CN102626850A

CN102626850A - 洞库金属油罐安装工艺方法

Info

Publication number: CN102626850A
Application number: CN2012101266126A
Authority: CN
Inventors: 孙韵; 王志朋; 李红云
Original assignee: FOURTH CONSTRUCTION Co Ltd OF CHINA NATIONAL CHEMICAL ENGINEERING
Current assignee: FOURTH CONSTRUCTION Co Ltd OF CHINA NATIONAL CHEMICAL ENGINEERING
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2012-08-08

Abstract

本发明属于一种建筑工程施工技术，特别指洞库内各种拱顶罐、浮顶罐的现场制作与安装方法，由以下步骤：排版设计、钢板平台预制加工、预制钢板平台材料、倒板运输、罐底施工、安装专制旋转门式吊车、顶盖板的制作与安装、壁板固定围板、油罐升顶、焊接、检测检验、盘梯的安装、罐室及通风，本发明成本一般高于地面库30%计算，采用该方法可节约成本12%。

Description

洞库金属油罐安装工艺方法

技术领域

本发明属于一种建筑工程施工技术。特别指洞库内各种拱顶罐、浮顶罐的现场制作与安装方法。

背景技术

在大型石油油库建设中，绝大部份油罐为地面露天油罐，少量为半地下式覆土油库。山洞洞穴式油罐建造得很少，主要为国防战备油库。它具有制作安装工作面狭小，运输困难，大型机械设备无法进入作业，封闭洞穴内施工焊接生产的焊烟等有害气体，影响施工人员身体健康等特点。如果不做好充分的切实可行的技术设计方案和充足的施工准备工作，就会产生如延误工期，影响施工生产，危害职工身体健康，增加施工成本，造成安全事故等不良后果。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术的缺点和问题加以改进和创新提供一种减少工程施工过程中的隐患，安全、高效、优质的金属油罐安装方法。

本发明包括以下工艺步骤：

1）排版设计：根据钢板实际尺寸进行排版，满足设计规范，对钢板排版最小尺寸和焊缝相邻位置最小间距，以及满足罐本体强度要求为原则；

2)、钢板平台预制加工：利用油罐本体钢板放样下料、包边角钢及胀圈的校正、胎具及楼梯平台等一系列需预制的材料的制作；

3）、预制钢板平台材料：预制加工采用自动切割机下料和坡口，电动砂轮磨光机磨边修理；

4）、倒板运输：将在洞口外卷板、下料和加工好的底板、壁板及顶部的扇形板依次按组队顺序运至罐室内，先运底板；

5）、罐底施工：基础验收合格后，进行罐底的铺设；

6）、安装专制旋转门式吊车：专用旋转桁吊起重力Q=2吨，臂长L=11.5米；

7)、顶盖板的制作与安装：顶盖板在洞外进行预制，根据图纸要求和板材尺寸确定顶盖板的等份；

8）、壁板固定围板：壁板按照现场钢板尺寸，进行排版设计，板壁安装采用在已焊接固定的底板上，按油罐内壁边缘线间距100焊接固定定位钢板，内置胀圈定位，机械千斤顶调幅胀紧，外用手动葫芦或专用胀紧螺栓锁紧，对壁板上下口的对口调节采用手动葫芦或专用胀紧螺栓调整焊缝间隙。围板采用在已制作好的上部筒体上，临时点焊设置吊点，采用手动葫芦围板。

9）、油罐升顶：油罐升顶采用机械桅杆、手动或电动葫芦提升倒装法施工；顶部3层壁板安装采用外置桅杆提升，下部壁板安装采用内置桅杆提升。

10）、焊接：采用CO2气体保护焊接为主，手工焊接为辅的焊接施工方法，预制、定位固定、附件安装采用电弧焊接，底板壁板采用CO2气体保护焊接工艺；

11）、检测检验:底板采用真空泵抽真空检验，罐体沉降和渗漏检验采用灌水试压方法，气体性检验在灌水试验的同时采用控制排气进气的方式，对罐体进行正负压检测，焊缝质量采用X射线和超声波箱结合进行检验；

