淺談真空貯槽傳統套裝工藝的不足及新型套裝工藝的優越性

王貝貝，郭冰亮，萬成

（杭州杭氧低溫容器有限公司，浙江 杭州 310000）

真空貯槽是化工設備中的重要貯存設備，為雙層圓筒形結構。由內筒、外筒、夾層管道、外部閥門儀表等部件組成。大多數真空貯槽是在制造廠內制造完成后整體運輸至現場安裝，制造廠可根據自身條件選擇合適的套裝方式。真空貯槽的套裝工藝是將內筒與夾層管道組裝件準確、安全、高效地裝配進入外筒并完成外筒體封閉焊接的工藝過程。傳統的套裝工藝按照真空貯槽的高度分為立式、臥式2種。隨著化工行業的飛速發展，貯槽的高度也出現了多樣化，對套裝工藝方面的要求也越來越高。因此，新型套裝工藝的開發能夠非常有效地解決目前真空貯槽套裝方面的問題，降低套裝過程中的困難程度和經濟成本，提高制造效率和套裝過程中的安全性及整體質量。

1 傳統立式套裝工藝及其不足之處

1.1 傳統立式套裝工藝背景

根據真空貯槽的體積、現場安裝場地等要求，貯槽會出現不同的高度。小型真空貯槽外筒體一般分為上、下兩段。臥式套裝無法利用行車將內筒體吊入外下段筒體的內部，所以，小型真空貯槽傳統套裝方式一般都采用立式套裝。傳統立式套裝前須先評估套裝的總高度，總高度包括內筒及夾層管路的外伸高度、行車通過內筒頂部工藝吊耳起吊內筒時所需吊裝夾角產生的吊裝高度、外下段筒體和底部支座裝配好后的高度。綜合以上各種高度的總和，當高度總和小于行車最大起吊高度時，才能采用傳統立式套裝工藝。

1.2 傳統立式套裝工藝過程

傳統立式套裝過程：（1）將制作完成并檢驗合格的外下段筒體水平放置在已經準備好的滾輪架上，并將真空貯槽外筒底部支座與其復合。（2）利用行車將裝配好底部支座的外下段筒體起吊并豎立在指定的套裝位置，豎立外下段筒體時，往往需要行車主副鉤配合進行，緩緩將整個外下段筒體抬起，再通過調整主副鉤的高度，使整個外下段筒體在空中豎立起來，將其豎直放置在指定的套裝位置。（3）施工人員在豎立的外下段筒體附近擺放幾臺升降機，通過升降機在外下段筒體的頂部端口處構建成一個登高操作平臺。（4）用行車通過內筒體頂部的工藝吊耳，將制作完成并且檢驗合格的內筒體及其夾層管道組件豎直抬高至外下段筒體的頂部端口處，然后，將內筒體緩慢套入外下段筒體中圖紙要求的位置，此時，施工人員在操作平臺上登高作業，進行內筒體的定位、固定支撐及焊接工作。（5）將外上段筒體用行車起吊至內筒頂部并緩慢從內筒頂部套入，使外上段筒體與下段筒體嚴格按照設計要求進行對接，登高施工人員對對接縫進行臨時性固定（如利用許多搭接板將對接好的外上、下段筒體進行搭接焊，必須保證后續步驟中的強度、定位等方面的要求）。（6）再次利用行車將原本豎立的真空貯槽整體起吊并緩慢水平放置在滾輪架上。（7）拆除第五步驟中的臨時性固定搭接板并進行最后一道封閉環焊縫焊接工作。拆除搭接焊后，還須打磨搭接板與筒體之間的焊疤，并保證在整個拆除搭接板、焊接最后一道封閉環焊縫過程中筒體的定位、強度等方面滿足設計圖紙的要求。

