大型薄壁罐體制作的質量控制要點

劉彥昌

（涼山礦業股份有限公司，四川涼山 615146）

0 引言

2017 年初，動力車間接到一項工作任務，制作3 個大型圓柱形儲水罐，儲水量為120 t，主要用于落凼礦區深部采礦工程建設單位興安公司工程隊駐地房屋建設施工、工作人員的生產和生活用水的供應。儲水罐安裝地點為距離駐地上方30 m 的20 m2平臺，吊裝等作業設備無法進行輔助作業，通往安裝地點的道路僅能通過寬度為2 m 的輕卡貨車。

1 儲水罐設計圖紙和技術要求

儲水罐的外形結構如圖1 所示，各尺寸誤差為20 mm。罐體的設計壓力為0.1 MPa，即能夠承受10 m 高的水柱壓力，使用前經過壓力試驗無泄漏。

圖1 儲水罐

2 儲水罐的質量控制

（1）質量控制要點1：上下底面和側面之間的接觸部分焊接，確保焊接質量，達到無泄漏的要求。上下底面的直徑比筒體直徑大20 mm，底面超出筒體10 mm 部分作為焊接的連接位置，有效增加了焊縫的截面積，使焊接質量容易控制，強度得到保障。

（2）質量控制要點2：使用鋼管支撐架，確保罐體各部位的尺寸變形量小于20 mm。支撐架全部采用Φ114 mm×4 mm（壁厚）普通電焊鋼管焊接制作，鋼管之間的連接采用完全焊接，鋼管與罐壁鋼板接觸部分采用100 mm 長焊縫的斷續焊接。

（3）質量控制要點3：制作筒體的鋼板之間的立縫對接和焊接。按照焊接要求，對接時鋼板之間的縫隙寬度為2 mm，誤差為1 mm，確保焊接時能夠焊透、焊牢固，立縫之間的距離均勻，上下立縫層均勻交錯隔開，避免應力集中造成變形或開裂。

（4）質量控制要點4：筒體的圓弧度。要確保筒體的圓弧度在20 mm 誤差范圍內，必須在制作底面第1 層鋼板時，準確控制筒壁和底面接觸部分的外形在誤差范圍內，依次控制好第2層、第3 層的圓弧度在誤差范圍內，避免誤差累計較大造成層間平縫、層的立縫寬度不均，焊接時容易產生變形及應力集中現象。

3 罐體制作用專用吊具

為了克服現場的運輸、安裝及制作等施工困難，滿足質量控制要點3 和要點4 的要求，根據罐體的外形尺寸，設計制作罐體制作專用吊具（圖2）。吊具的應用效果良好，制作的罐體達到了技術和使用要求。罐體制作專用吊具的技術方案：

圖2 罐體專用吊具

（1）采用1 臺MD1 型0.5 t 鋼絲繩雙速電動單梁起重機和2副深溝球軸承，鋼絲繩雙速電動單梁起重機，運行電壓為380 V，運行軌道為16-28b 工字鋼，提升速度為快速8 m/s 和慢速0.8 m/s（圖2）。

（2）加工上部結構（圖3）：起重機運行軌道為16 號工字鋼（高160 mm，腿寬88 mm），立柱為普通電焊鋼管Φ219 mm×6.5 mm，兩邊斜拉部分為電焊鋼管Φ60 mm×3.5 mm。

圖3 上部結構

（3）加工下部結構（圖4）：立柱為普通電焊鋼管Φ219 mm×6.5 mm，四周的4 根斜支撐部分為電焊鋼管Φ60 mm×3.5 mm，底盤為20 mm 厚的鋼板，使用時將底盤固定牢固，下部結構為罐體制作專用吊具的主要支撐部分，圖中所有Φ32 mm 的孔均使用M30 的螺栓連接。

圖4 下部結構

（4）加工罐體半徑移動定位桿（圖5）：使用直徑Φ220 mm規格的鋼制抱箍和電焊鋼管Φ60 mm×3.5 mm 焊接組成，安裝固定在下部結構的立柱上，根據罐體制作的高度，上下調節位置，準確固定罐體的1900 mm 半徑位置，也可根據罐體的半徑，制作相應規格的罐體半徑移動定位桿。

圖5 罐體半徑移動定位桿

（5）加工上部結構旋轉軸（圖6）：旋轉軸的Φ80 mm 尺寸位置安裝在旋轉軸固定座中心孔Φ80 mm 內，作用為支撐上部結構，并作為上部結構的旋轉中心軸。

圖6 上部結構旋轉軸

（6）加工上軸承鎖緊螺母（圖7a））：安裝在上部結構旋轉軸尺寸M98×2 位置，通過擰緊螺母，鎖緊安裝在旋轉軸上部的軸承，防止軸承內圈和旋轉軸之間松動而產生磨損。

（7）加工上軸承墊圈（圖7b））：安裝在上軸承鎖緊螺母下面，與軸承內圈和鎖緊螺母接觸，防止擰緊鎖緊螺母時磨損軸承的內圈。

圖7 上軸承鎖緊螺母與墊圈

（8）加工旋轉部件軸承座（圖8）：使用M30 的螺栓將尺寸Φ300 mm 位置和上部結構相應的尺寸位置連接牢固，尺寸Φ180 mm×300 mm 位置安裝2 副深溝球軸承。

圖8 旋轉部件軸承座

（9）加工旋轉部件下軸承壓蓋（圖9）：軸承的外形尺寸為Φ180 mm×Φ100 mm×34 mm，外圈固定在旋轉部件軸承座內Φ180 mm 位置，內圈固定在上部結構旋轉軸Φ100 mm 位置，通過外圈轉動，帶動旋轉部件軸承座和上部結構轉動，達到吊裝罐體四周的制作材料。

圖9 旋轉部件下軸承壓蓋

（10）加工旋轉軸固定座（圖10a））：使用M10 的螺栓，通過尺寸Φ12 mm 的孔，安裝固定在旋轉部件軸承座尺寸Φ220 mm 位置，尺寸Φ180 mm 的突出部分壓緊軸承的外圈，防止軸承松動或滑落。

（11）加工旋轉軸鎖緊螺母（圖10b））：使用M30 的螺栓將旋轉軸固定座連接在下部結構的Φ300 mm 的法蘭上，Φ8 mm 內孔安裝上部結構旋轉軸。

圖10 旋轉軸的固定座與鎖緊螺母

（12）將各構件進行組裝。

罐體制作專用吊具的優點和作用：①罐體制作專用吊具結構簡單、制作安裝簡便、成本低廉、操作使用方便、無需大型設備輔助、占用場地面積小、安全系數高、少量人員就能完成大型薄壁罐體的制作；②通過罐體半徑移動定位桿進行定位，準確控制罐體直徑，誤差小，接縫處對齊情況良好，容易控制焊接質量；③專用吊具適用于高4 m、直徑4 m、罐體倉壁厚6 mm 的儲水罐；④由于在安裝現場進行制作，有效消除了很多不利的制作和安裝因素，節約制作、運輸、安裝成本。

4 結語

通過罐體制作專用吊具的設計和實際運用，解決了大型薄壁罐體制作的質量控制難點。根據不同罐體的外形尺寸，可以靈活改變罐體制作專用吊具各構件尺寸，增加或減小上部結構工字鋼運行軌道、罐體半徑移動定位桿的長度，適用于不同直徑的罐體制作，增加或較小下部結構高度，適用于不同高度的罐體制作。