姚 輝，洪 亮，劉法福，武保安

中國石油管道局工程有限公司，河北 廊坊

1. 引言

隨著金屬材料技術(shù)的發(fā)展，鋁合金制品以其重量輕和耐腐蝕、安裝方式靈活等特性得到廣泛應(yīng)用[1]，大中型儲罐鋁網(wǎng)殼拱項(xiàng)結(jié)構(gòu)在國外已在大中型儲罐上普遍采用。

在一般情況下，儲罐鋁制拱頂?shù)闹黧w結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)框架、罐頂支撐、鋁制蓋板、螺栓緊固件以及密封劑和密封壓條組成[1]。結(jié)構(gòu)框架由鋁合金工字梁通過節(jié)點(diǎn)板連接成為網(wǎng)狀骨架，其結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)排列在一個(gè)球面上，鋁合金工字梁通過上下翼板與節(jié)點(diǎn)板連接[1]。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)板上面覆蓋有連接蓋板，其作用是遮蓋節(jié)點(diǎn)處所有的螺栓孔和節(jié)點(diǎn)板以及鋁頂蓋板的頂角部位，密封覆蓋后為所有鄰接的構(gòu)件和壓條末端提供持續(xù)的全天候防護(hù)，節(jié)點(diǎn)處蓋板是鋁拱頂最容易漏水的地方[1]。近年來，據(jù)筆者調(diào)研了解，國際工程中有部分鋁制拱頂節(jié)點(diǎn)處蓋板發(fā)生密封不嚴(yán)，漏水的情況，遇上雨季，會從拱頂處流入罐內(nèi)雨水，一定程度上會影響儲罐內(nèi)油品的品質(zhì)。據(jù)調(diào)研，目前國內(nèi)外尚未有針對儲罐鋁制拱頂漏水的預(yù)防對策及措施方面的學(xué)術(shù)研究及探討。因此，筆者僅從設(shè)計(jì)(E)、采辦(P)、施工(C)等方面，淺析鋁制拱頂漏水的預(yù)防對策及措施，謹(jǐn)供各位同仁參考、借鑒。

2. 設(shè)計(jì)(E)方面及采辦(P)方面措施

2.1. 設(shè)計(jì)方面

總的來說，設(shè)計(jì)方面，供貨商的鋁拱頂?shù)臉?gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理，不得有設(shè)計(jì)缺陷。其壓條結(jié)構(gòu)、密封膠條、鋁框架凹槽以及鋁浮盤的懸吊支撐構(gòu)架應(yīng)科學(xué)嚴(yán)密，易于論證。比如，密封條宜選擇硅樹脂密封膠條或者更優(yōu)的材質(zhì)，其兼具有機(jī)樹脂及無機(jī)材料的雙重特性，具有獨(dú)特的物理、化學(xué)性能，有很好的電絕緣性質(zhì)，耐高溫及防水的良好效果。若為普通膠皮，造價(jià)低，質(zhì)量差，暴曬及雨水易于腐蝕和老化，達(dá)不到長期的有效密封效果，容易漏水。

2.2. 采購方面

采購應(yīng)反復(fù)比選并科學(xué)論證，選擇好產(chǎn)品，選錯(cuò)了會事倍功半，得不償失。

應(yīng)采購全球知名的有資質(zhì)的鋁拱頂供應(yīng)商品牌，嚴(yán)格篩選，選擇性價(jià)比高的產(chǎn)品。采購前，應(yīng)就設(shè)計(jì)理念，數(shù)據(jù)單，選材，結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度，質(zhì)量等要素進(jìn)行反復(fù)論證，對比分析，為最終的采購選型，做好正確的決策。

2.3. 壓條結(jié)構(gòu)及密封件設(shè)計(jì)

下面筆者從壓條結(jié)構(gòu)及密封件設(shè)計(jì)方面，從A、B 兩個(gè)不同的國際供應(yīng)商進(jìn)行對比分析。鋁拱頂壓條結(jié)構(gòu)及密封設(shè)計(jì)對比：

