俄標大型立式圓形卷制儲罐罐體安裝工藝

龐學龍

中國石油天然氣第七建設有限公司，山東青島 266300

目前國內大型儲罐安裝主要有“倒裝法”和“正裝法”，兩種方法都是罐體分片到貨、現場預制及焊接。同時，儲罐安裝過程中，主要的工作量集中在焊接工序上，焊接工作量大。但哈薩克斯坦PKOP 煉油廠采用的是俄羅斯標準和工藝技術，俄標立式圓形鋼制儲罐的罐底板、罐壁板、罐頂是在制造廠深度預制，罐底板和罐壁板分段預制后卷制成筒運輸，罐頂板分片打包運輸，運輸到達現場后將罐底板和罐壁板依次展開進行安裝。因此常規“倒裝法”和“正裝法”工藝無法滿足俄標立式圓形卷制儲罐的安裝要求。

1 工程概況

以哈薩克斯坦PKOP 奇姆肯特煉油廠現代化改造工程蒸汽冷凝水裝置一臺1 萬m3除鹽水罐安裝為例，闡述該工藝的實施過程。

除鹽水罐是蒸汽冷凝水裝置中最大的立式圓形鋼制儲罐，罐體直徑31.5 m，高度14.6 m，材質為C255，儲存介質為除鹽水，設計溫度70 ℃，操作溫度36 ℃，保溫材料為厚度為90 mm 礦棉板。

除鹽水罐罐底邊緣板共分14 片到貨，中幅板和罐壁板卷制在截面為三角形的鋼支架外側，中幅板共分2 卷臥式到貨（見圖1），罐壁板共分5 卷臥式到貨（見圖2）；罐頂板整體預制共分36 片到貨（見圖3）；爬梯等其他附件預制成整體到貨。

除鹽水罐安裝難點主要體現在罐底中幅板和罐壁板展開時內應力的有效釋放以及罐壁板卷筒無吊點的翻轉工藝上。

通過總結國內施工經驗并結合俄標大型立式圓形卷制儲罐安裝施工特點，研制了卷制罐底中幅板、罐壁板展開技術，卷制罐壁板翻轉技術以及防變形技術，有效解決了施工中存在的難題。

圖1 罐底中幅板 （卷筒）

圖2 罐壁板 （卷筒）

圖3 罐頂板

2 工藝原理

2.1 工裝制作

為實施罐壁板卷筒從臥式到立式翻轉和安全展開，需現場制作罐壁板卷筒翻轉和罐壁板展開一體工裝（以下簡稱一體工裝），一體工裝分上下兩部分，使用時穿入卷筒內部。該工裝由無縫鋼管、鋼板以及型鋼焊接而成，裝置包括底部旋轉部件、中間連接件、上部支撐件與吊點以及配置的一些增加強度的剛性連接件。其結構形式見圖4。

