一种LNG储罐装配式铝吊顶的制作方法

一种lng储罐装配式铝吊顶
技术领域
1.本发明属于金属结构工程领域，尤其是涉及一种lng储罐装配式铝吊顶。


背景技术：

2.大型lng储罐吊顶结构悬挂在内罐的正上方，用以支撑内罐顶部的绝热材料，以减少冷态储存介质与外界热源的热量传递，降低lng的蒸发率。吊顶最主要的功能是支撑保温材料，防止保温材料落入内罐中储存的液化天然气中。
3.目前，在已有的铝平板 环向加强筋 不锈钢带吊杆吊顶结构中，铝材和不锈钢材的需要量较大，因而吊顶结构总重量较大，且不锈钢或铝板拼焊受材料焊接变形量影响较大，吊顶凹凸不平，整体平面度难以保证；该吊顶结构施工较为困难，需要在密闭空间中动用大型吊装设备配合施工，对铝材及不锈钢材料进行焊接，这样会产生对人体和环境有害的气体，需要加强额外排风措施；该吊顶结构平焊结构的搭接拼焊多为单面角焊缝，对焊工技术要求较高，焊接质量不好且低温收缩后极容易出现焊缝开裂，使用中可能会发生吊顶掉板、垮塌事故隐患。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明创造旨在提出一种lng储罐装配式铝吊顶，以解决现有技术中存在的问题。本发明所述新型lng储罐装配式铝吊顶主要由铝型材框架、压型瓦楞铝板和吊杆组装而成。框架是由铝合金型材用连接件通过螺栓组装而成，然后将框架通过吊杆与低温储罐的拱顶梁连接，再在框架上铺设压型瓦楞铝板。用冷成型加工的波纹板，形状简洁，波度大，强度高，精度好，施工安装方便。装配后的瓦楞板铝吊顶，整体平整度好，总体重量更轻，能有效改善拱顶结构的受力状况，所有构件都在工厂制造并进行预组装，现场安装更方便快捷，缩短吊顶工期。经成本测算，采用装配式瓦楞板铝吊顶会比现场的平板焊接结构铝吊顶成本有一定程度的降低
5.为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
6.一种lng储罐装配式铝吊顶，包括框架梁，框架梁中心固定连接有中心圆连接板，吊杆设置在储罐穹顶与框架梁之间，框架梁上铺设压型瓦楞板，压型瓦楞板上方铺设保温材料。
7.在上述方案基础上，框架梁包括中心圈井字梁，中心圈井字梁周围呈放射状固定排列有多条主径向梁，每两条主径向梁之间的扇区由次径向梁i、次径向梁ii、多条环向梁连接；中心圆连接板固定在中心圈井字梁上。
8.在上述方案基础上，边缘封边板固定连接在各主径向梁次径向梁远离中心圈井字梁的一端。
9.在上述方案基础上，储罐穹顶和框架梁之间由多条吊杆连接，吊杆分为上吊杆和下吊杆两部分，上吊杆和下吊杆由正反旋调节螺栓相连接。
10.在上述方案基础上，压型瓦楞板上设有穿管套筒；穿管套筒包括筒体，筒体穿过压
型瓦楞板并通过设置在压型瓦楞板上表面的补强圈与压型瓦楞板连接，筒体外壁和补强圈交接处设有多个补强圈加强筋板。
11.在上述方案基础上，筒体穿过压型瓦楞板并通过设置在压型瓦楞板上表面的补强圈和设置在压型瓦楞板下方的加强板与压型瓦楞板连接。
12.相对于现有技术，本发明所述的一种新型lng储罐装配式式铝吊顶，相对于现有技术具有以下优势：
13.(a)铝材、不锈钢材及焊材使用量少，材料和安装费用低；
14.(b)吊顶安装过程环保程度高；
15.(c)吊顶平整度高，安全和性能有保证；
16.(d)装配式吊顶最复杂、难度最大、工作量最多的部分都在加工车间由先进的设备完成，留给施工现场的是最简单、最易操作、工作量最少的工序，不受施工现场的任何影响；施工现场吊顶组装间较短，甚至可以和外罐穹顶实现流水作业，节约工期时间。
附图说明
