大型金屬儲罐的制作與安裝技術分析

張松

（山西省工業設備安裝集團有限公司，山西太原 030032）

伴隨著中國國企改革的進一步推進，各產業都將在長期范圍內，作為中國經濟發展的主要驅動力，新的生產儲罐科技形成后，也將作為適應中國市場的主要后備動力。但是，因為生產企業風險能較高，所以在開始生產大規模金屬儲罐時在設計，要充分考慮的特種性能。要充分考慮它可燃易爆炸的特性，并經過對工藝技術方面的改善，再加以適當的工藝流程設計，使在生產出大規模金屬儲罐能增加原儲存量的時候，增加安全系數。

1 金屬儲罐的分類

按照屋頂構造的不同儲罐主要包括固定屋頂、浮頂、內浮屋頂三個型式。

（1）固定頂儲罐。固定頂儲罐是指罐壁尖端部與罐頂的四周牢固相連的罐，構造一般分成錐頂罐、拱頂罐、懸鏈式罐等，拱頂罐一般是自支承式拱頂，罐身形狀通常為圓柱形、罐頂構造通常為球冠形，罐壁四面均承受一定負荷，對拱頂沒有支撐。構造一般分成網殼拱頂和助殼拱頂兩個構件，助殼拱頂罐拱頂球面的半徑通常是罐體口徑的一倍以下，拱頂鋼板和基礎筋厚大約為5mm 以下，通過連接的方法可以對灌頂板加以連接，因此助殼拱頂罐具有施工簡單、成本低的優勢。網殼頂拱頂儲罐的基本構造，一般是由網格狀空間桿件搭設系構成的半球面網架構成拱殼承受頂面處荷載，而網殼頂構造分為三個部分構成，依次是網狀殼、蒙皮、邊環梁。大型儲罐中通常采用的網殼構造材質為鋁合金材料，鋼網殼的比重往往過大，因此網殼頂構造通常使用于特大型企業的拱頂儲罐和內浮頂箱中。

（2）浮頂罐。由于罐壁內罐頂罩隨著液體表面的溫度上升而沉降，罐頂部與罐內壁構成環形封閉空隙，以防止儲罐中的液體揮發損失，又叫做外浮頂。外浮頂通常都是在大容量儲罐中使用。外浮頂儲罐最常見的兩種型式就是單盤式、雙盤式，都具有各自的優勢與缺陷。外浮頂的優點就是穩定性較好，承擔的溫度負荷比較大，也具有優異的保溫特性，而缺陷就是生產成本比較高。

內浮頂儲罐則是在拱頂內設有浮頂而成。內浮頂儲罐由于經常存放飛機汽油、航空煤油等，因此使用的情況日益普遍。內浮頂的形式大致有鋼制式、鋁合金式、非金屬式內浮頂等三類，如圖1 所示。

圖1 浮頂罐

2 安裝的工藝流程

立式圓筒設計構造也是金屬材料儲罐最常采用的方法，包括內拱頂金屬材料儲罐和外浮頂金屬材料儲罐。幾百到三萬立方米為內拱頂金屬儲罐的工程設計容量，而10000~150000m3則是外浮頂金屬儲罐的工程設計容量，因此通常50000m3之上的外浮頂儲罐便是大型金屬儲罐。整個安裝過程中一定要遵循相應的標準規范，包括檢驗基礎、檢驗配件、安置金屬罐、無損檢驗、熱處理總體、焊縫和除銹刷漆等安裝工作都是最重要的流程，而熱處理總體和焊縫則是難點最大和最為重要的程序。

3 金屬儲罐制作安裝技術要點

3.1 罐壁設計

一般來說，人們經常會采用定工程設計點法和變工程設計點法來測算金屬材料儲罐壁厚，但對于與罐壁相鄰二圈護墻板的縱向接頭則該在保證300mm 間距的同時互相交錯，并采用連接的方法連接縱環焊縫，內表面對齊，并確保下圈護壁板厚度超過上商圈壁板的厚。對罐壁端部來說需要設置適當的包邊角金屬，并通過全焊透連接結構甚至是搭接結合的方法聯接包邊角金屬與罐壁之間。對包邊角金屬的連接焊縫則需要保證全焊透，并經過估算來決定最后包邊角金的尺寸。可在裝置所在區域內通過合理設定抗風圈數量的方法來抵抗平均風壓，以確保抗風圈程度與標準金屬圈一致，并合理設定抗風圈數量，如圖2 所示。

圖2 罐壁設計

在一般情況下，對于特大型金屬材料儲罐的罐壁厚薄一般采取定工程設計點法和變工程設計點法予以測算。金屬材料儲罐的口徑小于60m 以內，一般采取定工程設計點法測算儲罐的罐壁厚薄，測算流程嚴謹遵守我國有關規范；金屬材料儲罐口徑大于60m 以上的，則一般采取變工程設計點法測算儲罐的罐壁厚薄，測算流程嚴謹也要遵循相應的國家有關規范。金屬罐壁與相鄰兩個護墻板的縱向焊接方法要求相互的錯開，并保證300mm的間距，而縱環焊接方法一般采取對接的焊縫方法，以保證內表面的相互平齊，并保證上商圈的護墻板厚薄等于下圈護墻板厚薄。罐壁的上部采取相應的金屬材料包邊，在罐壁和包角上大部分采取全焊透金屬材料搭接結構的連接構件型式，對包角上金屬材料的多少經過了計量確認，并且包角上金屬材料的對接焊縫部位也必須全焊透。根據風壓計量抵抗的方法，一般在裝置所在區域內設置抗風圈，抗風圈的數量要選取恰當，防風圈與金屬圈的尺寸一致。

