浅论液压顶升倒装法在大型储罐中的应用

摘 要： 随着石油化工行业的不断发展，储罐的需求量不断增加。而多年以来储罐的制造主要采用中心柱法、气吹法、水浮正装法进行储罐施工。由于储罐逐渐向大型化发展，有些施工技术已不能满足施工要求，在大型储罐的建造中使用液压提升倒装法取代其他施工方法成为趋势。液压提升倒装法的技术要求并不困难、安全可靠、施工手段用料少、安装速度快，对储罐的各种建造参数易于调整控制，可避免使用气吹法出现的冒顶和吹偏事故的风险，是目前比较理想的一种储罐建造施工新方法。本文介绍了这种施工方法和施工原理。

关键词：液压顶升；施工应用；大型储罐

一、施工原理

利用均布在储罐内侧的液压顶升架，在其上安装有起重作用的上、下限位单向卡头，其中上卡头带有液压油缸，动力来自中央控制台，高压油经软管送至双向油缸（上卡头），通过换向阀实现油缸的上下往复动作。活塞杆是空心的，中间穿有钢制顶升杆，在油缸往复运动时，可完成顶升杆的步进式工作。顶升杆带动顶升架上的托板，托板沿顶升架上的轨道移动，用托板上提与罐壁下部临时固定的胀圈升至第二圈壁板下部时停止，安装第二圈壁板与第一圈壁板焊接完毕后，放下托板，第一圈壁板由第二圈壁板支持，再安装第二圈壁板胀接，用托板托住第二圈壁板胀圈，再上挺、固定，如此往复，使罐体提升，实现倒装法施工工艺要求。

二、施工工序

罐体预制与基础验收罐底板组焊第1圈壁板及包边角钢组焊液压顶升装置与胀圈安装第2圈壁板围板及外口纵缝组焊第1圈罐壁顶升第1、2圈壁板环缝焊接胀圈下落并重新安装胀圈罐顶及劳动保护设施组焊重复步骤组焊第3圈壁板反复以上步骤直至组焊最后1圈壁板拆除顶升装置罐底大角缝、收缩缝焊接罐总体试验防腐、保温竣工。

三、施工机具及有关计算

1.顶升架

（1）顶升架应按液压千斤顶的最大承载力乘以安全系数后进行设计，顶升架的高度按保证达到顶升高度≥2m来确定，一般为3m，支座采用大规格的槽钢对扣焊接，制成方箱形门架，其上安装托板滑道、托板、顶升杆和上、下卡头支座。

（2）在千斤顶的个数确定以后，顶升架应成对配置，沿直径方向用钢丝绳拉住。对10000m3以上大直径储罐，也可在顶升架两侧复置顶升架垂直度调整滚轮，以抵消顶升时支架所受的转动力矩。顶升架的安装及结构如图1、2所示。

1）花蓝螺栓；2）中心支柱（D89+4mm）；3）钢丝绳；4）罐壁；5）上卡头；6）下卡头；7）顶升杆（D36mm圆钢）；8）顶升架；9）斜撑（D57+3mm钢管）；10）胀圈；11）托板

图1顶升架安装示意

3.液压千斤顶数量的确定

当液压千斤顶型号确定后，其额定顶升力也就确定，其数量根据不同容积的储罐依顶升架的间距和单台顶升架的负荷选择，中小型储罐的间距一般≤8m。大型储罐最后顶升载荷较大，最大顶升重量Pmax计算公式如下：

Pmax=K（PG+P附）

式中：K―安全系数，取1.1～1.5；

PG―顶升罐体重量；

P附―胀圈等附件重量。

1）斜撑；2）顶升架；3）上卡头；4）调整波轮；5）下卡头；6）顶升杆；7）胀圈；8）托板；9）罐壁

图2顶升架结构示意

式中：G―千斤顶额定起重量；

C―千斤顶起重折减系数，取0.6～0.8；

n―液压顶升千斤顶个数。

3.胀圈

胀圈可根据储罐的直径和所用千斤顶的顶升量，分别由槽钢、工字钢按照所需曲率弯制成，也可用2根槽钢对扣加缀板联结而成，将圆周分为若干段，再用螺栓联结成几大段，大段之间用千斤顶胀紧，使整圈紧贴在罐壁上。在施工的1台15000m3的储罐分6段预制，胀紧后用传力龙门板进行罐壁焊接。

按多跨连续梁计算胀圈的最大弯矩值Fmax和最大剪力值Qmax。由Mmax选择型钢，进行校核。

储罐施工时液压顶升装置安装结构示意如图1、2所示。

四、工艺特点

采用液压顶升倒装法施工大型储罐，具有以下特点：

（1）高空作业少、安全性好基本上地面作业；

（2）占用场地少可在较狭小的区域施工；

（3）施工机具除胀圈外可在不同规格的储罐中重复使用；

（4）采用液压机构，体积小，顶升均匀；

（5）改单个控制为中央控制；

（6）改连续顶升为步进顶升，顶升高度可控，防止了不均匀顶升；

（7）施工质量易保证主要体现在：罐壁圆度好，由于采用胀圈，所以壁板环缝组焊时非常易于找正。环缝焊接变形小平整度好，在胀圈的作用下，环焊缝刚度大大增加，有效抑制了收缩变形。罐体垂直度易于保证，因为每个顶升架都可单独调节顶升高度；

（8）适应性强该方法适用1000m3以上固定顶和浮顶罐的施工，在用于无顶的浮顶罐施工时，罐顶部应加固，以防施工变形；

（9）施工成本低，经济效益好。常用的储罐施工方法比较如表1所示。

表1常用储缺施工方法比较

五、结语

2006年9～10月，在某石化公司1000万t/年炼油及120万t/年乙稀改扩建工程污水处理场工程中采用该方法制造4台15000m3拱顶储罐，液压顶升倒装法施工技术的诸多优点在工程应用中得到了证实。

液压顶升倒装法是目前较理想的一种储罐制造安装新方法，对1000m3以上拱顶罐、内浮顶罐及无顶罐的制造安装施工都适用，特别是对2万m3以上的拱顶罐、内浮顶罐及无顶罐的制造安装更具有其它施工方法不能代替的优点，具有广阔的发展前景，值得推广应用。