大型雙盤浮頂油罐壁板工廠預制工法

摘要：從施工實際出法，分析大型儲罐底圈壁板接管加強板焊接變形的特征，從焊接工藝、剛性固定工藝等方面提出了預防焊接變形的措施。

關鍵詞：大型儲罐;開口接管;焊接變形;加固

0.??? 前言

近些年，由于我國的快速發展，對石油等資源需求不斷加大，石油的戰略儲備日漸重要，國家戰略石油儲備庫的建設迫在眉睫，大型或超大型石油儲罐得到了較為廣泛的應用。石油儲罐的單罐容積往往很大，產品質量要求也是非常高。尤其是大型石油儲罐的壁板都在制造廠內預制加工，在制造廠內滾弧、開孔、裝配并焊接接管、焊后消除應力熱處理。那么怎樣保證焊接接管壁板在消應熱處理后的各項尺寸公差符合標準要求，就是在制造廠內預制的重點和難點。本工法即重點介紹焊接及熱處理過程中的質量控制。

1.??? 特點

1.1? 焊接、熱處理過程中采用剛性固定，就能較好控制焊接、熱處理過程中壁板的彎曲度及直線度變形。

1.2? 盡量在制造廠內把法蘭接管和補強圈等焊接和消除應力熱處理完成，減輕現場施工制造的難度和工作量，也為現場安裝創造了良好的條件。

2.??? 使用范圍

本工法適用于10000～150000m3的大型儲罐第一圈帶接管壁板的工廠預制，包括壁板下料、開孔、接管法蘭預制、接管及補強圈與壁板組裝、焊接、熱處理。

3.??? 預制工藝

3.1? 工序流程

壁板下料—壁板滾弧—劃壁板開孔劃線—組焊防變形加固件—開孔—坡口檢驗—接管與法蘭組焊—接管、補強圈與壁板組焊—焊縫無損檢測—熱處理—拆除防變形加固件—壁板表面處理—焊縫及修磨處無損檢測。

3.2? 預制工法

3.2.1????? 壁板下料

根據施工圖紙的尺寸，壁板兩側長度方向需要用數控切割機同時切割下料，這樣兩邊同時均勻受熱，切割后的壁板兩邊直線度極佳，可完全滿意工藝要求。壁板寬度方向運用人工半自動切割機小車進行切割下料，同時切割壁板四邊的坡口。

3.2.2????? 壁板滾弧

用大型卷扳機下好料的壁板滾弧后，必須立著放置在平臺上并用專用樣板進行檢查。垂直方向上用長度不小于1000mm的直線樣板檢查，間隙不得大于1mm;水平方向上用弦長2000mm的弧形樣板檢查，檢查樣板與測量壁板的間隙小于等于3mm為合格，滾制完成經檢查合格的壁板需要用專用立式胎具存放。

3.2.3????? 組焊防變形加固板

圖紙設計要求帶補強圈處的接管處由于焊接量比較大而集中，比較容易產生焊接變形，為預防罐壁板焊接變形，應適當采取加固措施。

加固板剛性加固：在開孔周圍部位應采取加固措施;加固筋板的立縫必須為連續焊，加固筋板與壁板用連接板連接，連接板尺寸16×100×100以上。連接板與壁板及加固弦板需連續焊，焊角至少為10mm，加固板必須在開孔前裝配焊接完成。

焊接時將壁板放在弧度與壁板相一致的胎具上且壁板與胎具充分接觸。

3.2.4????? 按照施工圖紙尺寸，對壁板劃孔線，開孔，切割開孔處坡口。坡口切割并修磨完成后，需對所有的坡口做磁粉檢測，執行JB4730，I級合格。

3.2.5????? 接管與壁板組焊、補強圈與壁板組焊、接管與補強圈等組焊。針對不同的材質、板厚，要預熱到不同的溫度。100000m3、150000m3儲罐的第一圈壁板厚度一般為32mm、40mm，常見材質為16MnR、SPV490Q，焊接前需要進行預熱，溫度為100～150℃.預熱范圍需大于施焊部位周圍100mm。裝配時的定位焊與接下來正式焊接預熱溫度要相同。

3.2.6????? 焊縫檢驗

壁板與接管和補強圈之間焊縫焊接時，焊接第一層焊道后，要進行100%滲透檢測，執行JB4730，I級合格。最后所有焊縫焊接后要進行100%磁粉或滲透檢測，執行JB4730，I級合格。

