浅谈低温储罐现场安装
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【摘要】低温储罐因其安全可靠性高、储存量大、节省投资，在国际上得到广泛应用。近年来，国内也先后引进建造了数台大型乙烯、石油液化气、天然气、丙烯低温储罐。与常温石油储罐相比，低温储罐结构复杂，建造要求高，施工技术难度大。本文介绍了低温储罐的现场安装工艺。
【关键词】低温储罐 现场主体施工安装工艺
前言
目前国内外在大型储罐建造中主要以原油储罐为主，而大型低温储罐的建造较少，我们通常所指的低温罐是以公称容积大于或等于10000m3，设计温度不高于―45 0C且不低于―1680C 的立式圆筒形低温储罐、低温钢对主体安装工艺的要求非常严格，特别是对于施工工序及安装顺序的要求，因此如何控制施工程序、制定出合理的主体安装工艺将是研究中的重点内容，特别是罐顶的安装至关重要。
一、罐顶安装
气升法组装储罐罐顶使用设备少、高空作业少，节省施工机具及辅助用料，这种技术在实践中已经得到很好的证实。
1、施工原理和施工工序
在罐顶压缩环施工完成后，于外罐底部组装罐顶钢结构和铝吊顶，通过安装密封装置保证罐顶与罐壁之间的密闭性，气升之前计算罐内横截面上的压力得出气升所需的最小风压和最大风速，气升时设置进风装置向罐内不断输送空气，使得罐顶慢慢浮起，当气升至储罐顶部控制进风量并保证一定的风压，此时快速安装定位装置，同时对罐顶板与压缩环实施环缝点焊，至罐顶固定后将罐内停止进风。整个过程中罐顶通过一组平衡装置保持罐顶气升过程中平衡、稳定地上升。
施工工序：基础复测→设置组装胎架→压缩环制作安装→(罐顶钢结构制作)罐顶椽梁、桁梁制作→罐顶临时支撑制作安装→罐顶椽梁、桁梁组装→罐顶环梁及内部走道→罐顶板铺设→顶部附件安装→拆除罐内临时支撑→铝吊顶制作安装→(罐顶气升组装)制作安装密封装置→制作进风装置设置平台→安装进风装置→制作安装甲衡装置→制作定位装置工装→罐顶气升→工装固定→主椽处焊接→释放压力→完成焊接→进入下道工序。
2、罐顶施工的关键点及难点
罐顶主椽半径大、数量多且组装精度要求高，它是支撑顶板的关键，稍有差错就将影响罐顶板铺设的质量。罐顶板铺设方式特殊，采用人字结构铺设，铺设面积大、顶板厚度薄、焊接位置多、质量要求高且易产生变形。
3、主要施工过程
3．1压缩环安装
压缩环安装在罐壁顶端，将承受罐钢顶结构3lOt的全部重量，故其建造的质量要求非常高。存地面预制时采用整体尺寸控制法对压缩环进行组焊，确保其组装精度。在压缩环与罐壁焊接安装时则采用对称施焊工艺，由成对焊工均匀分布实施焊接，保证整体尺寸精度。
3．2罐顶钢结构安装
1)主构件预制 严格按图纸精确编号划线下料，利用机械方法将土构什顶弯，预组装过程采用尺寸精良的组装胎具，严格控制并检验预制精度，确保合格率100％。
2)主构件组装 组装之前在储罐内搭设3组临时支撑胎具，确保椽梁与桁梁组装精确达到拱架设计要求。周边支撑是整个罐顶主构件组装过程中椽梁的一端支座，采用H型钢制成并与罐壁预埋件牢固焊接；中央支撑位于储罐直径ϕ30．16m处共40个，确保主构件组装的尺寸精度；中心支撑位于储罐中心，椽梁的另一端支座亦保证主构件组装的原点位置。将罐顶主椽结构逐根对称吊装，主椽底部应与中央支撑及周边支撑接触良好。主椽全部吊装安置后将横梁分批吊进逐根安装并点焊，全部横梁安装后焊接工作立即开始，由数对焊工对称分步，采用相应的焊接工艺施焊。
