倒装法施工技术适用场合以及大型储罐维修施工方案确定
其一、倒装法施工技术适用场合
将储罐的各种板件、附件组合成为一个整体是施工的主要环节也是关键环节。按照组合方式的不同,就有了正装法和倒装法的区别。土建基础检查合格后,先将底板的预制材料放在基础上拼合焊接成整块圆板,接着安装壁板,壁板是将预制的弧面板组对拼焊成圆筒的多个圈,这些圈再拼焊成完整的筒壁,如果这些圈按照由下至上较后是罐顶的自然顺序拼成就是正装法;如果先拼较上面一圈的壁板和罐顶,升起后再拼它下面一圈的壁板,再升起再拼下面一圈的壁板,较后才是底部一圈的壁板,就是倒装法。
倒装法由于每次升起的高度不多,不需要大型起重机,也不需要把脚手架搭的很高,焊接作业是在地面或较低的高度上进行,操作比较容易控制,所以在中小型的储罐施工中使用很广泛。
倒装法根据升起的机构原理不同,有倒链葫芦起吊法、起重机提升法、液压设备提升法、气体浮力提升法和水浮法等。
倒链葫芦起吊法是在壁板内测设置若干的提升柱(桅杆),每个柱上挂倒链葫芦,葫芦可以是手动葫芦,也可以是电动葫芦,利用倒链葫芦吊起壁板和罐顶。
起重机提升法是利用起重吊车和龙门吊机吊起壁板和罐顶。受吊车和吊机起吊重量限制,该法只能用于5000m³以下的储罐。
液压设备提升法的操作类似倒链葫芦起吊法,在每个提升柱上安装穿心液压千斤顶,利用液压千斤顶顶升起壁板和罐顶。由于液压操控十分容易,该法可以适用于任何大小的储罐。
气体浮力提升法是利用风力提升壁板和罐顶。由于密封方面难于把握,风量和风压的调节也不易准,这种方法操控不够稳定,可能会造成“冒顶”事故。该法需要罐体截面积足够大,才能产生足够的升力,所以该法不适用于5000m³以下的储罐。
此水浮法不同于正装水浮法,因下面的壁板需要不断上升,底部不能形成封闭,需要在壁板外围临时加设注水容器,注水使带浮舱的装置拉起壁板和罐顶。目前很少使用。
其二、大型储罐维修施工方案确定
某炼油厂在对燃料油罐区的沥青储罐G1302进行检验的过程中,发现储罐罐底板下表面严重腐蚀减薄,出现大量穿孔的现象。从储罐的腐蚀严重性、施工过程中的安全性、维修后的质量保证等方面考虑,决定采用对储罐进行整体顶升后,进行整体换底板的施工方案,确保储罐长周期的安全运行。
G1302罐日常储存介质为沥青,于2009年3月正式投入使用。在2018年7月进行的检测过程中,通过测厚检测、相控阵检测、漏磁检测等手段,发现罐底板出现大面积腐蚀,其中当量妻45%的腐蚀缺陷有134处,甚至出现35处穿孔的现象。
1、局部修补与整体换
(1)根据现场的腐蚀情况,腐蚀面积较大,分布不均匀,施工过程中容易产生遗漏,可能需要多次施工与检测才能完全隐患,而且施工质量无法得到保证。
(2)在修补过程中,若不对罐底泄漏处进行清理,局部修补时会产生局部密闭空间,存在发生爆炸、火灾的隐患。
(3)由于罐底板整体减薄,若不进行整体换,在后续的使用过程中,使用年限无法得到保证。
因罐底板腐蚀面积较大,换部位较多,从检修的效率性与安全性,以及施工质量来考虑,整体换相比较于局部修补加安全与实用。
2、局部顶升与整体顶升
此前在国内同类型的储罐检修施工作业中,大型储罐多数采用局部顶升的作业方式来进行换底板,需要进行复杂的应力计算来确保储罐的安全顶升,在G1302罐的检修作业中,整体顶升相较于局部顶升,在以下几方面具备优势:
(1)储罐体积大,宜采用整体顶升
G1302罐容积20000m3、直径37m、高25m,相较于局部顶升,整体顶升均布的液压提升设备多点支撑,保证了罐壁连接处的每个顶升单元受力均匀,提高了顶升的安全性。
(2)储罐重量大,宜采用整体顶升
G1302罐罐体及附件总重为398T,若储罐进行局部顶升,顶升之后弱侧的受力将急剧增大,容易导致罐基础环墙受损。而整体顶升的多点均匀分布,能将总重量分化为相同的若干分力,使基础均匀受力。
(3)储罐刚性差,宜采用整体顶升
因本身结构原因,G1302罐存在刚性差的特点,且本次维修总工期约4个月,若采用局部顶升方式,储罐会长时间处于受力不均的状态,会对储罐造成不可修复的应力变形,影响储罐日后的安全使用。
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