3.2.7????? 熱處理

3.2.7.1?? 布爐形式

壁板與接管、法蘭和補強圈都焊接完成后，要進行焊后消除應力熱處理。將壁板立著放置在大型熱處理爐中，放置時要求離爐壁間距相等，并不小于280mm。以我廠為大慶油田南三原油儲備庫加工制作的150000m3儲罐為例，第一圈帶接管壁板40×3180×1256810張，材質SPV490Q，每爐可以裝4 張壁板。布爐形式是把若干槽鋼按熱處理爐寬度方向放在熱處理爐內的耐火磚上面，各槽鋼擺放完后必須測平，可以用楔鐵墊實，兩槽鋼的距離為1 米。在熱處理爐內定位好的壁板的兩側對稱打幾組槽鋼支撐。槽鋼與槽鋼之間需進行連續焊接.焊角為8mm。

3.2.7.2?? 弧形板表面要均勻布置測溫點，熱電偶布置在壁板長度方向不少于三個測溫熱電偶（間距為4500mm），并在距罐壁人孔200mm以內設一個測溫熱電偶。布置的所有熱電偶必須與罐壁板壓緊貼實。

3.2.7.3?? 熱處理曲線

以我廠為大慶油田南三原油儲備庫加工制作的150000m3儲罐為例，其熱處理曲線見圖1。

3.2.8????? 壁板最終檢驗熱處理完成后，要將加固板拆除。在拆除時要用氣割將加固件連接板在距離壁板5mm左右的切割，以免損傷壁板，并打磨處理。對所有焊接接頭和切割打磨處進行磁粉或滲透檢測，執行JB4730，I級合格。無損檢測完成后i，要立著放置在平臺上再用專用樣板樣板檢查。弧度標準見圖2，寬度方向上用長度不小于1 米的直線樣板檢查，間隙要小于等于1mm（開口部位為2.5mm）;長度方向上用弦長2 米的弧形樣板檢查，其間隙小于等于3mm。

4.??? 安全措施

4.1? 廠內工作人員在施工中必須穿戴好工夫、安全帽安全帶等勞動保護用品。

4.2? 預熱過程中應經常檢查預熱用的電加熱片是否有漏電現象。

4.3? 壁板單面焊接完畢，翻個時必須由專職起重工指揮操作，卡具要牢靠，鋼絲繩應能滿足要求。

4.4? 對整個系統進行調試，合格后方可使用。

4.5? 每爐熱處理結束后，要對熱處理設備和附件以及線路等做詳細的檢查，看各導線連接是否牢靠，絕緣情況是否良好，接地線接零是否符合要求，以防止在熱處理過程中發生觸漏電等情況。

5.??? 經濟技術效果分析

5.1? 按照GB50128《立式圓筒型鋼制焊接儲罐施工及驗收規范》進行施工和驗收，質量要求壁板焊接一次合格率達98%以上，消除應力熱處理完成后在拆除加固板后立著放置于自由狀態進行檢查，其壁板弧度、直線度經檢查一次合格率達到100%。

5.2? 能大大縮短現場制造施工的工期，在現場基礎施工同時，制造廠內即開始第一圈帶接管壁板的預制，在現場基礎完成前，所有帶接管儲罐壁板已運往現場，為現場安裝創造了充足的條件。與傳統到施工現場制造相比，能夠節省人力60%，提高工效70%。

6.??? 工程實例

我廠利用此工法共預制了以下儲罐項目的第一圈壁板：大連國家石油儲備基地工程24×100000m3儲罐、冀東南堡油田一號陸上終端地面工程3×100000m3儲罐，南三油庫8×150000m3儲罐，呼和浩特石油儲備庫3×100000m3儲罐。各項目壁板的預制都得到了現場施工隊伍的好評，為公司贏得了良好的信譽。實踐證明，此工法應用于大型石油儲罐的第一圈帶接管壁板能大大提高預制質量，效益顯著。

作者簡介：

王立平（1979-），男，漢族，黑龍江望奎人，本科學歷，黑龍江省大慶職業學院機電工程系焊接技術及自動化專業教師，研究方向：焊接結構生產與質量檢測，壓力容器制造與檢驗。