非標儲罐快速增效施工技術

韓冬生

中國化學工程第九建設有限公司 遼寧盤錦 124000

架設正裝技術適用于5000m3以上的大型和特大型儲罐安裝，施工措施繁瑣，施工機械投入量大；水浮正裝技術適用于內浮頂儲罐，一般的拱形儲罐并不適用；氣吹倒裝法對儲罐內部進氣量和密封性要求嚴格，施工難度大。因此，在中小型非標儲罐施工過程中多采取邊柱倒裝技術。但傳統的邊柱倒裝技術在頂板經向加強筋預制過程中多為卷板機輥壓成型[1]，施工效率低、成型差，經常出現返工現象。為此，依托中國化學工程第九建設有限公司承建的遼寧海化生產罐區項目中小型非標儲罐施工，對邊柱倒裝技術進行研發改良，通過制作模具，設置定位板，利用電動葫蘆拉伸加強筋的一側，從而達到快速成型的效果。

1 儲罐的預制

1.1 鋼板切割與坡口加工

（1）碳鋼板切割與焊縫坡口加工條用等離子切割機；

（2）確保坡口平齊，無表面可見缺陷；在切割過程中，防控表面硬化層發生；

（3）焊接接頭的坡口型式和尺寸按施工圖紙要求進行施工，施工圖紙無要求時，要符合現行國家標準規定。

1.2 底板預制

（1）底板下料預制按底板排版圖進行。

（2）邊緣板沿罐底半徑方向尺寸和最小直角邊控制在700mm 以上。

（3）罐底環形邊緣板，使用不等間隙的對接接頭。焊條電弧焊時，外側間隙控制在6～7mm，內側間隙控制在8～12mm。

（4）罐底中幅板的寬度＞1000mm，長度＞2000mm；不規則的中幅板小直邊＞700mm[2]。

（5）底板上的任意相鄰焊縫的間距＞300mm。

（6）底板尺寸允許偏差見表1，底板示意圖見圖1。

圖1 底板示意圖

表1 底板尺寸允許偏差表

（7）環形邊緣板兩側100mm 范疇內超聲波探傷，Ⅲ級合格。坡口表面要按規定進行滲透探傷。

1.3 拱形頂板預制（應用頂板經向加強筋預制工裝）

（1）先制作樣板和胎具，再制作下料，曲率半徑為19800mm，弧形樣板的弦長為2mm。

（2）單塊頂板本身的拼接采用對接。

（3）頂板經向加強筋預制工裝：將預先準備好的鋼板放置平穩，在鋼板上用記號筆對頂板經向加強筋的弧度進行放樣；根據加強筋的長度制作定位板，每隔500mm設立一塊；將電動葫蘆固定在放樣鋼板的邊緣，把加強筋一側用定位板固定，利用電動葫蘆拉伸加強筋的另一側，快速成型；按照頂板弧度制作專用胎具架，將成型完畢的經向加強筋放置到單塊頂板上，采用段焊施工工藝。圖2為頂板經向加強筋預制工裝。

圖2 頂板經向加強筋預制工裝

（4）頂板的預制在制作好的胎具上進行，以防變形。

1.4 包邊角鋼的預制

（1）使用全焊透的焊接工藝施焊包邊角鋼的對接接頭；

（2）弧形構件抗風圈、加強圈、補強圈、包邊角鋼等預制完成后，使用弧形樣板檢查，保證間隙≤2mm。在胎具平臺上檢驗時，其翹曲變形≤構件L 的0.1%，且≤4mm。

1.5 壁板預制

壁板根據排版圖下料，并符合以下條件：

（1）非標儲罐底圈壁板，其縱向焊縫與底部邊緣板對接焊縫的間隔要＞300mm。

（2）壁板開孔接管或開孔接管外補強板外緣與罐縱向焊縫之間的距離，鋼板厚度＞12mm 時，不得小于250mm；鋼板厚度≤12mm 時，不得小于150mm；非標儲罐環向焊縫之間的間隔保證在75mm 以上。

壁板允許偏差如表2 所示。

表2 壁板允許偏差

壁板彎卷前兩端先進行預彎處理，卷制后放在平臺上用弧形樣板進行檢查。

2 三角支撐體系及提升系統的應用

2.1 三角支撐體系的應用

底板鋪設完成后，按照壁板的弧度在邊緣板處設置三角支撐體系，其與底板接觸長度為250mm、高度350mm。每臺儲罐鋼板支撐數量為100 組，以便內部焊接人員及工機具進出，屬于軸心受力構件安裝提升裝置支撐系統。如圖3 所示。

圖3 三角支撐體系圖

2.2 提升系統的應用

2.2.1 提升系統立柱的布置

倒裝工藝裝置由立柱、吊耳、墊板、鎖緊裝置、脹圈、門型板等組成，如圖4 所示。

圖4 提升系統主視圖（a）和左示圖（b）

其中立柱沿罐壁內側等距離分布。立柱、斜拉桿間斷焊在墊板上，以免損壞底板。鎖緊裝置采用角鋼∠80×8將每個立柱連接起來，同時每個立柱有斜拉桿固定，保證立柱的穩定性。