圖4 罐壁板卷筒翻轉和展開一體工裝

2.2 罐底邊緣板安裝

（1） 罐底邊緣板采用25 t 汽車吊進行鋪設，鋪設前進行罐底放線。

（2） 以儲罐基礎中心和四個方位標記為基準，畫出十字中心線和罐底邊緣板安裝線，邊緣板的外弧半徑按設計半徑放大0.1%進行確定。

（3） 罐底邊緣板鋪設前，先按圖紙要求及標準規定在底板下涂刷環氧煤瀝青防腐涂料，每塊板的邊緣50 mm 范圍內不予涂刷。

（4） 罐底邊緣板鋪設時，應從0°方位開始，向兩邊進行定位鋪設，以確保鋪板位置的準確。

（5） 罐底對接接頭采用手工電弧焊，對接接頭間隙保持7 mm±1 mm。墊板應與對接的兩塊底板貼緊，其間隙不得大于1 mm，墊板應長出邊緣板50 mm。

（6） 罐底邊緣板的對接接頭焊縫應完全焊透，表面應平整。

2.3 罐底中幅板安裝

（1） 罐底中幅板整體分2 個卷筒到貨，中幅板安裝采用履帶吊配合手拉葫蘆進行鋪設，鋪設前按照圖紙要求進行2 塊中幅板位置放線。

（2） 罐底中幅板卷筒展開過程中，按圖紙要求及標準規定在罐底板下涂刷環氧煤瀝青防腐涂料，罐底對接接頭采用手工電弧焊，對接接頭間隙保持7 mm±1 mm。

（3） 罐底中幅板鋪設時，從罐體中間位置開始鋪設并依次展開，以確保鋪板位置的準確。

2.3.1 中幅板展開方法

（1） 采用50 t 履帶吊將中幅板卷筒吊裝到儲罐基礎上，并調整好安裝位置，放置到基礎上。

（2） 在壁板合攏端的兩側焊接吊點，并用5 t手拉葫蘆系掛吊點并預緊（中幅板臨時固定，防止切開連接板后中幅板整體散開而發生安全事故），將中幅板臨時固定（見圖5），用磨光機切開固定的連接板。

（3） 固定連接板切開后，緩慢放手拉葫蘆，中幅板逐漸展開，當中幅板打開60°左右時，在中幅板卷筒內部焊接臨時固定吊點并用3 t 手拉葫蘆預緊（防止中幅板整體散開而發生安全事故），在中幅板卷筒外部焊接臨時吊點，并用鋼絲繩、手拉葫蘆設置卷筒旋轉牽引機構。中幅板臨時固定和卷筒旋轉牽引機構設置見圖6，圖7 為其現場實施照片。

圖5 中幅板卷筒臨時固定

圖6 中幅板卷筒臨時固定和旋轉牽引機構設置

圖7 中幅板卷筒臨時固定和旋轉牽引機構設置現場

（4） 中幅板卷筒展開的臨時固定和卷筒旋轉牽引機構設置完畢后，臨時固定系統和卷筒旋轉牽引系統相互配合將中幅板卷筒逐漸展開。

（5） 展開過程中，不斷交替更換內部臨時固定點和卷筒旋轉牽引點，并在展開過程中在中幅板外側（即罐底中幅板底部） 涂刷環氧煤瀝青防腐涂料。

（6） 牽引中幅板展開過程和防腐過程交替進行，并臨時固定壁板邊緣，采用此方法將一卷罐底中幅板全部展開。

（7） 按照第一卷罐底中幅板展開方法進行第二卷中幅板展開。

（8） 將中幅板卷筒內部三角形鋼支架吊離。

2.3.2 罐底中幅板調形

罐底中幅板邊緣和中部采用重物壓載方法進行調形，罐底中幅板連接處利用16#槽鋼采取間斷焊接形式固定并進行調縫，與邊緣板不焊接。

2.3.3 罐底中幅板焊接

（1） 中幅板的焊接原則：由中心向兩側進行施焊。焊工要均勻分布，根部焊道采用分段退焊或跳焊法進行焊接。

（2） 在焊接搭接接頭短焊縫時，要將長焊縫的定位焊打開，用定位板固定。

（3） 當焊接到距收縮縫300 mm 范圍內的中幅板焊接接頭時，需要等中幅板與弓形邊緣板組對后再焊接。

（4） 罐底大角縫在壁板展開和縱向焊縫焊完后施焊。先焊內側，后焊外側，焊工對稱均布，沿同一方向施焊，施焊時采用分段退焊法。

2.4 罐壁板安裝

（1） 罐壁板組裝前應對預制的5 個卷制罐壁板進行復驗，并確認安裝先后順序，確認無誤后方可進行安裝。

（2） 壁板安裝前按照基準圓劃出組裝圓周線，并沿組裝圓布置壁板組裝擋板（見圖8）。組裝擋板沿組裝圓兩側布置。同側組裝擋板間隔距離為500 mm。內側的組裝擋板要沿著組裝圈布置，外側的組裝擋板要與組裝圓留出10 ～20 mm 的組裝間隙，以便嵌入銷子。

