淺談大型鋼網(wǎng)殼儲罐現(xiàn)場施工

李杰 梁爽 魏方平

摘 要：石油化工行業(yè)是我國重要的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟(jì)的快速增長發(fā)揮著重要的作用。石油化工行業(yè)中，鋼儲罐是常見的工藝裝置，儲罐的安全直接關(guān)系到生產(chǎn)安全，需要我們引起高度的重視。本文將重點圍繞儲罐的施工相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，希望能夠?qū)ψx者提供一下借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：鋼網(wǎng)殼;儲罐;安裝

1 前言

當(dāng)前，我國石化行業(yè)在快速發(fā)展，石化儲罐的容積也在快速擴(kuò)大。在施工過程中，隨著儲罐容積的增加，施工難度也在增大。如果儲罐的直徑超過了30米，就需要使用穹頂網(wǎng)殼式的頂蓋，其施工工藝更為復(fù)雜，本文將進(jìn)行分析。

2 儲罐施工對環(huán)境保護(hù)的要求

鋼儲罐的地基深，有可能會對地下水源造成影響。如果是靠近河流或者水源地附近，更要注意其對水源的污染。因此，儲罐在進(jìn)行地基施工時，要注意防滲處理。實際施工中，根據(jù)土壤的性質(zhì)，選擇壓實系數(shù)為0.97，土層厚度在500mm的黏土層。對于凍土和耕種土、膨脹土等要杜絕使用。除此之外，土壤中的有機(jī)雜質(zhì)也有相關(guān)要求，必須要大于土料的5%。有些時候，會有人提出將黏土替換成粗砂，這也是由粗砂取料廣泛的特點決定，加之壓實相對簡單，在施工中使用廣泛。但是，粗砂容易出現(xiàn)泄漏的問題，一旦粗砂出現(xiàn)泄漏，必定會對環(huán)境造成很大的影響。因此，在實際的施工過程中，會將粗砂鋪設(shè)完畢后，要在其上面加敷設(shè)600g/m2的工布，在其上面加敷設(shè)土工膜，并在施工最后鋪設(shè)長絲坊土工布，以達(dá)到替代黏土的作用，并能夠有效防止?jié)B漏。

3 儲罐荷載計算

常見的環(huán)墻荷載有水平荷載和垂直荷載，此外，在施工中的溫度影響出現(xiàn)的變形、施工材料的縮變造成的裂縫等，都會對環(huán)墻造成不同程度的影響。

1）垂直荷載。罐體保溫重以及自身。儲罐的管壁底部將荷載傳輸給環(huán)墻頂端的線。

2）水平荷載。當(dāng)儲罐在充滿介質(zhì)的時候，會對罐體環(huán)墻產(chǎn)生側(cè)壓力，其原因是由于土體對環(huán)墻造成的，可以通過主動土壓力進(jìn)行計算。而針對被動土的壓力計算就要按照被動土的計算公式進(jìn)行。一般時候，在進(jìn)行公式的計算過程中，所選用的數(shù)值要比進(jìn)行被動土的計算數(shù)值要提高很大比例。因此，在進(jìn)行環(huán)墻設(shè)計的時候，這個數(shù)值是不作為參考的。根據(jù)有關(guān)資料我們了解到，當(dāng)土在主動壓力的作用下，會產(chǎn)生位移等現(xiàn)象，而且儲罐在實際的使用過程中，環(huán)墻所產(chǎn)生的形變并不是主動壓力造成的，因此，我們能夠得出，環(huán)墻主動壓力和變形的特征具有相同性，通常我們所使用的主動土壓力的計算在實際的施工過程中，其計算值會比實際的數(shù)值要低，因此，在工程使用中，會對工程安全產(chǎn)生一定程度影響。

4 鋼網(wǎng)殼頂?shù)陌惭b

1）網(wǎng)殼組裝。本文以某儲罐施工為例進(jìn)行論述。該項目儲罐是三角形承插式網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，其頂部網(wǎng)殼是由角鋼搭建成。網(wǎng)殼采取零件預(yù)制成型，并在現(xiàn)場進(jìn)行組裝。部件到場后，根據(jù)部件的編號，分門別類擺放整齊，等待組裝施工。當(dāng)儲罐的頂部的圈壁板和邊環(huán)梁組裝完畢之后，即可進(jìn)行網(wǎng)殼的安裝。首先，要將邊緣的壁板焊接牢固，防止網(wǎng)殼受到自重的影響會造成罐體的垂直度出現(xiàn)差異。以腳手架作為安裝載體按照由外向內(nèi)的順序進(jìn)行組裝施工。當(dāng)最后的桿件組裝完畢后，將其與邊環(huán)和邊緣支座進(jìn)行焊接，就全部完成了網(wǎng)殼的組裝工作。網(wǎng)殼的組裝施工時間短，使用設(shè)備簡單，不需要大型的吊車，而且施工中焊接工作少，進(jìn)而大大提高了施工進(jìn)度。而且外觀美觀，線條流暢，沒有焊縫等缺陷。相比于傳統(tǒng)的原板肋式頂殼結(jié)構(gòu)，還大大降低了鋼材的使用量，值得我們推廣。

