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中图分类号:TL372文献标识码: A
一、研究背景:
中石化(香港)洋浦成品油保税库工程主要工作量为10台5万罐及1台3万罐的安装,罐体结构为罐底板、罐壁板、锥板、内浮顶、拱顶(双向子午线结构)及罐壁附件。该罐群的5万立罐与平常5万立储罐结构不同的地方为该罐既有内浮顶也有外拱顶结构,目前国内内浮顶罐新建罐最大为3万立储罐,且均为倒装法施工,倒装法施工很好的解决了内浮顶罐的拱顶安装与内浮顶安装冲突的问题,但是我项目所辖罐群为5万立储罐,施工方法为正装施工(倒装法施工被业主否决),拱顶如何安装便成为了一个亟需解决的问题。
二、研究难点:
由于我项目部所辖施工罐区任务最重,加之中石化工程部要求的工期极度紧张,我现场技术部在未接收罐基础前就已经对网壳进行技术攻关,经我现场技术部归类、分析、汇总,大型内浮顶罐正装施工主要技术难点为以下几方面:
网壳与内浮顶,安装顺序谁先谁后;
网壳安装时支撑定位及如何最优化支支柱的数量;
网壳施工技术流程
网壳骨架(角钢)组装、焊接;
网壳骨架起升装置如何安装以及起升方案的制定;
蒙皮板的铺设。
三、技术难点针对性攻关
1、网壳与内浮顶,安装顺序谁先谁后?
方案一网壳先安装,待网壳安装完毕,内浮顶再行展开施工。
方案二内浮顶先行安装,待内浮顶安装完毕后,网壳再行安装。
网壳和内浮顶究竟谁先安装,之所以难以决定主要是考虑到四点:①、网壳支柱的持力点是否牢固;②、高低交叉作业的安全性是否能够得到保证;③、前者的施工是否会对后者产生影响;④、中石化工程部给定的工程周期短,何种方案的施工周期比较短。
若采用方案一(该施工方案中石化四化建采用),有以下优缺点:
优点:
(1)先安装网壳,网壳的支柱立在罐底板上,自然网壳支柱持力点在罐底板上,牢固结实,比较安全。
(2)网壳提升完毕后,铺设蒙皮板的同时,可以进行内浮顶施工,大大缩短了施工周期。
缺点:
网壳安装完毕后,将导致内浮顶钢板无法进入罐内。为此第一圈壁板安装时要预留一张做出入口。
高低交叉作业施工,安全很难保证。网壳蒙皮板铺设、组焊周期比较长,与内浮顶同时间施工,大大增加了内浮顶作业区域的危险性,很难保证施工作业区域工人的安全。
若采用方案二,其优缺点如下:
优点:
(1)内浮顶先行施工,施工完毕后,网壳再行安装,不存在交叉作业,保证工人施工安全。
缺点:
(1)网壳支柱支撑在内浮顶的单盘上,其持力点不稳定。为此我项目部对于网壳支柱的持力点进行改造和加固即为:在单盘上表面对支柱加两根斜撑,且支柱在单盘的支撑点加垫板,同时在单盘与罐底板之间再加一道支撑,以便将网壳在单盘上的持力点的力能够直接转至罐底板。
(2)施工周期略长。我项目部在网壳施工过程中优化了施工工序,相应的缩短了总施工周期。
经过以上两种方案对比,中石化第四建设公司采用了方案一,我项目部及中石化第十建设公司采用了方案二。实践表明方案二是最佳施工方案。
2.网壳安装支撑定位以及如何最大优化网壳支柱数量。
依据往常网壳施工经验,网壳安装方式为点—面型支撑安装,所需支柱约100余根,由于我项目部采用的是方案二,支柱的所有支撑点全部在内浮顶上,单盘上支撑点越多,则对单盘及网壳稳定性都不利,同时又为了能够缩短施工周期,我项目技术部联合上海伸钢机械有限公司技术部,通过对网壳球面技术承载力分析和计算,决定将原来点—面型支撑方式更改为线—面型支撑方式,并最终将网壳支柱数量优化至45根(见图1、2)
图1.网壳支柱安装放样示意图
3.网壳施工技术流程
3.1网壳施工工序:
3.2网壳施工:
3.2.1网壳网杆组装、焊接
为了保证下层网杆的安装和起拱高度,在安装下层网杆之前,应以X轴与Z轴的交点为中心,对称临时设置45根竖向支撑杆,在X轴线方向固定,垂直方向用经纬仪或线坠进行找正,90°方向(Z向)用两根斜杆支撑牢固,支撑杆下端底板与罐底板点焊牢固。支点的Y向坐标允差为±8mm,X向及Z向坐标允差为±25mm。