2.3.1. A 供應(yīng)商廠家產(chǎn)品

Figure 1. Before and after repairing 圖1. 修補(bǔ)前與修補(bǔ)后對比

1) 壓條結(jié)構(gòu)

Figure 2. Laminate structure of A Supplier 圖2. A 供應(yīng)商壓條

如圖1、圖2 所示，根據(jù)A 供應(yīng)商廠家的壓條結(jié)構(gòu)，中間的單側(cè)螺栓，不能擰的過緊，過緊的話，會造成壓條兩側(cè)分別上翹，造成膠條與鋁板密封不嚴(yán)，從而漏水。螺栓如果擰的過松，同樣不能實(shí)現(xiàn)膠條與鋁板有效的緊密貼合，依然會漏水。

2) 膠皮密封

如圖3 所示，膠皮與鋁板之間為簡單的平面密封，密封效果不佳，隨著暴雨落在鋁板上部，造成鋁板一定頻率的振動(dòng)，會使鋁板與壓條之間不斷產(chǎn)生或大或小的間隙，造成雨水進(jìn)入內(nèi)部。由于內(nèi)側(cè)無有效密封，容易造成罐內(nèi)泄露，或者直接通過鋁板和鋁框架之間縫隙流入，或者通過壓條凹槽流入節(jié)點(diǎn)鋁盤，進(jìn)而流入罐內(nèi)，造成漏雨。

Figure 3. Sealing structure of A Supplier 圖3. A 供應(yīng)商膠皮密封

3) 鋁板折邊結(jié)構(gòu)

Figure 4. Aluminum sheet folding structure of A Supplier 圖4. A 供應(yīng)商鋁板折邊結(jié)構(gòu)

如圖4 所示，鋁皮折邊為簡單直角不易脹緊，折邊應(yīng)再加折鉤等，應(yīng)為多折邊結(jié)構(gòu)更好。

4) 其它因素

密封橡膠條較薄，質(zhì)量較差，不耐腐蝕及日常暴曬等，螺栓配套的橡膠墊圈質(zhì)量較差，腐蝕老化較重。見圖5 所示：

Figure 5. Sealing and washer of A Supplier 圖5. A 供應(yīng)商密封膠條及墊圈

2.3.2. B 供應(yīng)商廠家產(chǎn)品

Figure 6. Typical joint design for aluminum dome sealing and connections of B Supplier 圖6. B 供應(yīng)商鋁拱頂?shù)湫兔芊饧斑B接設(shè)計(jì)圖

如圖6 所示，為B 供應(yīng)商鋁拱頂壓條結(jié)構(gòu)的典型連接設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖。鋁制蓋板通過固定壓條與結(jié)構(gòu)框架梁相連，鋁制蓋板邊緣的折邊與結(jié)構(gòu)框架梁上的凹槽相配套，起密封作用的硅樹脂密封條與壓條在制造廠內(nèi)配套預(yù)制，現(xiàn)場安裝時(shí)通過壓條螺釘進(jìn)行固定。

1) 壓條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理

如圖6 所示，B 供應(yīng)商廠家壓條主結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)，合理。綜合考慮了對各個(gè)密封連接件、密封條、鋁蒙板的連接及相互脹緊的交互作用，單個(gè)螺栓完全可以達(dá)到預(yù)期的脹緊密封咬合效果，螺栓越擰密封性越好越緊。

2) 鋁皮蒙板的多折邊結(jié)構(gòu)

如上圖所示，壓條也采用單排螺栓進(jìn)行連接固定，由于壓條考慮了特殊的結(jié)構(gòu)，隨著螺栓的不斷擰緊，鋁板的多折邊結(jié)構(gòu)，在鋁板折鉤處越壓越緊，鋁板和鋁框架貼合緊密，不易漏水。

3) 硅樹脂密封條結(jié)構(gòu)

如圖6 所示，由于密封壓條考慮了特殊的U 型結(jié)構(gòu)，隨著螺栓的不斷擰緊，硅樹脂的密封結(jié)構(gòu)，在左右兩側(cè)密封條越壓越緊，密封條和壓條、鋁板貼合緊密，不易漏水。