圖8 罐壁板外側組裝擋板

（3） 根據罐壁板安裝說明書，在圓周上劃出第一卷壁板的安裝位置和其他四卷壁板的安裝位置。

2.4.1 罐壁板展開

（1） 安裝工裝。首先確定5 個罐壁板卷制筒體的安裝順序，在橫臥在地面上的罐壁板卷筒內穿入一體工裝，再將裝置的上、下兩部分的法蘭用螺栓連接牢固，安裝過程中應保證一體工裝的底部旋轉托板與罐壁板圓周的底部緊密接觸。卷制罐壁板端部結構形式見圖9。

圖9 卷制罐壁板端部結構形式

（2） 吊裝準備。罐壁板卷筒翻轉采用50 t 履帶吊做主吊，50 t 汽車吊為輔吊，兩臺吊車配合將罐壁板卷筒翻轉直立，主吊點吊裝卷筒翻轉和罐壁板展開一體裝置的頂部四個吊點位置（見圖10），輔吊點采用捆綁底部方法準備吊裝。

圖10 主吊點設置

（3） 罐壁板卷筒臨時固定。罐壁板卷筒翻轉前，在卷筒兩側采用手拉葫蘆進行環繞捆綁并預緊，罐壁板卷筒頂部卷制的每圈壁板之間每隔1 m用手工電弧焊進行點焊固定，防止壁板在整體展開過程中松散而造成安全事故。

（4） 罐壁板卷筒展開前準備。罐壁板卷筒翻轉直立后吊裝至安裝位置，首先將罐壁板卷筒連接板切割斷開，將捆綁的手拉葫蘆緩慢松開（見圖11），利用高空吊籃將壁板頂部焊接點沿著壁板展開位置切割開一處，切割完畢后將上、下手拉葫蘆拆除。

圖11 連接板切割后手拉葫蘆松開

（5） 罐壁板卷筒展開前防變形工裝安裝。壁板展開1 m 左右后安裝壁板防變形工裝，防變形工裝采用型鋼制作，型鋼與壁板雙面花焊連接，型鋼底板與罐底板連接，防變形工裝與罐壁板焊接完畢后，采用鋼絲繩將防變形頂部兩側工裝封固，防止罐壁板折斷。

（6） 罐壁板卷筒展開。防變形工裝固定后，在卷筒翻轉和罐壁板展開一體裝置底板的旋轉托板上焊接底部固定擋板（見圖12）。采用在罐底板上焊接固定點并周向設置手拉葫蘆，多臺手拉葫蘆配合將罐壁板卷筒逐漸展開的方法，展開過程中底部固定擋板也沿著周線隨之進行固定焊接。當展開到壁板頂部臨時固定點時，利用高空吊籃將臨時固定點切割開，通過多次調整罐底板手拉葫蘆位置和切割上部臨時固定點的方式，最后將卷制的罐壁板全部展開。展開過程中吊裝卷筒的履帶吊車沿著基礎外側隨壁板展開方向移動，罐壁板卷筒在展開過程中，罐壁板底板采用內部擋板和銷子進行調整和固定。罐壁板卷筒展開內外側見圖13。

圖12 旋轉托板上焊接底部固定擋板

圖13 罐壁板（卷筒） 展開內外側

（7） 罐壁板展開后防變形工裝安裝。罐壁板全卷卷筒全部展開后，在罐壁板的末端安裝壁板防變形工裝，防變形工裝采用型鋼制作，型鋼與壁板雙面花焊連接，型鋼底板與罐底板連接，防變形工裝與罐壁板焊接完畢后，采用鋼絲繩將防變形工裝封固，防止罐壁板折斷。

（8） 臨時固定。一卷罐壁板展開的防變形工裝安裝完畢后，在罐壁板兩側設置封固纜繩，封固纜繩采用鋼絲繩和手拉葫蘆配合使用。

（9） 其他罐壁板卷筒依次展開。按照第一卷罐壁板的展開方法，對其他四卷罐壁板依次進行展開，展開過程中注意罐壁板安裝的先后順序及安裝位置，避免安裝錯誤，罐壁板卷筒展開后若要整體移動位置其難度非常大，且風險高并難以保證質量。