17.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1为框架梁结构图；
19.图2为压型瓦楞板结构图；
20.图3为压型瓦楞板重叠处铆接示意图；
21.图4为吊杆安装示意图；
22.图5为正反旋调节螺栓安装示意图；
23.图6为中心圆连接板及压型瓦楞板安装示意图；
24.图7为边缘封边板安装示意图：(1)边缘封边板安装示意；(2)边缘封边板焊接总成；
25.图8为穿管套筒结构图；
26.图9为穿管套筒安装示意图；
27.图10为各种连接件、紧固件示意图；
28.图11为框架梁拼接流程图；
29.图12为lng储罐装配式吊顶安装示意图；
30.图13为lng储罐装配式吊顶安装效果图。
31.图中：1、框架梁；11、中心圈井字梁；12、主径向梁；13、次径向梁i；14、次径向梁ii；15、环向梁2、中心圆连接板；3、吊杆；31、上吊杆；31、下吊杆；33、正反旋调节螺栓；4、压型瓦楞板；5、边缘封边板；6、穿管套筒；61、筒体；62、补强圈；63、补强圈加强筋板；64、加强板；7、穹顶。
具体实施方式
32.除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
33.下面结合实施例来详细说明本发明创造。
34.新型装配式铝吊顶主要由铝型材框架、压型瓦楞铝板和吊杆组装而成。框架是由铝合金型材用连接件通过螺栓组装而成，然后将框架通过吊杆与低温储罐的拱顶梁连接，再在框架上铺设压型瓦楞铝板。用冷成型加工的波纹板，形状简洁，波度大，强度高，精度好，施工安装方便。装配后的瓦楞板铝吊顶，整体平整度好，总体重量更轻，能有效改善拱顶结构的受力状况，所有构件都在工厂制造并进行预组装，现场安装更方便快捷，缩短吊顶工期。经成本测算，采用装配式瓦楞板铝吊顶会比现场的平板焊接结构铝吊顶成本有一定程度的降低。
35.lng低温储罐新型装配式铝吊顶结构有八个部分组成：框架梁1、压型瓦楞板4、吊杆3、中心圆连接板2、边缘封边板5、穿管套筒6、连接件和紧固件。
36.1)框架梁1：为t型结构，材质为铝合金。框架梁1分为主径向梁12、次径向梁i13、次径向梁ii 14、环向梁15和中心圈井字梁11，整个吊顶由相同的n个扇区和中心圈两部分组成。通常每个扇区包括两根主径向梁12(与其他扇区共用)，一根次径向梁i13两根次径向梁ii 14，上述主次径向梁间由环向梁15连接；中心圈部分是由中心圈井字梁11组成；从而共同组成吊顶的受力骨架。框架梁1的主次径向梁和环向梁15连接处以及中心圈井字梁11间分别设有铰接节点，通过连接件由螺栓机械连接。框架梁的材料牌号为6082-t6。
37.2)压型瓦楞板4：与框架梁1通过铆钉机械连接，压型瓦楞板4上表面铺设保温材料，保温材料的自重载荷通过压型瓦楞板4均匀传递到框架梁1上。压型瓦楞板4是支撑保温材料的压型铝合金板，两两搭接后铆接在一起，并通过铆钉固定在框架梁1上。压型瓦楞板4的材料牌号为5083-o，δ＝1.2mm铝板压制。
38.3)吊杆3：采用s30408的圆棒；连接在储罐的穹顶7与框架梁1之间，分上下两段；上吊杆31的上端铰接在穹顶7钢结构的连接件上，下吊杆32的下端铰接于吊顶框架梁上，上述上下吊杆由带螺纹的正反旋调节螺栓33连接，该正反旋调节螺栓33在安装过程中可调整吊顶的整体平整度。
39.4)中心圆连接板2：主要用于中心圈与扇区部分的连接，是两个区域的过渡部分，通过铆钉机械锚固于中心井字梁11和扇区主次径向梁端。连接板材料牌号为5083-o。
40.5)边缘封边板5：主要用于吊顶与内罐顶部加强圈间的密封，同时对吊顶边缘起加强作用；通过铆钉机械锚固于扇区各主次径向梁端。封边板材料牌号为5083-o。