1.3 傳統立式套裝工藝的不足之處

對傳統立式套裝工藝過程進行詳細分析，其不足之處如下：（1）利用行車將裝配好底部支座的外下段筒體起吊并豎立在指定的套裝位置過程中，行車主副鉤的配合難度非常大，操作時難度系數大，危險系數高。（2）施工人員搭建登高操作平臺過程中，耗費人力物力，降低了工作效率，同時，存在危險人身安全的不確定因素。（3）內筒套入外下段筒體過程中，操作方面的難度系數將進一步提升，施工人員亦需登高操作，屬于高空作業，危險系數高。（4）外上段筒體套入內筒過程中，需要利用許多搭接板對對接好的外上、下段筒體進行搭接焊，造成搭接板材料的浪費、施工人員工作量的增加，同時，依然存在著操作難度大、耗費人力物力，操作人員高空作業的問題。（5）套裝完成后，將真空貯槽水平放置過程中，行車操作難度更大，危險程度更高，豎立和水平放置外筒體的重復工作嚴重浪費時間、人力和物力，降低制造效率。（6）進行最后一道封閉環焊縫焊接過程中，需再拆除外上、下段筒體對接處之間的搭接板，打磨搭接板與筒體之間的焊疤，浪費人力的同時影響外筒體的外觀質量。

2 傳統臥式套裝工藝及其不足之處

2.1 傳統臥式套裝工藝背景

大型真空貯槽在套裝過程中，外筒通常分為上、中、下三段。由于內部支撐結構的限制，往往外中段筒體的長度較長，當其長度超過了內筒體重心至內筒體兩端長度時，就無法單純地利用行車將內筒體從外中段筒體中套出，此時，需要額外制作兩幅剛性很好的單臂支撐梁，單臂支撐梁的長度需要結合具體的內筒體重心位置和外中段筒體長度進行相應的計算，確保套裝過程中，單臂支撐梁能夠從外中段筒體中外露出來。

2.2 傳統臥式套裝工藝過程

傳統臥式套裝過程：（1）將制作好的單臂支撐梁焊接在內筒體上，由于內筒體為受壓容器，不允許直接將單臂支撐梁焊接在內筒體上，需要在內筒體的一端額外焊接多塊過渡貼板，再將單臂支撐梁焊接在貼板上來增加內筒的套裝長度。（2）將制作完成并檢驗合格的外中段筒體水平放置在已經準備好的滾輪架上。（3）一部行車先在內筒體的重心處起吊，把裝配有單臂支撐梁的內筒體一端緩慢套入水平放置在滾輪架上的外中段筒體內，當行車的起吊點接近外中段筒體的端部時，內筒體一端的單臂支撐梁已經外露出外中段筒體的另一端。（4）再利用另外一部行車對外露的單臂支撐梁進行承重起吊，同時，在內筒體另外一端適合位置處進行承重支撐，移動內筒體重心處行車的起吊位置，兩部行車進行配合，將內筒體起吊至圖紙要求的套裝位置，并進行內筒體的定位、固定支撐及焊接工作。（5）套裝完成后，需拆除單臂支撐梁，打磨拆除單臂支撐梁后遺留的焊疤。（6）再將外上、下段筒體分別與外中段筒體兩端對接，進行最后兩道封閉環焊縫的焊接工作。

2.3 傳統臥式套裝工藝的不足之處

對傳統臥式套裝工藝過程進行詳細分析，其不足之處如下：（1）套裝前需要制作過渡貼板和單臂支撐梁，并將其焊接在內筒體上，操作過程煩瑣，降低了工作效率，增加了人工成本，浪費了許多套裝材料。（2）套裝完成后，還需拆除單臂支撐梁，打磨拆除單臂支撐梁后遺留的焊疤，對人力造成又一次的浪費，持續降低了工作效率的同時影響內筒體的外觀質量。（3）真空貯槽為節省材料，降低制造、運輸和安裝過程中的能耗，實現安全與經濟并重，安全與資源節約并重的發展理念，輕型化已成為壓力容器主導的發展方向。應變強化技術是利用高壓對內筒體進行塑性變形從而提升內筒體板材的許用應力，達到降低能耗的目的，而內筒上額外增加的貼板會阻礙筒體的塑性變形，影響內筒體的應變強化質量。