(1)、照给出的各边节点的弧长值,在罐壁上作各边节点垂线长度为500mm,再用水准仪找出X、Z轴水平基准面,与等分垂线交成十字线,十字中点就是连接件的交点位置,然后分别将A、B、C、D各连接件按编号点焊在位置上,同时检查通过中心的两只连接件是否完全一样。
(2)、拼接X方向的第一根长网杆,且按焊接要求焊接完成。
(3)、装X方向的第一根网杆着落在中间45根支撑杆上,测量各节点的Y值应为该节点的Y+DY值,差值允许±8mm,45根都测量合格后,网杆两端再边节点与罐壁板分段焊接。
(4)、然后分别X方向第二根、第三根以Z轴为对称,兩边安装;然后安装Z轴方向的第一根长网杆,节点1与X方向的长网杆节点1重合,依次的节点位置必须重合点焊固定,两端点也与边节点连接件点焊固定,分别用同样的方法,以X轴线为对称轴线两边对称安装点焊。
(5)、上、下网杆X、Z、Y+DY值的校对和调整,严格按技术要求中规定的Y+DY坐标值允差±8mm,X、Z轴方向坐标值允差±25mm。
(6)、网杆的安装,严禁强力组装。
(7)、网壳网杆焊接
网杆焊接必须在上下网杆组装完成90%以上时进行,对网杆焊接前必须先焊接网杆与壁板接触位置,待网杆在罐壁上固定后,在有12名焊工分由网壳四个角开始进行焊接,焊接时尽量遵循对称、对等焊接这一原则。焊接过的点用绿色做标记,主要是防止遗漏焊点。
单条子午线上的网杆现场拼接采用背靠背的搭接,搭接长度不应小于350mm。在两搭接角钢的端面,沿长肢施以连续满焊。沿搭接长度方向的2条缝应采用连续焊,焊角高度不应小于3mm,搭接处不得有尖角突起。
两网杆角钢的杆端与垫板、垫板与储罐之间采用连续满角焊。
上、下网杆的焊接严格按焊接技术要求的规定的焊接形式,应从中心顶向四周焊接,在焊接过程中逐步拆除中间支撑杆。点连接板应紧贴下网杆的长肢,连接板的端部应顶住垫板及锥板,并施以连续角焊,焊脚高度为6mm~8mm。
3.2.2网壳起升装置
3.2.2.1网壳网杆安装完毕后,在提升前必须铺设“十字花”蒙皮板
3.2.2.2起升装置安装及网壳起升注意事项
起升装置主要有三部分组成:一套涨圈、40套电动葫芦(含电动装置)、40套牛角架。涨圈必须在网壳网杆组对前放置于泡沫挡板与罐壁之间区域,起升前,将涨圈与网杆边节点(网杆在罐壁上的点)用一段角钢连接起来,连接时有一个原则即:保证涨圈与上网杆之间垂直距离为200mm,主要是为了保证锥板与罐壁板之间内环缝的焊接作业空间。
网壳网杆起升时必须先将网壳下网杆通过角钢焊接在涨圈上,并将电动葫芦进行整体微调试,切割网壳网杆使得与罐壁连接处分割开来,保证网壳网杆与罐壁板之间的间距为100mm。起升期间须有两名火焊工人在网壳网杆上随时修正网杆,以保证网壳起升顺利。
3.2.3蒙皮板铺设
蒙皮安装前,组焊完毕的网壳结构其节点坐标应符合3.2.1条的(5)点的要求;
蒙皮,对储罐起密封及传递荷载的作用,因此,蒙皮必须使用平整的钢板;
罐顶蒙皮板采取“人”字形排板,沿着与X轴及Z轴45°角的方向铺设;
先从罐顶开始,与子午线网架成45°铺设蒙皮板,罐顶的蒙皮板在最下方;
蒙皮的材质为 Q235-B,板厚为5mm;相邻罐顶蒙皮板钢板之间的搭接宽度不应小于30mm;
蒙皮板焊接后的表面凹凸度,用弦长不小于2米的样板测量,相邻网杆间的最大凹陷量不应超过25mm。
罐顶开孔必须避开网杆所在位置。
四、总结
通过我项目技术部不断技术攻关,最终便出了一套完整、详细的新建5万内浮顶罐网壳正装施工方案,该方案得到了业主中石化(香港)有限公司及EPC项目部中石化上海工程有限公司的高度评价。
中石化(香港)洋浦成品油保税库工程(二标段)新建5万内浮顶罐网壳顺利施工完毕,为我胜利油建填充了大型内浮顶罐正装施工空白,同时也使得我胜利油建成为全国第一批拥有新建5万立内浮顶储罐正装施工经验的单位。
