前联合检查 罐内划线、布料 供风系统准备 合格 不合格 洒水试验 材料到货、摆放到位 铝顶盖板安装（部分） 气动提升系统安装 节点板盖安装 技术交底及操作培训 PAGE 10 _1153066488.dwg