硅樹脂，是一種具有高度交聯(lián)結(jié)構(gòu)的熱固性聚硅氧烷聚合物，兼具有機(jī)樹脂及無機(jī)材料的雙重特性，具有獨(dú)特的物理、化學(xué)性能，有很好的電絕緣性質(zhì)，耐溫及防水的效果。其耐候性比一般的有機(jī)樹脂好。因此，在耐溫、耐熱及防濕處理保護(hù)表層的涂布上，皆為理想的材料。

Figure 7. Laminate structure drawing of A Supplier 圖7. A 供應(yīng)商廠家壓條結(jié)構(gòu)圖紙

Figure 8. Laminate structure photo of A Supplier 圖8. A 供應(yīng)商廠家壓條結(jié)構(gòu)照片

通過以上比對可以看出，如圖6、圖7、圖8 所示，A 供應(yīng)商廠家壓條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式過于簡單，理想化，并未充分考慮到膠條，鋁皮蒙板，折邊，蓋板等相互間的密封咬合作用，存在潛在漏雨傾向等等，而B 供應(yīng)商的壓條及密封設(shè)計(jì)則科學(xué)合理，滿足施工要求。

經(jīng)過工程的現(xiàn)場的實(shí)踐證明，即使按照廠家的現(xiàn)場指導(dǎo)，嚴(yán)格按照流程對鋁拱頂進(jìn)行組裝及噴淋測試，A 供應(yīng)商廠家的鋁拱頂部分節(jié)點(diǎn)處蓋板依然存在漏水問題，而B 供應(yīng)商廠家的鋁拱頂則完全沒有任何滲漏發(fā)生。

3. 施工(C)方面控制措施

除了從設(shè)計(jì)和采辦方面，選擇好的加工質(zhì)量及優(yōu)秀設(shè)計(jì)理念的產(chǎn)品之外，從施工方面，我們也必須遵循供應(yīng)商廠家的指導(dǎo)，嚴(yán)格按照廠家說明及安裝圖紙進(jìn)行施工，確保無滲漏發(fā)生。即使使用全球最好的鋁拱頂產(chǎn)品，如果不嚴(yán)格按照廠家指導(dǎo)說明或者安裝圖紙進(jìn)行，施工過程把控不嚴(yán)，質(zhì)量管理過程疏于控制，那么最終也很可能會造成泄漏的情況發(fā)生。

3.1. 操作要點(diǎn)

總的來說，設(shè)計(jì)方面，供貨商的鋁拱頂?shù)臉?gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理，不得有設(shè)計(jì)缺陷。其壓條結(jié)構(gòu)、密封膠條、鋁框架凹槽以及鋁浮盤的懸吊支撐構(gòu)架應(yīng)科學(xué)嚴(yán)密，易于論證。比如，密封條宜選擇硅樹脂密封膠條或者更優(yōu)的材質(zhì)，其兼具有機(jī)樹脂及無機(jī)材料的雙重特性，具有獨(dú)特的物理、化學(xué)性能，有很好的電絕緣性質(zhì)，耐高溫及防水的良好效果。若為普通膠皮，造價(jià)低，質(zhì)量差，暴曬及雨水易于腐蝕和老化，達(dá)不到長期的有效密封效果，容易漏水。

3.1.1. 鋁頂框架組裝

鋁頂框架組裝應(yīng)嚴(yán)格按照鋁頂廠家的指導(dǎo)順序進(jìn)行。在組裝底圈張力環(huán)時(shí)，相互之間的連接板是臨時(shí)加強(qiáng)連接板，主要用于鋁頂提升，待鋁頂提升到位后，將其替換成靴托架，安裝鋁頂支撐。