2.2.2 提升系統立柱組數的計算

為保證立柱均勻布置和罐體平衡，n 通常取偶數組，所以儲罐立柱組數取n＝10 組。

2.2.3 提升系統施工順序

（1）鋪設底板并組焊；

（2）安裝最上一帶壁板；

（3）安裝罐頂板；

（4）安裝脹圈；

（5）安裝提升裝置，主要由10 個10t 電動葫蘆及立柱組組成；

（6）在立柱分布處劃出提升的高度（間隔200mm），同時啟動電動葫蘆按刻度均勻提升，并隨時調平；

（7）松開電動葫蘆，落下鉤頭及脹圈并安置在下一帶壁板上；

（8）檢查幾何尺寸及焊接質量；

（9）重復上述工序，直到最下一帶板與上一帶板焊接完畢；

（10）焊接底板與底圈壁板角焊縫。

3 儲罐的組裝

在安裝前，將構件的坡口和搭接部位的雜物等清理干凈；現場進行罐頂及罐壁胎具的制作以保證施工質量；拆除組裝用卡具時，要求無損傷母材現象，并將表面的焊疤打磨平整。

3.1 儲罐底板組裝

（1）底板在敷設前進行除銹，達到圖紙設計要求，每塊底板邊緣50mm 范圍內不刷漆。

（2）依據排版圖鋪設中幅板和邊緣板，方向為由中心向兩側一次布放，并在基礎上標明縱橫中心線，用卡具固定牢固。

（3）中幅板互相間的搭接寬度為40mm，使其搭接在環形邊緣板上邊，搭接寬度為60mm，儲罐底板上任意兩焊縫間的距離均不小于300mm。

（4）搭接接頭三層鋼板重疊處按照施工節點圖進行切角、制作，切角長度為2 倍搭接長度，且搭接長度為寬度的70%左右。先進行上層底板覆蓋部分角焊縫的焊接，再進行上層底板的鋪設。

（5）對于環形邊緣板帶墊板部位的對接接頭，焊縫需要完全焊透，且要表面平齊、光滑，兩塊邊緣板要與墊板貼緊，其間隙≤1mm。

（6）環形邊緣板對接接頭間隙按照施工圖紙規定執行，同罐壁連接處焊后磨平。

（7）底板組焊前采用定位角鋼做的固定卡具，將其調平、固定。

3.2 壁板的組裝

壁板組裝前要復驗弧度，先在底板邊緣劃出罐體內徑圓周線，在內外側焊定位板；包邊角鋼對接接頭和壁板縱向焊縫，要有一定的間距，長度控制在0.2m 以上。罐壁組裝相關要求如下：

（1）壁板組對時，要保證內表面齊平，對接焊縫錯邊量符合表3 的規定。

表3 壁板組對時對接焊縫錯錯邊量允許偏差表

（2）罐壁環向焊縫對接接頭間隙（b）：板厚（δ）≤15mm 時，b＝2+（0～1）mm；15mm＜δ≤20mm 時，b＝3±1mm。縱向焊縫對接接頭間隙：板厚為6mm≤δ≤9mm 時，間隙為2±1mm；板厚為12mm≤δ≤38mm時，間隙為2 +（0～1）mm。

（3）壁板上端口部位要嚴格控制，偏差控制在2mm以內；對于整個非標儲罐圓周方向，保證任意兩點之間水平偏差控制在6mm 以內；壁板的鉛垂度也要嚴格把控，偏差控制在3mm 以內。

（4）除底圈外，其他各圈壁板的鉛垂允許偏差不大于其高度的3/ 1000。

（5）δ≤12mm 時，角變形≤10mm；12mm＜δ≤25mm 時，角變形≤8mm；罐壁的局部凹凸變形≤13mm。

3.3 拱形頂板組裝

（1）在頂圈壁板組裝后，對其圓度、上口水平度、周長及垂直度進行檢查，完成縱焊縫焊接后，再安設包邊角鋼；

（2）組裝頂板前，要確定臨時中心柱的位置，中心柱是在底板和頂圈壁板組裝后安裝；

（3）罐頂頂板要對稱組裝，搭接寬度控制在±5mm的范圍內。

（4）罐頂支撐柱的鉛垂允許偏差≤柱高的0.1%，且不超過10mm。

4 儲罐的焊接

焊接工藝評定按NB/ T47014（承壓設備焊接工藝評定）中焊接工藝評定要求進行，評定的項目數量包含所有的焊接施工內容。

焊接前要以焊接工藝評定為依托，并制定焊接工藝指導書，張貼在施工現場，實時指導現場焊接作業。

5 試驗材料和方法

焊接所采用的材料符合設計文件規定，焊條的烘烤溫度、恒溫時間、重復烘干次數要符合表4 的要求。

表4 焊條烘烤參數表

本工程使用的焊接材料具有質量證明文件和合格證，焊接材料設專人負責保管、發放，并作好焊接記錄、焊條烘烤記錄和焊條發放記錄。

6 結果與分析

通過CAD 放樣制定頂板經向加強筋預制工裝；通過計算最終確定三角支撐體系的規格及其數量；核準提升裝置的提升能力和有效的防變形措施；對儲罐構件進行加工制作，對罐底板底面進行防腐處理。

7 結論

通過制定頂板經向加強筋預制工裝、三角支撐體系技術和對提升系統技術的優化和改良，提高了制作安裝過程的精準性和安全性。在保障質量的前提下，確保了施工進度。本技術的成功應用，填補了傳統技術的不足，得到了業主、總包和監理公司的高度評價。實踐證明，本技術有縮短安裝工期和工藝簡化、操作靈活、安裝質量優良、成本低、盈利高等特點，適用領域廣，具備較好的推廣價值和廣泛的應用前景。