2.4.2 罐壁板合攏

（1） 搭設臨時腳手架平臺。罐壁板卷筒全部展開后，進行每張罐壁板的合攏，共五道縱向縫合攏，合攏前在每道縱向縫的罐內、外兩側搭設腳手架臨時組對平臺。

（2） 設置牽引點。罐壁板因卷制到貨，展開后壁板合攏處有向內或向外彎曲，需在合攏過程中進行調整，在罐壁板內側焊接吊耳作為牽引點，外側采用重物設置牽引點，設置時利用鋼絲繩配合手拉葫蘆按照壁板的彎曲方向進行設置，每側可設置多個牽引點。

（3） 罐壁板合攏。罐壁板合攏必須沿同一方向依次合攏，合攏采用手拉葫蘆、組對卡具等工具配合兩側牽引點進行，罐壁板合攏從底部至上部依次進行。

2.4.3 罐壁板調形

（1） 調形措施。罐壁板組裝完成后，先調整橢圓度，再調整上口水平度，最后調整垂直度。橢圓度用組裝擋板、加減絲、銷子等進行調整，水平度用銷子或千斤頂調整，垂直度用加減絲等工具進行調整。

（2） 罐壁板底部調形。整圈壁板合攏后，用帶加減絲的支撐管等工裝調整罐壁垂直度、橢圓度、上口水平度等，在每張罐壁板的內側設置三根支撐管。利用底部罐壁板內外兩側的擋板配合銷子進行罐壁橢圓度調整，利用帶加減絲的支撐件進行罐壁垂直度和上口水平度的調整。支撐管、組裝擋板安裝形式見圖14。

圖14 支撐管、組裝擋板安裝形式

（3） 罐壁板調形。罐壁板調形主要包括罐壁合攏處調形和罐壁凸凹不平調形，罐壁合攏處主要采用臨時制作的弧板配合千斤頂進行調形，罐壁不平處主要采用火焰加錘擊方法進行調形。

（4） 罐壁板上部調形。罐壁板上部主要調整上口的橢圓度，橢圓度主要采用上口的包邊角鋼進行調整，包邊角鋼按照壁板的曲率預制，其半徑偏差為±13 mm。

2.4.4 罐壁板焊接

罐壁與罐壁對接焊縫焊接順序為先縱向、后環向。壁板焊接時，采取單面焊雙面成型，在施焊前要清焊根。焊接時，焊工要均勻分布，并沿同一方向施焊。

2.4.5 測量與檢查

罐壁板調形及組裝完畢后，應及時對罐壁橢圓度、水平度、垂直度等按照規范要求的指標及方法進行測量與檢查，縱焊縫的變形用1 m 長的弧形樣板檢查，變形不應大于10 mm；罐壁板局部凹凸變形采用2 m 的弧形樣板檢查，局部凹凸變形不應大于13 mm。

2.5 罐頂安裝

（1） 罐頂安裝采用中心柱法進行安裝。

（2） 在包邊角鋼和臨時支架上劃出每塊拱頂板的位置線，并焊上組裝擋板，拱頂組裝時先在軸線對稱位置上采用50 t 汽車吊組裝四塊罐頂板，調整定位后再逆時針同時安裝其他罐頂板，罐頂板搭接寬度要求符合設計要求，搭設寬度允許偏差為± 5 mm。

（3） 待罐頂板徑向焊縫和環向焊縫全部焊接完畢后，拆除臨時中心柱支架。

（4） 罐頂焊接應采用隔縫對稱施焊法，由中心向外分段退焊；對于頂板與包邊角鋼的焊接，焊工要均勻分布，并沿同一方向分段退焊。

3 結束語

本工藝將經現場多次設計整改完善的罐壁板卷筒翻轉技術和罐壁板展開一體裝置在罐壁板展開中的應用技術應用到“正裝法”儲罐施工中，降低了施工成本，方法安全、可靠，提高了工作效率，該卷制儲罐安裝工藝技術先進，工藝合理，管理高效，值得借鑒推廣。