41.6)穿管套筒6：主要用于穿过吊顶的管道、通道预留的套筒，由筒体61、补强圈62、补强圈加强筋板63、及相关连接件(人孔、通气孔等)组成；套筒在生产车间加工制作完成，在施工现场通过铆钉机械连接于压型瓦楞板4或加强板64上。套筒材料牌号为5083-o。
42.7)连接件、紧固件：主要用于吊杆与外罐拱顶或吊顶梁间、中心圈井字梁、径梁环向梁间、压型瓦楞板间、压型瓦楞板与框架梁或加强板间的连接。材料牌号为s30408。
43.新型装配式铝吊顶特点：
44.一)、结构体系：
45.1)较合理的受力体系——框架结构(径、环向梁组成框架，压型瓦楞板固定于框架梁上，吊杆将框架梁与外罐拱顶梁连接)，即板梁吊杆；根据受力分析和构造要求确定各构件材质、截面尺寸、材料厚度等，使各构件在充分发挥各自性能的前提下，又使构件的选用更经济合理，为实现吊顶的轻量化打下了基础。
46.2)新型装配式吊顶的框架结构替代原平板和加强圈的组合结构，可充分利用梁的
抗弯、抗剪强度，提高了材料利用率，同时保证了设计安全系数。
47.3)新型装配式吊顶采用压型瓦楞铝板代替原平板结构，充分利用了瓦楞板的“几”字形强边方向的抗弯刚度好，抗弯受力好的特点，在提高吊顶承载力的同时，也大大的减小了板材的厚度；瓦楞板的“几”字形有利于在吊顶径向方向的温差伸缩，保证吊顶的整体稳定性。
48.压型瓦楞铝板的厚度通选用δ＝1.2mm(小直径储罐可选用更薄铝板)，替代传统的加强平板(δ≥5mm)，可节省吊顶板材约1/2，有效降低了外罐拱顶钢结构的载荷，提高了储罐的安全性，同时利于拱顶的气顶升。
49.4)吊杆采用s30408的不锈钢圆棒，与传统的钢带吊杆相比，其各个方向的受力更均匀，也更安全，更适应于吊顶的低温收缩。
50.5)吊顶的上下段吊杆采用正反旋调节螺栓进行连接，可有效控制施工过程中吊顶的水平度，便于吊顶的整体平整度控制。
51.6)新型装配式吊顶在施工现场采用螺栓和铆钉机械连接。框架梁间通过连接板由螺栓连接；压型瓦楞铝板通过铆钉固定在框架梁上或搭接后通过铆钉固定。
52.7)整体吊顶通过有限元计算软件计算分析，同时关键构件、连接节点由专业的第三方检测试验中心进行检测并出具检测报告，以保证吊顶的安全性、可靠性、适用性。
53.8)装配式吊顶平整度易控制。吊顶构件是生产车间精准加工制作，现场机械连接组装，通过可调节吊杆连接于外罐拱顶梁，吊顶整体平整度易控制。
54.9)装配式吊顶的安全性。装配式吊顶所有的螺栓安装就位后螺栓螺母需点焊锁死，防止配件松动失效脱落；压型瓦楞铝板是由铆钉固定在框架梁上，不会因铆钉的失效使瓦板脱落，失效的铆钉也会留在吊顶面上不会落入储罐内，不会形成安全生产事故，也不会有该安全隐患。
55.二)、吊顶设计：
56.1)根据吊顶设计条件进行初步的方案设计(含径环向梁的布置、径环向梁的截面尺寸、中心井字梁的布置及截面尺寸、压型瓦楞铝板的布置、吊杆的布置等)。
57.2)依据吊顶设计条件中的载荷条件，对吊顶方案设计进行有限元计算分析，确定方案的可行性，吊顶方案可行后对相关的连接节点，附件等进行受力和变形分析，确保吊顶的所有构件满足载荷的受力要求。
58.3)吊顶计算通过后，将吊杆顶部的载荷及吊点位置反提给外罐拱顶梁的结构设计，做为复核拱顶梁的设计条件。
59.4)依据有限元计算分析的结果，对吊顶进行准确的3d建模，做结构的详细设计，并自动形成2d的施工图和加工图；保证吊顶各构件尺寸、定位间距等符合设计图纸及加工工艺，同时满足拼装要求。
60.构件详细设计主要包括：径环向梁尺寸、螺孔尺寸及位置，压型瓦楞板切割角度、尺寸及开孔尺寸、开孔位置，吊杆、防旋杆的尺寸和丝牙加工，连接板(梁间、吊杆连接板)加工、中心环板加工、边缘封边板加工、玻璃丝布挡墙固定板及加持板加工、穿吊顶管道套筒(施工现场在吊顶上开孔)的加工等。
