摘要：文章通過設(shè)計制造3000m3液化二甲醚大型球罐，介紹無中心支柱法組裝大型球罐的工藝技術(shù)。該技術(shù)組裝速度快，焊接變形小，容易保證組裝后球殼的幾何形狀及尺寸，使球罐的安裝質(zhì)量得到保障，縮短了組裝工期，為今后同類項目的建設(shè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：二甲醚球罐；無中心支柱；現(xiàn)場組裝

中圖分類號：TE626 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）26-0043-02

1 概述

某公司新建四臺3000m3液化二甲醚大型球罐是二甲醚項目建設(shè)的配套設(shè)備，由某安裝公司現(xiàn)場組裝、焊接，工程歷時六個月順利竣工。該球罐使用無中心支柱法工藝技術(shù)，組裝速度快，焊接變形小，容易保證組裝后球殼的幾何形狀及尺寸，使球罐的安裝質(zhì)量得到保障，大大縮短了組裝工期，同時也降低了制作費用。

2 球罐主要技術(shù)參數(shù)

二甲醚球罐主體材質(zhì)為16MnR低合金鋼，殼體厚度為52mm，結(jié)構(gòu)形式為四帶混合式，共有球殼板54塊，其中赤道帶20塊、溫帶20塊、上極帶7塊、下極帶7塊。主要技術(shù)參數(shù)見表1。

3 球罐組裝工序

3.1 球罐組裝工藝流程

根據(jù)二甲醚球罐四帶混合式的結(jié)構(gòu)特點，拋棄了傳統(tǒng)的胎具中心支柱組裝方法，大膽地采用了以赤道帶板為基準的散裝法，不僅使球罐組裝速度快，焊接變形小，而且保證了組裝后球殼的幾何形狀及尺寸，使球罐的安裝質(zhì)量得到保障，其組裝工藝流程如下：

3.2 球罐基礎(chǔ)檢查驗收

球罐安裝前應(yīng)對基礎(chǔ)各部位尺寸進行檢查和驗收，其允許偏差應(yīng)符合表2要求。

基礎(chǔ)混凝土的強度不低于設(shè)計要求的75%方可進行

安裝。

3.3 球罐組裝要點

為便于球殼板的吊裝，其幾何尺寸經(jīng)檢查合格且將工藝附件焊接后，按要求的順序進行擺放，將支柱、赤道帶板擺放在球罐投影位置的臨近邊緣地帶，將溫帶板、上極圍板、上極側(cè)板、上極中板擺放在支柱、赤道帶板的外側(cè)，將下極圍板、下極側(cè)板、下極中板擺放在球罐投影位置的內(nèi)側(cè)。

定位塊、限位塊的焊接：（1）在球殼板上焊接的定位塊、限位塊的材質(zhì)必須與球殼板的材質(zhì)相同。（2）定位塊的數(shù)量及位置根據(jù)球殼板的弧長尺寸確定，一般相鄰兩定位塊的距離為900mm左右，距球殼板內(nèi)側(cè)邊緣的距離為180mm左右。（3）限位塊焊接在赤道帶板水平線的上下位置，相鄰兩赤道帶板的限位塊上下錯開。（4）定位塊、限位塊焊接在球殼板內(nèi)側(cè)，焊接工藝應(yīng)與球罐的焊接接頭焊接工藝相同。

球殼板組對后進行精細調(diào)整，使其組對間隙、錯邊量等符合標準的要求，嚴禁采用機械外力強制組裝。

球殼板組對間隙、錯邊量等調(diào)整合格后，方能進行點固焊，點固焊的焊接工藝應(yīng)與球罐正式焊接工藝相同。定位焊的引弧、熄弧都應(yīng)在坡口內(nèi)，丁字縫點焊處焊接厚度應(yīng)相對其他部位適當加厚。

在球殼板的吊裝中力求最大限度地減少臨時吊耳的焊接。赤道帶、溫帶、上極各板各焊接臨時吊耳兩個，下極各板的吊點則利用球殼板內(nèi)側(cè)的定位塊。

在吊裝上、下極中板時應(yīng)注意管口方位，防止組裝

錯位。

3.4 球殼板的組裝

3.4.1 赤道帶板的吊裝：

（1）赤道帶板吊裝前，應(yīng)在基礎(chǔ)地腳板上劃出支柱安裝中心線、角度線、支柱底板圓等位置線，鑒于方便組裝、焊縫收縮等原因，應(yīng)將支柱安裝中心線的直徑比設(shè)計值略大，以便于最后一塊赤道帶板的組裝就位。

表2 球罐基礎(chǔ)各部位尺寸允許偏差

序號 項目 允許偏差

1 基礎(chǔ)中心圓直徑Di=1800mm ±9.0mm

2 基礎(chǔ)方位 1°

3 相鄰支柱基礎(chǔ)中心距S=5562mm ±2mm

4 地腳螺栓中心與基礎(chǔ)中心圓的間距S1=500mm ±2mm

5 各支柱基礎(chǔ)地腳板上表面標高 -6mm

6 相鄰支柱基礎(chǔ)地腳板標高差 4mm

7 單個支柱基礎(chǔ)上表面的平面度 2mm

（2）赤道帶板的吊裝采用插入法。首先吊裝第一塊帶支柱的赤道帶板，起吊后，將支柱放在基礎(chǔ)上就位，用專用工具壓緊，調(diào)整支柱徑向、周向位置，用經(jīng)緯儀檢查合格后緊固地腳螺栓并用拖拉繩在外側(cè)拉住。然后吊裝第二塊赤道帶板，同樣就位后，安裝兩支柱間拉桿并進行調(diào)整。接著吊裝第三塊不帶支柱的赤道帶板，插裝在已安裝好的兩塊板之間，用限位塊控制其水平度，并與相鄰板間留有適當?shù)暮附娱g隙，吊裝就位后，用專用夾具等將三塊板組成一體。