3 新型套裝工藝及其優越性

3.1 新型套裝工藝背景

根據傳統套裝工藝的不足之處，經過多次的創新和嘗試，最終開發出了能夠彌補傳統套裝工藝中不足之處的新型套裝工藝。新型套裝工藝套裝前必須先根據設計圖紙中的重心位置，在內筒體一側增加可調節鋼丸重量的配重裝置。根據內筒體套裝時所需的重心偏移量來調節配重裝置內配重鋼丸的重量，再利用行車進行臥式套裝。

3.2 新型套裝工藝過程

3.2.1 小型真空貯槽的新型套裝工藝過程

小型真空貯槽的新型套裝工藝過程：（1）內筒制造完成且檢驗合格后，在內筒體的上端由配重鋼絲繩連接配重裝置，通過調整配重重量使得內筒體重心超出外下段筒體的端部。（2）此時，利用行車將內筒體水平起吊，這樣行車可以輕松地將內筒體下端穿入外下段筒體內，達到圖紙要求的套裝位置后，施工人員進行內筒體的定位、固定支撐及焊接工作。（3）套裝完成后，解開配重鋼絲繩卸下配重裝置即可。（4）最后，進行外筒的封閉工作，制作完成及檢驗合格的外上段筒體由行車水平起吊至與外下段筒體的對接處，由于此時整個真空貯槽處于水平狀態，可以直接進行最后一道封閉環焊縫的焊接工作。

3.2.2 大型真空貯槽的新型套裝工藝過程

大型真空貯槽的新型套裝工藝過程：（1）內筒制造完成且檢驗合格后，在內筒體上端或下端由配重鋼絲繩連接配重裝置，使內筒體重心偏移，所需的偏移量可以根據配重重量進行調整。（2）利用行車將內筒體順利地從外中段筒體的一端穿出，再利用另外一部行車對穿出的內筒體進行承重起吊，兩部行車進行配合，將內筒體起吊至圖紙要求的套裝位置，然后，進行內筒體的定位、固定支撐及焊接工作。（3）完成套裝工作后，解開配重鋼絲繩卸下配重裝置即可。（4）最后，將外上、下段筒體分別與外中段筒體兩端對接，進行最后兩道封閉環焊縫的焊接工作。

3.3 新型套裝工藝的優越性

相對傳統立式套裝工藝，新型套裝工藝無須將筒體進行豎立起吊和套裝完成后再次水平放置的重復工作，避免了行車主副鉤的配合工作，降低了吊裝過程中的操作難度和危險系數；無須搭建高空操作平臺，節省了搭建高空操作平臺的時間、升降設備、人力配置，大大縮短了套裝周期，避免了施工人員高空操作的危險因素，提高了工作效率；無須外筒筒體對接焊縫處的搭接板，減少了搭接板的材料，免去了搭接板的焊接和拆除工作，杜絕了拆除搭接板后遺留的焊疤，提高了外筒的外觀質量。

相對傳統臥式套裝工藝，新型套裝工藝用配重裝置代替了原來的單臂支撐梁，配重裝置與內筒體用鋼絲繩連接，節省了過渡貼板和單臂支撐梁材料，減少了套裝后期拆除單臂支撐梁的工作，杜絕了拆除單臂支撐梁后遺留的焊疤，提高了內筒的外觀質量，避免了傳統臥式套裝工藝中過渡貼板對內筒體塑性變形的影響，提升了內筒體的應變強化質量。配重裝置的重量可以根據不同重量的內筒體進行調整，通用性很強，可以重復利用。

4 結語

通過真空貯槽傳統套裝工藝和新型套裝工藝的對比可以看出，新型套裝工藝解決了傳統立式、臥式套裝工藝的不足之處，從實際的使用過程中來看，新型套裝工藝節約了真空貯槽整體的套裝時間，降低了材料、人工等成本，提高了制造效率、套裝過程中的安全性和整體質量。