一、研究背景:
中石化(香港)洋浦成品油保税库工程主要工作量为10台5万罐及1台3万罐的安装,罐体结构为罐底板、罐壁板、锥板、内浮顶、拱顶(双向子午线结构)及罐壁附件。该罐群的5万立罐与平常5万立储罐结构不同的地方为该罐既有内浮顶也有外拱顶结构,目前国内内浮顶罐新建罐最大为3万立储罐,且均为倒装法施工,倒装法施工很好的解决了内浮顶罐的拱顶安装与内浮顶安装冲突的问题,但是我项目所辖罐群为5万立储罐,施工方法为正装施工(倒装法施工被业主否决),拱顶如何安装便成为了一个亟需解决的问题。
二、研究难点:
由于我项目部所辖施工罐区任务最重,加之中石化工程部要求的工期极度紧张,我现场技术部在未接收罐基础前就已经对网壳进行技术攻关,经我现场技术部归类、分析、汇总,大型内浮顶罐正装施工主要技术难点为以下几方面:
网壳与内浮顶,安装顺序谁先谁后;
网壳安装时支撑定位及如何最优化支支柱的数量;
网壳施工技术流程
网壳骨架(角钢)组装、焊接;
网壳骨架起升装置如何安装以及起升方案的制定;
蒙皮板的铺设。
三、技术难点针对性攻关
1、网壳与内浮顶,安装顺序谁先谁后?
方案一网壳先安装,待网壳安装完毕,内浮顶再行展开施工。
方案二内浮顶先行安装,待内浮顶安装完毕后,网壳再行安装。
网壳和内浮顶究竟谁先安装,之所以难以决定主要是考虑到四点:①、网壳支柱的持力点是否牢固;②、高低交叉作业的安全性是否能够得到保证;③、前者的施工是否会对后者产生影响;④、中石化工程部给定的工程周期短,何种方案的施工周期比较短。
若采用方案一(该施工方案中石化四化建采用),有以下优缺点:
优点:
(1)先安装网壳,网壳的支柱立在罐底板上,自然网壳支柱持力点在罐底板上,牢固结实,比较安全。
(2)网壳提升完毕后,铺设蒙皮板的同时,可以进行内浮顶施工,大大缩短了施工周期。
缺点:
网壳安装完毕后,将导致内浮顶钢板无法进入罐内。为此第一圈壁板安装时要预留一张做出入口。
高低交叉作业施工,安全很难保证。网壳蒙皮板铺设、组焊周期比较长,与内浮顶同时间施工,大大增加了内浮顶作业区域的危险性,很难保证施工作业区域工人的安全。
若采用方案二,其优缺点如下:
优点:
(1)内浮顶先行施工,施工完毕后,网壳再行安装,不存在交叉作业,保证工人施工安全。
缺点:
(1)网壳支柱支撑在内浮顶的单盘上,其持力点不稳定。为此我项目部对于网壳支柱的持力点进行改造和加固即为:在单盘上表面对支柱加两根斜撑,且支柱在单盘的支撑点加垫板,同时在单盘与罐底板之间再加一道支撑,以便将网壳在单盘上的持力点的力能够直接转至罐底板。
(2)施工周期略长。我项目部在网壳施工过程中优化了施工工序,相应的缩短了总施工周期。
经过以上两种方案对比,中石化第四建设公司采用了方案一,我项目部及中石化第十建设公司采用了方案二。实践表明方案二是最佳施工方案。
2.网壳安装支撑定位以及如何最大优化网壳支柱数量。
依据往常网壳施工经验,网壳安装方式为点—面型支撑安装,所需支柱约100余根,由于我项目部采用的是方案二,支柱的所有支撑点全部在内浮顶上,单盘上支撑点越多,则对单盘及网壳稳定性都不利,同时又为了能够缩短施工周期,我项目技术部联合上海伸钢机械有限公司技术部,通过对网壳球面技术承载力分析和计算,决定将原来点—面型支撑方式更改为线—面型支撑方式,并最终将网壳支柱数量优化至45根(见图1、2)
图1.网壳支柱安装放样示意图
3.网壳施工技术流程
3.1网壳施工工序:
3.2网壳施工:
3.2.1网壳网杆组装、焊接
为了保证下层网杆的安装和起拱高度,在安装下层网杆之前,应以X轴与Z轴的交点为中心,对称临时设置45根竖向支撑杆,在X轴线方向固定,垂直方向用经纬仪或线坠进行找正,90°方向(Z向)用两根斜杆支撑牢固,支撑杆下端底板与罐底板点焊牢固。支点的Y向坐标允差为±8mm,X向及Z向坐标允差为±25mm。