（3）按上述方法依照排板圖依次吊裝一塊帶支柱的赤道帶板、一塊不帶支柱的赤道帶板，吊裝就位后進行調(diào)整，直至全部閉合，組裝成一個環(huán)帶。

（4）赤道帶組裝后，每塊球殼板的赤道線水平誤差不大于2mm；相鄰兩塊球殼板的赤道線水平誤差不大于3mm；任意兩塊球殼板的赤道線水平誤差不大于6mm；組對間隙宜為±2mm；組對錯邊量不得大于3mm；棱角度不應(yīng)大于7mm；上下環(huán)口不平度不大于2mm。

3.4.2 溫帶板的吊裝：赤道帶板組對成環(huán)，經(jīng)調(diào)整合格后再吊裝溫帶板。溫帶板吊裝前，先將其內(nèi)側(cè)的預(yù)制架制作完成，與溫帶板一起吊裝，就位后用專用夾具與赤道帶板連接，外部用拉繩拉住，防止其傾倒。依次吊裝其他各溫帶板，直至全部閉合，組裝成環(huán)。調(diào)整其組對間隙、錯邊量、棱角度、上環(huán)口水平度的要求與赤道帶相同。

3.4.3 下極帶板的組裝：赤道帶板、溫帶板組對成環(huán)并調(diào)整、檢查合格后，按照組裝工藝流程依次組裝下極帶圍板、下極帶側(cè)板、下極帶中板。第一塊圍板吊裝就位后，用專用夾具與赤道帶板連接，板的下端用拉繩向上牽引，然后依次吊裝其他各板直至閉合。由于板下端因重力作用而下垂，導(dǎo)致下環(huán)口增大，所以圍板收口要小一些，以保證側(cè)板、極中板就位后的間隙。吊裝圍板、側(cè)板、極中板時，相互之間都是用專用組裝夾具連接。安裝就位后，按上述要求調(diào)整下極帶各板間的組對間隙、錯邊量、棱角度。

3.4.4 內(nèi)、外腳手架的搭設(shè)：下極帶各板組裝調(diào)整合格后，應(yīng)搭設(shè)內(nèi)、外腳手架，便于焊縫的焊接和上極帶板的安裝。內(nèi)腳手架的搭設(shè)位置依據(jù)上極帶各板連接焊縫的位置而定，腳手架的四周靠球殼板上的定位塊固定；外腳手架根據(jù)球體的外形大小、距焊縫的距離適于焊接等因素進行搭設(shè)。

3.4.5 上極帶板的組裝：內(nèi)、外腳手架的搭設(shè)后，按照組裝工藝流程依次組裝上極帶圍板、上極帶側(cè)板、上極帶中板。第一塊圍板吊裝就位后，為防止板的上端因重力作用而下垂，導(dǎo)致上環(huán)口減小，上極帶側(cè)板、上極帶中板安裝困難，所以需將圍板上仰一定角度再與溫帶板連接，然后再依次吊裝其他圍板、側(cè)板、極中板，相互之間用專用組裝夾具連接。安裝就位后，按上述要求調(diào)整下極帶各板間的組對間隙、錯邊量、棱角度。

3.5 組裝后檢查

四臺3000m3液化二甲醚球罐現(xiàn)場組裝后的幾何尺寸的檢查符合表3的要求，達到了相應(yīng)標準的規(guī)定要求。

表3 3000m3球罐現(xiàn)場組裝后幾何尺寸允許偏差

序號 檢查項目 允許偏差

1 組對間隙 2±2mm

2 組對錯邊量 ≤3mm

3 組對棱角 ≤7mm

4 赤道線水平度 每塊球殼板 ≤2mm

5 相鄰兩塊球殼板 ≤3mm

6 任意兩塊球殼板 ≤6mm

7 支柱垂直度 徑向 ≤15mm

8 周向 ≤15mm

9 球罐任意位置最大直徑與最小直徑之差 ≤50mm

4 結(jié)語

這四臺3000m3液化二甲醚球罐現(xiàn)場組裝和焊接后，其組對錯邊量、棱角度、幾何尺寸等各項指標均符合設(shè)計及驗收標準的要求。該組裝工藝簡便、經(jīng)濟、實用，且能有效保證安裝質(zhì)量，大大縮短安裝工期，值得大力推廣和

應(yīng)用。

參考文獻

[1]球形儲罐施工及驗收規(guī)范（GB50094-1998）[S].

[2]鋼制球形儲罐（GB12337-1998）[S].

[3]施友民，陳一君.大型球罐組裝新技術(shù)[J].壓力容器，2004，（5）.

作者簡介：尹德忠（1975—），男，肥城市泓星機械有限公司焊接工程師，研究方向：鍋爐壓力容器焊接工藝。