3.2 大型金屬儲罐地基夯實處理

地基加固工作展開的首要條件就是對工程需求進行明確，之后通過得出有關于地基建設的各種性能的有關參數或加固要求。那么，針對整個的設計工作過程而言大型金屬材料儲罐地面堅實處理方法大致有以下五點：①即是對整個工程開展勘察，并著重分析現場位置和周邊環境的變化情況，并在合理參考相鄰建筑后對地面處理的方法，以了解整體工程的基本規格、構造原理及其必要性；②對在方案設計調研完畢以后，需要對整體方案設計的科學性、可行性及它是否可以滿足具體建筑條件加以分析，在經過研討會的科學論證分析以后優選出最優設計方法，以提高整體設計工程質量及其經濟效益；③在選定施工處理方法以后，則必須按照設計方案和設計圖樣對砂墊板系統和網狀排水體系做出設計，并分別設定夯點能量、堅實深度、錘重、落距、堅實距離、夯擊數等工程建設的重要參數；④在設定基本參數以后，必須編制出工程建設所要求的規劃，并確定夯點方位和設定具體的施工說明；⑤需要對方法的可行性及其有關工程技術參數的合法性加以檢驗，并可以采用試夯的方法或分析檢驗測量資料的方法實現工程實驗目的。在建筑地面管理中通過使用強夯法進行施工，不但可以降低施工的作業難度，同時保證了施工便利、方法使用成本比較低廉、在絕大多數的建筑環境和施工人員要求下均可以應用，還可以達到較好的施工效率，從而提高了建筑品質。而通過在各種金屬材料地基處理中廣泛應用強夯法并研究總結有關經驗、工藝技術，進而推動了金屬儲罐地基處理技術發展與提高。

3.3 預制

在制造過程中，要著重對罐底板與壁板的加工下料、斜坡部的切割和提前加工其他金屬結構附件等任務，但上述任務大多集中在拉運、吊掛和電氣焊等多個環節內同時進行。其中，在最初的拉運環節中會受很多因素的影響，使整體的拉運危險性大幅增加，主要的影響因素有駕駛員行車不規范、過重點車輛、捆扎不合格等方面，都會給整個拉運環節造成危害，不僅嚴重影響汽車和拉運物品的安全性，還威脅著駕駛人員的生命安全。

3.4 墊板結構及鋪設

通常，為了進一步避免由于儲罐底層焊縫緊縮流程中底層與墊木自由緊縮而導致焊縫變形的情況發生，可通過非焊縫接合結構的方法對儲罐底層與對接接頭下部墊木實施焊接工藝。在墊木鋪設施工前就必須標出兩個方向彼此垂直的中心點，而中心點的確認也必須先通過排版圖定位來確認，在中心點確認以后再按照排版圖定位對底層實行了劃線管理，進而為底板鋪設與墊木敷設工作的同步完成提供保證。但是在敷設墊木的整個過程中如果發生了緊縮就很非常容易造成墊木隆起，從而嚴重影響墊木鋪設施工品質，因此必須采取在底層對縫部位留出緊縮縫的方法避免墊木壓縮變形。

3.5 罐底板焊接變形的控制

罐底層的焊縫質量十分關鍵，將會直接對整個的大型金屬罐的品質形成重大影響，而在焊接施工過程中又會受底層、焊縫、焊接設備、焊接技術等諸多因素的共同影響，極易出現底層焊縫變化情況出現，因此必須非常重視罐底層焊縫變化監控工作。而在焊縫部位上來講，較為易發生變化的是罐底層邊沿與中幅板焊縫變化監控，也即可通過帶墊木的連接形式對罐底層實施連接。同時，可以采取反變化措施的方法實現罐底層邊沿板焊縫變性監控；或者采取先連接短焊縫，再連接長焊縫、先焊縫寬度相應較長的板幅，然后再在焊長相應較短的板幅的方法，加以遏制因為熱量輸入較大，而引起的焊縫變化較大的現象。

4 結論

綜上所述，隨著社會主義市場經濟的發展和民眾生活水平的提升，對當前大型金屬儲罐工藝技術設計所起到的影響也愈來愈大，因此如何改善大型金屬儲罐制造工藝技術，以保障化工產品的安全性，就必須優化既存金屬儲罐的工藝技術設計。本文針對目前中國大型金屬儲罐的工藝技術設計問題進行了系統分析，并根據不同的技術問題給出了具體的對策，期望能溝通過切實可行的技術建議，進一步提高中國大型金屬儲罐的工藝技術設計，從而提高中國化工制造安全和質量管理水平。