3)罐顶板铺设 由于顶板按人字型铺设，罐顶板厚度仅为5mm，所以顶板采用逆向分段退焊法，先纵焊、后环焊，从中心开始向外扩散。多名焊工对称同步施焊，严格控制焊接电流和焊条规格，派专人严格控制每一个施焊过程，确保罐顶板焊接变形量最小。
4)铝平顶制作安装 铝平顶铺设方法类同丁底板铺设，对准安装基准后先铺中间十字形板，然后按4个区块分别铺设。铺设完成后安装加强梁，提升铝平顶与钢罐顶连接固定。
3．3气升准备及实施过程
罐顶气升是整个罐顶结构组装的关键施工环节，为确保气升过程的万无一失从各方面作了详尽的准备工作，包括气升前的机具材料准备，特别是进风、平
衡、密封和定位4个重要装置的安置以及制定模拟气升方案对操作技术做实战准备，从多方面确保一次升顶成功。
1)进风装置制作安装进风装置用地脚螺栓同定在进风通道上，根据气压计算公式、容气量和起升速度最终确定产气量每小时10万m3，风压140mm水柱的鼓风机送气。每根风道均设两个风量控制闸门，闸门中间上方开设人孔，这样即使在送风过程中人员也能安全进出罐内。
2)平衡装置制作安装 采用多次不同时间不同力度的方法调整罐顶平衡，以确保正式气升时罐顶保持全程动平衡，避免发生倾覆。平衡装置由滑轮支架、平衡索、导向轮和锚点4部份组成，共20组。每组滑轮支架必须安装在同一个截面内且保证20组平衡索受力均匀，利用推平行线法实现甲衡目的。平衡索丁罐
底部用膨胀螺栓固定。
3)密封装置制作安装封闭所有装备的出口只留一压力计用口。仔细检查墙体内壁上有无突出点、障碍物、凹台和毛刺等，．应给予铲平，沿圆周方向仔细测量水泥墙和环梁尺寸确保在允许值范围内。密封橡皮将按要求制作，在罐顶板下方用锚固钉固定。
4)定位装置是一套自行设计制作的刚度好、使用方便的组装工装，由框架、固定板和斜楔组成，共280组，按90。等分为4个区。当罐顶升至组装位置时，可在4个区域同时利用定位装置快速将固定板插入框架，用斜楔顶紧，最快速度地固定罐顶钢结构与压缩环，既加快组装速度又提高组装质量。
5)气升过程气升以前在罐内砼壁上0。、90。、180。和270。4个方位用油漆作标记，每1．5m高度作一条水平带，以便在气升过程中观测罐顶气升高度。两台鼓风机和发电机组同时启动，一台鼓风机向罐内送风，一台备用。初始气升阶段罐内需留少量人员负责密封件检查复位工作，当罐顶平衡上升时罐内人员撤离，分别进入各监控点。进入正常状态后提高上升速度，各种监测手段同步进行。当罐顶离压缩环尚差500mm时控制进风量、降低速度；当罐顶升至压缩环时适当调整方位，将固定板、锲型板插入框架内，使整个罐顶紧紧固定在压缩环上。对主椽位置的顶板与压缩环施焊，然后再焊其余顶板焊缝。焊接过程中罐内压力保持高于上升时压力30一50mm水柱，进行第一道焊接，然后适当释放压力，继续罐顶与压缩环之间的焊接，该项焊接工作完成则气升工作结束。
二、壁板安装
2．1低温储罐正装法施工工艺