12）、盘梯的安装：罐壁上的盘梯三脚架随罐体提升同步安装，盘梯在罐底板上整体预制(消除倒运难度），预制好后放置灌顶固定，待顶升完毕，再用手拉葫芦安装到三角架上；

13）、罐室及通风：采用自然压差通风和机械强制通风。

本发明有以下优点和有益效果：

我们拟的国家物资储备局359处洞内油库工程，该工程共有28台5000m³金属拱顶油罐，总装配质量为3250t，根据工程实际消耗资源情况统计和同期市场价格计算，项目经济技术指标情况，按照装配质量单吨计算，工程总成本为2147.67元/t，与施工相似的地面库相比，成本价高于地面库18 %左右，根据对以往军队施工战备油库经验，洞库成本一般高于地面库30%计算，采用该方法可节约成本12 %。其工程成本构成如下：

1）焊丝φ1.2mm计8.36kg/t，合96.73元/t；

2）焊条φ2.5－4.0mm计5.6 kg/t，合40.34元/t ；

3）氩保气1.43标准瓶/t，合114.30元/t；

4）氧气4.43标准瓶/t，合97.46元/t；

5）乙炔气0.826标准瓶/t，合74.34元/t；

6）人工费9.26工日/t，合1064.90元/t；

7）工具及机械使用费，合141.54元/t；

8）胎具等辅助材料费，合131.69元/t；

9）施工电费，合109.59元/t；

10）无损检测费，合81.54元/t；

11）现场经费，合195.24元/t。

附图说明

图1是本发明施工工艺流程图。

图2是本发明罐底板排版图。

图3是本发明专用起重机示意图。

图4是本发明顶盖排版及扇形板样图。

图5是本发明管壁排版图。

图6是本发明顶升装置圆柱分布图。

图7是本发明吊装立柱受力分析图。

图8是本发明洞库通风示意图。

图9是本发明罐室通风设备安装布置图。

图10是本发明主巷道通风设备布置示意图。

具体实施方式

由图1至图10可知，本发明采用“集中预制，流水施工，内外提升倒装，无管通风”施工工艺原理。

总的工艺流程图见图1。

本发明工艺流程步骤如下：

1、排版设计

由于受到巷道太窄，运输困难，甲方在选购钢板时有意识将板幅改小，故原设计的排版图已不能做为施工依据，必须根据实际情况重新排版，其排版依据以满足设计规范GB50341-2003对钢板排版最小尺寸和焊缝相邻位置最小间距，以及罐本体强度要求为原则，并需设计确认方可施工。

2、预制加工场

1）、预制钢板平台，可以利用油罐本体钢板，平台要求平整和具有足够刚度，以满足放样下料、包边角钢及胀圈的校正、胎具及楼梯平台等一系列需预制的材料的制作。

2）、合理布局场地，确定卷板机摆设位置，保证吊车的作业空间，卷完板后有摆放的位置。顶盖板、壁板、底板边缘板同时下料，保证材料的堆放和顺序有条不紊。

3）、洞库油罐群一般制作量大，预制场地有限，要根据组装进度，合理安排各种构件的分批加工数量，保证预制有一定富余量又不使场地拥挤。

3、罐体材料的预制加工

预制加工采用自动切割机下料和坡口，电动砂轮磨光机磨边修理，钢板卷制采用25×2500电动卷板机卷板，包边角钢采用卷板机卷弧，机械千斤顶调圆。卷板和运输装车采用12吨汽车式起重机配合作业。

4、倒板运输方法

1）、采用两台自制专用运输胎架车，用130马力拖拉机牵引，对在洞口外卷板、下料和加工好的底板、壁板及顶部的扇形板依次按组对顺序运至各罐室内，先运底板。

2）、在底板组对焊接好后在底板上安装专用旋转门式吊车，利用专用旋转门式吊车将油罐壁板按照先下后上，从里到外依次将壁板立放在罐室四周。

3）、在油罐底板上弹线，确定壁板安装位置和顶盖板堆放区域，顶盖板堆放宜靠近罐室内侧不影响运输车辆通行和尽可能集中为原则，运输和就位顶盖板。

5、罐底的施工方法

1）、基础验收合格后，进行罐底板的铺设，铺设排版如附图2所示。

2）、铺设前，应先划出油罐底板边缘线、找好0⁰、90⁰、180⁰、270⁰中心位置。先铺设边缘板，再铺设中辐板，中辐板铺设顺序为：先铺中辐板中心条板，然后再铺中心条板的两侧条板。直至整个中辐板铺成。