(1)、照给出的各边节点的弧长值,在罐壁上作各边节点垂线长度为500mm,再用水准仪找出X、Z轴水平基准面,与等分垂线交成十字线,十字中点就是连接件的交点位置,然后分别将A、B、C、D各连接件按编号点焊在位置上,同时检查通过中心的两只连接件是否完全一样。
(2)、拼接X方向的第一根长网杆,且按焊接要求焊接完成。
(3)、装X方向的第一根网杆着落在中间45根支撑杆上,测量各节点的Y值应为该节点的Y+DY值,差值允许±8mm,45根都测量合格后,网杆两端再边节点与罐壁板分段焊接。
(4)、然后分别X方向第二根、第三根以Z轴为对称,兩边安装;然后安装Z轴方向的第一根长网杆,节点1与X方向的长网杆节点1重合,依次的节点位置必须重合点焊固定,两端点也与边节点连接件点焊固定,分别用同样的方法,以X轴线为对称轴线两边对称安装点焊。
(5)、上、下网杆X、Z、Y+DY值的校对和调整,严格按技术要求中规定的Y+DY坐标值允差±8mm,X、Z轴方向坐标值允差±25mm。
(6)、网杆的安装,严禁强力组装。
(7)、网壳网杆焊接
网杆焊接必须在上下网杆组装完成90%以上时进行,对网杆焊接前必须先焊接网杆与壁板接触位置,待网杆在罐壁上固定后,在有12名焊工分由网壳四个角开始进行焊接,焊接时尽量遵循对称、对等焊接这一原则。焊接过的点用绿色做标记,主要是防止遗漏焊点。
单条子午线上的网杆现场拼接采用背靠背的搭接,搭接长度不应小于350mm。在两搭接角钢的端面,沿长肢施以连续满焊。沿搭接长度方向的2条缝应采用连续焊,焊角高度不应小于3mm,搭接处不得有尖角突起。
两网杆角钢的杆端与垫板、垫板与储罐之间采用连续满角焊。
上、下网杆的焊接严格按焊接技术要求的规定的焊接形式,应从中心顶向四周焊接,在焊接过程中逐步拆除中间支撑杆。点连接板应紧贴下网杆的长肢,连接板的端部应顶住垫板及锥板,并施以连续角焊,焊脚高度为6mm~8mm。
3.2.2网壳起升装置
3.2.2.1网壳网杆安装完毕后,在提升前必须铺设“十字花”蒙皮板
3.2.2.2起升装置安装及网壳起升注意事项
起升装置主要有三部分组成:一套涨圈、40套电动葫芦(含电动装置)、40套牛角架。涨圈必须在网壳网杆组对前放置于泡沫挡板与罐壁之间区域,起升前,将涨圈与网杆边节点(网杆在罐壁上的点)用一段角钢连接起来,连接时有一个原则即:保证涨圈与上网杆之间垂直距离为200mm,主要是为了保证锥板与罐壁板之间内环缝的焊接作业空间。
网壳网杆起升时必须先将网壳下网杆通过角钢焊接在涨圈上,并将电动葫芦进行整体微调试,切割网壳网杆使得与罐壁连接处分割开来,保证网壳网杆与罐壁板之间的间距为100mm。起升期间须有两名火焊工人在网壳网杆上随时修正网杆,以保证网壳起升顺利。
3.2.3蒙皮板铺设
蒙皮安装前,组焊完毕的网壳结构其节点坐标应符合3.2.1条的(5)点的要求;
蒙皮,对储罐起密封及传递荷载的作用,因此,蒙皮必须使用平整的钢板;
罐顶蒙皮板采取“人”字形排板,沿着与X轴及Z轴45°角的方向铺设;
先从罐顶开始,与子午线网架成45°铺设蒙皮板,罐顶的蒙皮板在最下方;
蒙皮的材质为 Q235-B,板厚为5mm;相邻罐顶蒙皮板钢板之间的搭接宽度不应小于30mm;
蒙皮板焊接后的表面凹凸度,用弦长不小于2米的样板测量,相邻网杆间的最大凹陷量不应超过25mm。
罐顶开孔必须避开网杆所在位置。
四、总结
通过我项目技术部不断技术攻关,最终便出了一套完整、详细的新建5万内浮顶罐网壳正装施工方案,该方案得到了业主中石化(香港)有限公司及EPC项目部中石化上海工程有限公司的高度评价。
中石化(香港)洋浦成品油保税库工程(二标段)新建5万内浮顶罐网壳顺利施工完毕,为我胜利油建填充了大型内浮顶罐正装施工空白,同时也使得我胜利油建成为全国第一批拥有新建5万立内浮顶储罐正装施工经验的单位。