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大型天然气球罐支柱垂直度调整及安全控制

文档作者: 刘富强        文档来源: 重庆燃气集团股份有限公司
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更新时间: 2021年01月07日
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第38卷第7期 2018年7月 煤气与热力 GAS& HEAT Vo1.38 No.7 Ju1.2018 大型天然气球罐支柱垂直度调整及安全控制 刘富强 (重庆燃气集团股份有限公司,重庆400025) 摘要: 介绍球罐支柱垂直度超标的危害,探讨支柱垂直度调整的主要工序以及调整过程中 的安全控制措施。 关键词: 球罐支柱; 垂直度调整; 安全控制 中图分类号:U996.8 文献标志码:B 文章编号:1000—4416(2018)07—0B44—03 1 概述 某储配站有2台1×10 nl 的大型天然气球 罐,于2008年投入生产运行。每台球罐的设计压力 为1.05 MPa,质量约719 t,支柱数量为14根,支柱 外直径为610 mm,壁厚为10 irlm,支柱高15.4 m,材 质为16 MnR。在2016年的例行开罐检测中,发现2 台球罐的部分支柱垂直度超标,检测结果分别见表 1、2。表l、2中,径向偏差为正指支柱偏向球罐外 侧;周向偏差为正指面向支柱,支柱偏向右侧。 表1 球罐1的支柱检测结果 支柱编号 周向偏差/mm 径向偏差/mm l 8 5 2 —6 —3O 3 一l6 —35 4 12 l0 5 —7 25 6 8 —24 7 —13 —14 8 l —l5 9 6 —25 10 6 l5 11 —1 —20 12 7 一l4 l3 —12 —27 l4 —4 —25 表2 球罐2的支柱检测结果 支柱编号 周向偏差/mm 径向偏差/mm 1 l9 5 2 9 —9 3 24 —4 4 13 —3 5 6 —6 6 l0 —15 7 —14 —9 8 —27 —28 9 —1l 一46 l0 5 —30 11 l2 0 l2 17 22 l3 一l0 一l3 14 21 —5 根据GB 12337-2014《钢制球形储罐》第 8.2.2条b)款规定,当支柱高度大于等于8 000 111111 时,支柱周向和径向两个方向的垂直度允许偏差应 小于等于0.001 5H(H为支柱垂直高度,单位为 I1"1),且不得大于15 mm。从表1可见,球罐1的2、 3、5、6、9、11、13、14号以及球罐2的1、3、8、9、10、 12、14号支柱垂直度超标,最大偏差为46 mlTl。 2 支柱垂直度偏差危害 支柱是承受和传递球罐自重、荷载的关键结构 作者简介:刘富强,男,工程师,硕士,从事燃气输配技术及安全管理工作。 收稿日期:2017—08—19; 修回日期:2018—04—10 · B 44 · 刘富强:大型天然气球罐支柱垂直度调整及安全控制 第38卷第7期 部件,其垂直度偏差超过GB 12337-2014《钢制球 形储罐》规定值时,必须按照要求进行纠偏,否则将 给球罐的安全生产运行埋下隐患⋯ 。 ① 对支柱与球壳连接焊缝处应力的影响 支柱的关键和薄弱之处是与球罐相连接的焊 缝,若支柱的垂直度偏差超标,便可能对支柱与球壳 的焊缝连接部位产生不利影响。支柱的径向偏差对 支柱与球壳焊缝应力影响较大,容易造成应力集中, 径向偏差越大,支柱与球壳连接处焊缝应力也越大, 当径向偏差超过一定量时,此处应力可能达到或超 过材料的许用应力,最终导致焊缝开裂,危及球罐的 安全。周向偏差对支柱与球壳焊缝应力的影响比径 向偏差小 ,但在球罐的实际使用过程中,支柱的 径向和周向偏差都应该重视,一旦超标,应及时采取 有效措施加以调整。 ② 对球罐稳定性的影响 正常情况下,球罐各支柱应力分布均匀,但出现 支柱垂直度偏差超标、支柱倾斜后,各支柱承受的偏 心弯矩和附加弯矩将随之发生变化,产生附加应力, 引起支柱应力大小及分布不均匀,可能造成支柱局 部应力超过支柱材料的许用应力,破坏球罐整体的 稳定性,甚至导致球罐失稳。因此,当支柱偏差超标 严重时,必须对支柱的强度进行重新校核,确保球罐 运行安全。 3 支柱垂直度调整 在排除地基沉降等引起支柱偏差的原因以外, 综合科学评价,最终确定采用机械调整方案对两台 1×10 m 球罐支柱的偏差进行调整。主要的施工 机具及材料:焊机l台、起重量为490 kN螺旋千斤 顶3套、20 槽钢、20 工字钢、钢板、角钢、定位块若 干。支柱偏差调整的平面、立面分别见图1、2。 图1 支柱偏差调整平面 3.1 主要施工工序 ① 用松动剂喷涂支柱地脚螺栓、拉杆(拉杆 螺旋 图2 支柱偏差调整立面 主要用于固定支柱,使罐体更加稳定)的松紧节,待 全部浸润后,将地脚螺栓螺母拧松,调节支柱拉杆的 松紧节,使拉杆放松,便于支柱调节。 ② 按照预定的尺寸,使用20 工字钢、20 槽钢 制作调节偏差用的钢支架(图1、2中绿色部分),并 将钢支架固定牢固。 ③ 将螺旋千斤顶水平放置,顶端垂直于支柱 底座外沿,后端顶撑在钢支架上,并预紧千斤顶。同 时,在支柱另一端垂直于支柱底座外沿方向设置定 位块(图2中未画出)。 ④ 缓慢操作螺旋千斤顶,使支柱底座松动,然 后再继续按预定方向顶进支柱,直到达到预定的偏 差调节值。 ⑤ 将地脚螺栓以及拉杆松紧节复位,并对调 整后支柱的周向和径向垂直度进行检测,检测结果 满足GB 12337-20i4~钢制球形储罐》规定的偏差 要求为合格。若调整结果达不到要求,重新进行调 整,直至合格。 3.2 调整后检测结果 垂直度超标的支柱调整作业完成后,由特种设 备检测机构现场检测,纠偏后支柱的垂直度均符合 标准要求,调整后的检测结果分别见表3、4。 表3 球罐1支柱调整后的检测结果 支柱编号 径向偏差/mm 周向偏差/mm 2 0 3 3 9 5 5 5 6 6 1O 5 9 1O 0 1l 5 4 ● 13 10 4 14 5 2 · B 45 · 第38卷第7期 煤气与热力 表4 球罐2支柱调整后的检测结果 支柱编号 径向偏差/mm 周向偏差/mm 1 O 3 3 9 5 8 5 6 9 10 5 10 l0 O 12 5 4 14 10 4 4 调整过程的安全控制 4.1 主要风险识别 ① 在调节过程中,螺旋千斤顶出现故障,不能 正常工作。 ② 千斤顶强力调节,使支柱发生变形,对支柱 与球壳、底座连接处焊缝造成破坏。 ③ 千斤顶的推力未作用在底座中心,使支柱 移动发生偏移,未达到偏差调节的目的。 ④ 工字钢支架结构不稳定,在顶进过程中发 生变形,导致调节中断。 ⑤ 千斤顶顶推力不够,使作业无法进行,甚至 损坏千斤顶。 ⑥ 拉杆复位调节不均匀,在球罐后期生产运 行过程中,导致支柱倾斜。 ⑦ 现场临时用电管理不到位,造成短路、漏电 等,甚至伤人事故。 4.2 安全控制措施 ① 严禁千斤顶过载,选用起重能力大于重物 重力1.5倍的螺旋千斤顶;检查千斤顶的外观,做重 力顶举试验,观察是否有异常情况;在千斤顶底部与 工字钢支架之间加枕木,防止千斤顶意外滑移;预估 好千斤顶的行程,其升高行程到达千斤顶套筒上的 警示标志红线时,应立即停止作业,以免千斤顶失 效。 ② 必须在支柱与球壳焊缝连接处以及支柱底 部设置专人观察焊缝与支柱,发现异常情况立即停 止作业;支柱与球壳连接处高15.4 m,属高处作业, 必须办理高处作业许可证,作业人员必须持有高处 作业证,并佩戴安全帽,系安全带,穿防滑鞋等,脚手 架搭建符合标准要求,防止高空坠落。 ③ 钢支架各连接部位必须满焊,保证支架结 构稳定。 ④ 在支柱与支架两侧加限位块,保证支柱在 顶推过程中不发生过大的偏移。 ⑤ 在支柱底座处加润滑油,防止支柱底座摩 擦力过大。 ⑥ 拉杆复位时,各拉杆应分步调节到位,使各 拉杆作用力均匀。 ⑦ 千斤顶顶推作业时,必须统一指挥,避免误 操作。 ⑧ 办理动火作业许可证,做好现场临时用电 安全监管,电工必须持证上岗。 5 建议 ① 科学合理地做好球罐充、放天然气的控制, 减少操作的频次,避免短时间内压力波动幅度过大, 减小内压力引起的球罐直径变化,降低对支柱的影 响。 ② 定期检测,发现支柱偏差超标,应及时按规 范要求进行调整,杜绝潜在隐患。 ③ 做好球罐基础、附近地质、水文等的监测, 消除地基沉降等因素对球罐支柱的不利影响。 参考文献: [1] 刘应平,张荣樵.一起球罐支柱开裂的分析处理和评 定[J].工业安全与防尘,1998(10):22—24. [2] 叶伟文,马新旭.在用球罐支柱垂直度偏差研究范围 [J].化工设备与管道,2015,52(1):41—46. Verticality Adjustment and Safety Control of Pillar of Large Natural Gas Spherical Tank LIU Fuqiang Abstract: The hazards of exceeding the verti— cality standard of the pillars of the spherical tank are introduced.The main procedures of adjusting the verti— cality of the pillars and the safety control measures it: the adjustment process are discussed. Key words: spherical tank pillar; verticality adjustment;safety control
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