3）、焊接时应先焊边缘板外侧300mm的对接焊缝，由多名焊工均布在罐底边缘板外侧整个圆周上且同时向内侧对称施焊，隔一条焊缝焊一条。正式焊接时用龙门板及背杠加固以防止焊接变形。同时，也可进行中幅板之间的搭接焊缝的焊接。

4）、边缘板剩余的对接缝待罐底板与罐壁板之间的大角焊缝焊完后且与中幅板之间的环向搭接焊缝焊前进行施焊。

5）、与中幅板之间的环向搭接焊缝必须在在第一带壁板组装焊接完毕后且与罐体的大角焊缝焊完后再进行焊接。这是整个底板的最后一道焊缝。

见如下图:

6、安装专制起重机

1）、专用旋转门式吊车见如图3。

2）、专用旋转桁吊Q=2t、L=11.5m，将壁板按下内上外依次按壁板排版位置立放于罐室墙壁边上，并临时固定以防倾倒。然后再运输和组装扇形顶盖板。

3）、底板预装完后，安装旋转桁吊，桁吊高度应满足顶板组装要求，高度高于顶拱高800mm，中心固定立柱用Φ219×6mm钢管制作，桁梁为格构式，设两个吊点，边吊点在悬挑端，满足壁板靠墙就位，

4）、中吊点满足扇形顶板卸车就位和组装起吊用。旋转立柱为格均式，脚带两个承力导向胶轮，保证旋转行走时不损伤底板钢板。

7、顶盖板的制作与安装

1）、顶盖板在洞外进行预制，根据图纸要求和所到板材的实际尺寸，按规范要求确定顶盖板的等份（附图3）。因为钢板长度不够，需要接长，接长要采取对接焊接，为了避免产生十字焊缝，对接焊缝应采用斜向接头，错开长度大于200mm。

2）、制作一反型胎具，横向、径向的加强筋焊好，焊好后放在简易的托架上以防止变形。

3）、底板安装定位完成后，在底板上划出油罐壁板内边控制线，确定顶板堆放区，堆放要集中，方向要适当，以便利于吊装，外边与壁板控制线距离保持200mm为宜；洞内先安装定位好壁板定位板、胀圈，在涨圈上安装包边角钢，包边角钢外边要与定位板外边平齐，由于顶盖板几何尺寸较大，运输困难，必须在临时定位板安装之前倒运到罐室。

4）、在底板上先按油罐内壁边缘线间距100焊接固定定位钢板、内置[28胀圈定位，机械千斤顶调幅胀紧，在涨圈上安装包边角钢，包边角钢外边要与定位板外边平齐，然后安装顶板组装胎具和顶板。

5）、顶盖组装胎具要求是工具组合式，先安装一半，检验尺寸无误后边盖顶板边安装胎具，一直至安装剩余的全部顶板。顶盖排版及扇形排版详见图4。

8 、壁板安装

1）、壁板必须按照实际现场到货钢板尺寸，重新进行排版设计，并报设计单位确认后方可施工，具体参见图5。

2）、顶盖安装完成后，安装外置桅杆，均匀提升顶盖顶层壁板高度，提升后要保证顶盖水平垂直，安装顶层壁板，外用手动葫芦或专用胀紧螺栓锁紧，对壁板上下口的对口调节采用手动葫芦或专用胀紧螺栓调整焊缝间隙。顶部1-3层壁板采用外置桅杆提升，下部壁板安装采用内置桅杆提升。围板采用在已制作好的上部筒体上，临时点焊设置吊点，采用手动葫芦围板。

9 、油罐顶升工艺

1）、油罐提升采用机械桅杆、手动或电动葫芦提升倒装法施工。

2）、考虑到洞内作业空间狭窄，同时罐室内已有成型壁有利条件，为了减少罐顶板开孔和施工方便，采用内外两次提升方式，倒装施工工艺。

3）、待油罐顶板安装完以后，在罐室四周均布安装外置提升桅杆，桅杆数量原则上与内置桅杆数量一致，桅杆与罐室墙壁预埋件采用螺栓固定牢固，罐室墙面预埋件应充分考虑和利用罐室通风风管固定支架预埋件，避免浪费和增加成本。