61.5)有限元计算分析是以第三强度理论为基础，主要采用《钢结构设计标准》(gb50017-2017)和《铝合金结构设计规范》(gb50429-2007)；分别考虑了建造工况、正常操
作工况及地震工况三种工况，计算结果取其中最不利工况。
62.6)装配式铝吊顶厂家除了对吊顶进行设计外，还可对吊顶和外罐拱顶结构进行联合受力计算分析并提供相关计算数据。
63.三)、加工制造：
64.1)压型瓦楞铝板是通过专业的滚压设备，逐步滚压而成，并非一次性冲压，保证了瓦板弯折部分的铝板不会因冲压出现过度强化进入断裂阶段；采用滚压成型技术可以保证瓦板弯折部分的铝板停留在屈服阶段，符合设计假定条件；瓦板在成型过程中会增加保护薄膜同时滚压，使最终的成型瓦板面层有保护膜，防止瓦板面层被划伤。
65.2)新型装配式吊顶在生产车间有“单扇区预组装”工序。吊顶正式生产加工前，会依据设计图纸先加工完成其中一个扇区，再将该扇区进行预组装，实现自检，以提前发现问题、解决问题，保证施工现场的顺利安装；
66.在生产加工过程中，业主单位可依据合同进行过程见证检验，出厂前根据需要进行产品验收。
67.3)新型装配式吊顶合格成品按图纸进行编号、包装，在基地中心仓储区分类、分区存放(框架梁、压型瓦楞板、吊杆、连接板、封边板、穿管套筒、连接件和紧固件)；装车运输时，分别按未拼装的各构件分类装运，避免超宽超长限制；吊杆构件在运输过程中，应固定牢固，保证运输过程中产品不受损，吊顶所有构件运至现场后再进行拼装。
68.四)、施工安装：
69.1)新型装配式吊顶在现场施工时，先按照图纸进行定位放线，再将运至现场并验收合格的吊顶构件按照图纸的编号进行拼装；属模块化组装，无需焊接工作，便于吊顶质量控制和施工现场管理。
70.2)现场拼装顺序：吊顶安装顺序如下图示意；吊顶上段吊杆先安装于外罐拱顶梁的连接板上，并随外罐拱顶的安装就位而就位。
71.3)吊顶现场施工时，通常外罐拱顶已施工完毕形成了密闭的施工空间。装配式吊顶主要通过连接件由螺栓将径环向梁连接组成框架受力体系，安装就位的连接螺栓螺母需点焊锁死；压型瓦楞铝板、中心环板、套筒、加强板、密封板的固定和连接均是由铆钉铆接。装配式吊顶施工过程中不需焊接，可减少大量的专业焊工技师，不会因焊接产生的大量有害气体，而伤害施工人员的身体健康，同时还可节约专业人工费和通风措施费。
72.4)由于瓦楞板施工完成后，搭接缝等位置没有采用铝箔胶带粘贴密封，外罐拱顶施工过程中应做好罐顶通风口等预留套筒的防雨水工作，避免雨水由罐顶通风管口和吊顶缝隙进入储罐导致施工中的保温材料淋水。
73.5)铝箔胶带应满足低温工况使用条件，保温棉施工前爆冷材料施工单位应对吊顶所有缝隙进行检查验收，确保全部粘贴完好；避免储罐投用后保温棉棉屑通过瓦楞板缝隙掉入罐内lng液体中造成lng高压泵进口滤网经常性停泵检修清理。
74.本发明与现有技术工艺参数对比如下表：
75.lng低温储罐20万m3装配式吊顶与平板焊接方案对比
[0076][0077]
备注：
[0078]
1、上表相关数据依据某20万m3储罐项目，分别对装配式吊顶与平板焊接铝吊顶结构方案进行对比；工程量统计内容包含：铝平板、铝板劲板、吊杆、边缘封边板、加强圈、穿管管筒、防旋结构、玻璃布加持板。
[0079]
2、产品价格说明：装配式费用包含了材料费、材料损耗、加工费、技术专利等费用。
[0080]
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。