组装前，应对预制的壁板进行复检，合格后方可组装，需重新校正时，应防止出现锤痕。按排板图焊底圈壁板，在边缘板组焊完毕并检测合格后进行底圈壁板组焊、安装临时出入口并进行加固，第一圈壁板组焊完后，吊装第二圈壁板并组焊，第二圈壁板纵缝和第一 、第二圈壁板间的环缝， 并按无损检测方案进行检测，逐节安装壁板。当罐壁上有附件时，组焊完该圈壁板并检验合格然后点固该圈附件，进行下圈壁板组焊，等下圈壁板纵缝和与带附件壁板的环缝组焊完毕后再焊接附件与壁板的焊缝。内罐壁板及罐壁附件全部组焊完以后，根据拱顶高度安装临时壁板。
2．2低温储罐倒装法施工工艺
外罐底板组焊→外罐顶部两圈壁板组焊→外罐承压环组焊→外罐顶径向梁、环向梁组焊→安装外罐顶板→内罐顶组焊→内罐顶提升、吊挂安装→依次倒装组焊外罐剩余壁板→外罐大门开设→内罐底保冷层施工→内罐底板组焊→内罐顶圈壁板组焊叶依次倒装组焊其余内罐壁板→开设内罐大门。罐体附件安装→内外罐大门封闭。充水试验→罐壁和罐顶保冷层施工→封孔。
通过比较可以看出，倒装法施工工艺不仅施工成本低廉，而且除罐顶和附件施工外，没有高空作业。为安全管理和质量管理创造了良好的条件，可以使施工组织更加科学合理，人员操作更加便利，但内罐施工过程中应注意做好夹层和内
罐的通风工作。
三、罐底施工
罐底板中受力最苛刻的是边缘板，其与罐壁板的焊接结构宜采用加强型焊接结构以降低焊接应力和应力集中。由于液氨储罐内压产生的举升力有可能大于罐体的总重，因此对此类储罐需设置锚固装置。锚固带材质一般采用奥氏体型不锈钢，且要保证其与罐体的连接不应导致过大的局部应力和变形。
罐底施工前根据排版图在罐基础上放样号出每块板的位置，作出定位标记。内罐罐底安装首先确定内罐罐底设计直径的放大值，由于内罐弓形边缘板是按净料预制的，所以划线时除考虑焊接收缩量外还要考虑内罐基础坡度和内罐大角缝焊接收缩量。按计算所得划线半径划出内罐罐底边缘板外圆线，每隔3m用油漆作好标记，画出内罐中幅板的中心线及分区内罐长条中幅板的位置，全部核对无误后，开始内罐罐底板的铺板。首先铺弓形边缘板，现场按编号组对，对接缝焊接要采取反变形措施。再铺内罐中幅板中心线长条板 并把内罐基础上的十字中心线和圆心移至钢板上，作好明显标记。然后铺设内罐中幅板，最后铺设内罐扇形中幅板，吊装时用履带吊车将板吊至罐内就位，弓形边缘板与中幅边缘板之间应采用临时工卡具固定。内罐罐底板焊接时，先点焊，焊接内罐边缘板外侧400mm 再点焊焊接内罐中幅板短缝，后点焊内罐中幅板长缝，内罐中幅板的点焊由中心向外的顺序对称进行，收缩缝不点焊，按焊接顺序要求，分区域进行焊接。内罐边缘板剩余对接缝及与内罐中幅板连接的大圈收缩缝，龟甲缝等内罐壁板与内罐罐底的大角缝焊完后再进行组对焊接。内罐罐底焊接完毕后，须作真空试漏 试验负压值不得低于53kPa。内罐罐底施工时由于基础沙层比较柔软，应随时调整，保证罐底板的平整。
结语
采用科学合理的施工程序和施工技术，加强施工全过程的控制，对我们整个工程有效完成至关重要，所以，我们还需不断进取，加快研究，找到更加科学的施工方法。
参考文献
[1]牛新峰，李增福．《2200m3不锈钢拱顶式储罐底板焊接安装》，2007，9
[2]秦景娜，《低温储罐的设计》．化工设备与管道．2001，38{4l：19―20．
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