4）、利用外置桅杆提升油罐顶部1-3层壁板。提升时，要注意各个提升点提升速度，保证同步和均匀，是防止罐壁产生变形的关键。

5）、油罐顶部3层壁板提升施工完后，在罐内安装内置桅杆和中心立柱，并进行相应可靠连接固定。

6）、桅杆的设置和提升葫芦的设置必须经过结构强度和稳定性验算，以确保满足施工安全。

7）、罐内桅杆布置参见图6：

8）、倒装提升相关计算

（1）、起重能力计算

油罐壁板二层以上所需提升总重量为72t。

K=72/18×10×100%=40% 满足需要

（2）、吊装立柱稳定性校核

已知偏心距e=219/2+100=209.5mm=21cm

p=1.2×G=1.2×72/18=4.8t

φ219×6管截面积40.1cm²

吊装立柱受力分析如图7：

∑M₀=0

T=Pe/H=4800×21/250=403 Kg

管弯矩M=p.e=4800×21=100800Kg.cm

中部：Ma=Pe/2=100800/2=50400 Kg.cm

管的抗弯截面模量W，经查φ219×6钢管

W=208cm³

柱的强度校核、

б=M/W+P/F=100800/208+4800/40.1=604.3Kg/cm²

Q235的许用应力[б]=1570 Kg /cm²

б＜[б] ∴柱的强度条件满足。

（3）、柱的稳定性校核

H=2.5m 经查Q235钢E=2.06×10⁶ Kg/cm²

J=2279 cm⁴

P_k=π²·E·J/L²=π2×2.06×10⁶×2279/250×250=740600 Kg

[P]= P_k /nw=740600/3=246866 Kg>4800 Kg

稳定性满足要求。

所以吊装柱有足够的稳定性。

（4）、提升挡板处壁板的强度校核

吊耳采用δ=16mm钢板制作

τmax=3/2.p/δh=3/2.4800/(1.6×20)=225Kg/cm²

бmax=M/w=6PL/bh²=6×4800×10/(2×20×20)=360Kg/cm²

根据第三强度理论

б= бmax+τmax =225+360=585Kg/cm²＜[б]=1500Kg/cm²

所以满足强度条件

10、焊接工艺

1）、本工程焊接采用CO₂气体保护焊接为主，手工焊接为辅的焊接施工方法。预制、定位固定、附件安装采用电弧焊接，对底板、壁板焊接采用CO₂气体保护焊接施工工艺。

2）、由于洞库的特殊性，在夏秋季节，洞外空气温度高而洞内温度低，洞库结露严重，对焊接质量保证是相对不利的。特别是采用CO₂气体保护焊接，应当注意保持焊接面表面干燥，防止产生密集性气孔。

3）、在夏秋季节焊接时，要保持洞内巷道足够通风，尽可能减少结露，对罐室通风困难时，可采取堆放生石灰吸潮，严重时，要采用乙炔火焰烘烤保持干燥，对焊缝母材表面锈迹打磨干净。

4）、启动除湿机，操作人员戴干燥手套，防止触电，避免焊接操作时人与地面接触, 焊接使用的材料严格按要求烘干，存放在保温筒中，随用随取，并将保温筒通电盖好。

5）、工件和焊丝经过清洗和清理后，在存放过程中会重新产生氧化膜，特别是在潮湿环境下，在被酸、碱等湿气污染的环境中，氧化膜成长得更快。因此，工件和焊丝清洗和清理后到焊接前的存放时间应尽量缩短，在气候潮湿的情况下，一般应在清理后4 h内施焊。清理后如存放时间过长(如超过24 h)应当重新处理。 11 、检测检验

油罐的检验和试验，除外型几何尺寸检验、原材料检验试验外，主要是对焊接工艺质量的检验。底板采用真空泵抽真空检验，罐体沉降和渗漏检验采用灌水试压方法，气密性检验在灌水试验的同时，采用控制排气进气的方式，对罐体进行正负压检验，焊缝质量采用X射线和超声波相结合进行检验，其检验数量、频次、部位及检测数据结果均应满足GB20236-98标准要求。

12 、盘梯的安装

罐壁上的盘梯三角架随罐体提升同步安装，盘梯在罐底板上整体预制（消除倒运难度），预制好后放置罐顶固定，待顶升完毕，再用手拉葫芦安装到三角架上。

13、罐室及巷道通风

1）、确保罐室作业面有良好作业环境，是保证作业人员健康和施工顺利的关键，重点控制罐室的空气质量，施工时根据现场条件，除采用无烟焊接工艺外，采用自然压差通风和机械强制通风，保证了现场环境满足施工作业条件。