2）蒙皮組裝焊接。針對蒙皮板的選材，建議使用開平板。因為鋼板自身的弧度，鋼板在施工現(xiàn)場要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，盡量控制焊縫的數(shù)量。板材搭接的尺寸為25mm，并將低位板搭接到高位板上面，焊縫要從鋼板的外側(cè)焊接，并保持連續(xù)性。其中，蒙皮和網(wǎng)殼要保持間距，不能進(jìn)行焊接操作。蒙皮和邊緣外側(cè)要連續(xù)焊接，先短縫，后長縫，由拱頂邊緣向中心施焊減小焊接變形。

5 儲罐壁板組焊

1）罐壁板是儲罐的重要部分，厚度對儲罐重量產(chǎn)生重要影響。儲罐總重量的80%以上都是罐壁鋼板。因此，罐壁是罐體經(jīng)濟(jì)性的重要評價標(biāo)準(zhǔn)。為了降低罐體的造價，對罐壁的組裝通常采取現(xiàn)場組裝的方式。相關(guān)材料要符合質(zhì)量要求，并開具質(zhì)量合格相關(guān)證明材料，板材的表面要光滑、不能出現(xiàn)氣孔、裂痕、折疊、夾渣以及分層等相關(guān)的缺陷。下料時，要在相關(guān)的位置用記號筆做好相關(guān)的標(biāo)記，方便后期的檢查。進(jìn)場時，每個鋼板都必須要經(jīng)過嚴(yán)格的檢查，確認(rèn)質(zhì)量合格后才能使用。切割作業(yè)以及焊縫的處理要選擇機(jī)械加工以及火焰切割的方式，并在下料完畢后，清理干凈施工現(xiàn)場，特別是熔渣要及時處理。罐壁板的寬度要控制在500mm-1000mm之間。在卷板機(jī)上操作之前，要檢查板子的弧度，確保縫隙在4mm以內(nèi)。垂直方向的縫隙控制在2mm以內(nèi)。卷制完畢后要確保卷板的光滑整潔，不能有壓痕等缺陷存在。組裝之前要對尺寸進(jìn)行校核，無誤后才可進(jìn)行組裝作業(yè)。罐壁壁板組裝通常采用對接工藝，在焊接完成第一圈后，要將偏差控制在一定范圍。

2）罐壁板的安裝采用倒裝法。倒裝組裝常見的設(shè)備是電動葫蘆，它能夠有效降低操作人員的體力，提高作業(yè)效率，也降低了人力成本。在組裝過程中，可以采取分段組裝的方式。脹圈用龍門板固定使其與罐壁板貼緊，保證電葫蘆受力均勻，并檢查焊道和焊肉是否均勻飽滿，提升作業(yè)前，將電葫蘆收緊，因電葫蘆具有自鎖性，不會因為停電等因素的影響，也具有一定的安全保障。

3）焊接順序的選擇。焊接順序的優(yōu)化，也能夠保證焊接質(zhì)量，提高焊接是效率。通常從上至下分段退焊的方式，防止焊接變形，采取分段焊接，對稱焊接的方式。保障儲罐的表面內(nèi)壁平滑，沒有毛刺等缺陷。焊縫應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，表面不允許裂紋、氣孔、夾渣、弧坑等缺。

6 儲罐底板組裝

1）儲罐的底板與基礎(chǔ)緊密的連接。如果罐底和基礎(chǔ)連接過緊，會給日后的維修工作帶來很大的困難。因此，罐底板的質(zhì)量好壞會對儲罐的使用壽命起到至關(guān)重要的影響。焊接中焊接的優(yōu)劣也在一定程度上決定了儲罐的質(zhì)量。保證罐底板在符合力學(xué)要求的前提下，怎樣降低焊接的難度，是我們要重點考慮的問題。大型儲罐一般會采取弓形邊緣板的條形排版形式。這種方式能夠很大程度上降低罐底板的厚度，降低了鋼材的使用，降低了成本。罐體的自重會由罐壁作用到罐底板的外圈，而對中幅板的作用卻很小。因此，我們能夠?qū)⑦吘壖雍竦姆绞綄崿F(xiàn)罐的強(qiáng)度要求。因此，在底層壁板和底板焊接的同時，焊縫要進(jìn)行嚴(yán)格控制。

2）焊接變形的控制。在焊縫的焊接作業(yè)過程中，會有大量的熱應(yīng)力出現(xiàn)，造成焊縫之間熱應(yīng)力的不斷累積，出現(xiàn)變形的折疊現(xiàn)象，進(jìn)而使得焊縫變形的加劇，給焊接作業(yè)帶來很大的難度。因此，我們要對焊接能量有效控制，采取兩頭焊接的方式，隨著焊接應(yīng)力的不斷擴(kuò)散，焊接形變得到了很好的控制，焊接完畢后，對邊緣板進(jìn)行無損檢測，合格后才可以使用。

7 結(jié)束語

總之，石油化工行業(yè)的發(fā)展飛速，伴隨著大型儲罐的出現(xiàn)和推廣應(yīng)用，大型儲罐在工程的使用中越來越普遍。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)更是作為一種新興技術(shù)，在大型儲罐的施工中普遍應(yīng)用，并取得了很好的效果。值得我們總結(jié)經(jīng)驗并不斷完善該項技術(shù)，進(jìn)而使該技術(shù)得到更大范圍的推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]中國石油天然氣集團(tuán)公司：GB50128-2014《立式圓筒形鋼制焊接儲罐施工及驗收規(guī)范》

[2]中國石油化工總公司：SH/T3530-2011《石油化工立式圓筒鋼制儲罐施工工藝標(biāo)準(zhǔn)》