2）、本工程设计2^#洞口分别与1^#、3^#洞口有6m的自然高差，在大气压的作用下，在正常情况下能够保证主巷道自然通风，但是施工工程产生的大量有害气体和粉尘在短时间内无法稀释，因此，分别在主巷道3^#洞口和1^#洞口转角处安装1台125kw射流风机，达到满足施工条件。见图8

3)、罐室通风是关键，罐室是一个相对密闭空间，不形成对流，必须采用机械强制通风换气。根据现场实际情况采用1台风机在罐室支通道下部送风，在罐顶安装1台风机保证罐内通风，在罐室支通道顶部安装1台风机排风，排风机采用帆布或彩条布做风管，引到主巷道不少于5m，管口与主巷道风机排风方向一致，防止空气混淆造成再次污染，保证罐室空气流通。见图9。

4)、合理开启洞内通风设备，既要保证洞内空气质量满足作业人员健康要求，也要注意节约能源。巷道主风机开启时要注意3^#和1^#洞口风机不能特殊开启和使用，否则会造成混淆，施工2^#~3^#洞口区段油罐使用3^#洞口风机，施工2^#~1^#洞口区段油罐使用1^#洞口风机。主风机由专人负责值班，在施工前两小时开启，下班后两小时后关闭。罐室风机由施工班组负责，作业前提前10~15分钟开启罐顶及罐室排风风机，可在施工人员进入开启送风风机，下班时可随即关闭罐室通风设备。见图10。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims

1.一种洞库金属油罐安装工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

5）、罐底施工：基础验收合格后，进行罐底的铺设；

8）、壁板固定围板：壁板按照现场钢板尺寸，进行排版设计，板壁安装采用在已焊接固定的底板上，按油罐内壁边缘线间距100焊接固定定位钢板，内置胀圈定位，机械千斤顶调幅胀紧，外用手动葫芦或专用胀紧螺栓锁紧，对壁板上下口的对口调节采用手动葫芦或专用胀紧螺栓调整焊缝间隙；

围板采用在已制作好的上部筒体上，临时点焊设置吊点，采用手动葫芦围板；

9）、油罐升顶：油罐升顶采用机械桅杆、手动或电动葫芦提升倒装法施工；顶部3层壁板安装采用外置桅杆提升，下部壁板安装采用内置桅杆提升；

13）、罐室及通风：采用自然压差通风和机械强制通风。

2.根据权利要求1所述的洞库金属油罐安装工艺方法，其特征在于所述的顶盖板的制作与安装工艺方法还包括：

1）、铺设时应先找好0⁰、90⁰、180⁰、270⁰中心位置，先铺设边缘板，再铺设中辐板，中辐板铺设顺序为：先铺中辐板中心条板，然后再铺中心条板的两侧条板，

直至整个中辐板铺成；

2）、焊接时应先焊边缘板外侧300mm的对接焊缝，由多名焊工均布在罐底边缘板外侧整个圆周上且同时向内侧对称施焊，隔一条焊缝焊一条，正式焊接时用龙门板及背杠加固以防止焊接变形，同时，也可进行中幅板之间的搭接焊缝的焊接；

3）、边缘板剩余的对接缝待罐底板与罐壁板之间的大角焊缝焊完后且与中幅板之间的环向搭接焊缝焊前进行施焊；

4）、与中幅板之间的环向搭接焊缝必须在在第一带壁板组装焊接完毕后且与罐体的大角焊缝焊完后再进行焊接，这是整个底板的最后一道焊缝。

3.根据权利要求1所述的洞库金属油罐安装工艺方法，其特征在于所述的顶盖板的制作与安装还包括：

1）、制作一反型胎具，横向、径向的加强筋焊好，焊好后放在简易的托架上以防止变形；

2）、洞内先安装定位好壁板定位板、胀圈，将壁板加强角钢安装和临时固定在定位板上，由于顶盖板几何尺寸较大，运输困难，必须在起拱胎具安装之前倒运到罐室；

3）、堆放的位置和方向要适当，以便利于吊装；

4）、顶盖组装胎具要求是工具组合式，先安装一半，检验尺寸无误后边盖顶板边安装胎具，一直至安装剩余的全部顶板。