隨著鋁頂框架向中心靠攏，構(gòu)件安裝隨之增高，為方便安裝，可搭設(shè)移動(dòng)式腳手架用于施工人員高空作業(yè)。

3.1.2. 鋁頂蓋板安裝

鋁頂蓋板安裝在鋁頂框架組裝結(jié)束后進(jìn)行，從中心向四周進(jìn)行，安裝蓋板時(shí)應(yīng)注意： 必須確保支撐梁凹槽中無任何污垢和碎屑，并用丙酮液或酒精液進(jìn)行清洗，以保證安裝后的密封性。 覆蓋板的鉚釘只是定位用，強(qiáng)度很低，在覆蓋板定位后不能在其上行走，必須盡快安裝壓條，并安裝所有壓條上的螺釘。

3.1.3. 壓條安裝

安裝壓條前必須認(rèn)真清除壓條和覆蓋板連接處的浮土、碎屑以及壓條螺絲孔內(nèi)的碎屑，否則會嚴(yán)重危及壓條和覆蓋板連接結(jié)構(gòu)的長期完整性，并導(dǎo)致密封不嚴(yán)。

安裝壓條螺絲釘時(shí)，螺釘頭要完全緊緊固定在壓條上，并使之完全進(jìn)入壓條。

將壓條螺釘全部擰緊后，用橡膠榔頭敲擊壓條，并用合適的力矩扳手再次緊固各個(gè)螺釘。

3.1.4. 鋁頂提升

對于直徑較小的小型鋁制拱頂結(jié)構(gòu)，一般采用罐外地面整體拼裝，利用吊車整體吊裝就位的方法進(jìn)行安裝[1]。而對于直徑較大的鋁制拱頂結(jié)構(gòu)，由于單臺或雙臺吊車吊裝時(shí)的回轉(zhuǎn)半徑和吊裝重量都難于滿足安裝要求，同時(shí)還容易產(chǎn)生較大的吊裝變形，所以大型鋁制拱頂通常采用在儲罐內(nèi)部(罐底板之上)拼裝，整體成型后利用罐壁頂部設(shè)置的多組吊桿整體吊裝[1]，如圖9 所示，達(dá)到要求高度后安裝罐壁頂部的支撐，最后回落到罐壁環(huán)板或角鋼上的安裝位置。

3.1.5. 鋁頂支撐安裝

待鋁頂提升到最高處后，先將其中一個(gè)提升吊桿的鋼絲繩摘下，拆掉提升吊桿和張力環(huán)上部臨時(shí)節(jié)點(diǎn)板后，安裝鋁頂支撐的靴托架部分，然后在對稱位置安裝另一個(gè)靴托架，依次完成所有靴托架的替換安裝。

Figure 9. Aluminum dome in lifting 圖9. 鋁拱頂提升中

3.1.6. 遮雨板安裝

遮雨板安裝的注意事項(xiàng)與鋁頂蓋板類似，但還應(yīng)注意：遮雨板會在在靴托架的放射狀中心線處重疊大約25 mm，必須用密封劑在重疊處和整個(gè)遮雨板連接處密封。

3.1.7. 節(jié)點(diǎn)板蓋安裝和捻縫

節(jié)點(diǎn)板蓋的作用是遮蓋所有的螺栓孔和鋁頂蓋板、遮雨板的末端空隙，在捻縫后可為所有鄰接的支梁、壓條端部提供持續(xù)防護(hù)。由于各節(jié)點(diǎn)處是鋁頂最容易產(chǎn)生泄漏的地方，因此在安裝節(jié)點(diǎn)板蓋和捻縫時(shí)一定要特別小心[1]。

首先用干凈的紙巾沾上丙酮液或異丙基酒精使勁擦拭接觸面，然后立即用干凈的紙巾擦干。接觸面必須保持干燥，并在清潔后4 小時(shí)內(nèi)捻縫[2]。

在安裝節(jié)點(diǎn)板蓋前先檢查一下每根壓條的末端，確認(rèn)壓條與節(jié)點(diǎn)板不重疊且壓條墊圈已經(jīng)修整過。然后將節(jié)點(diǎn)板蓋直接扣在節(jié)點(diǎn)板上，固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫⒃谏w板的四周用密封劑封好。

在壓條末端和節(jié)點(diǎn)板蓋之間適當(dāng)加力，用密封劑填住所有空隙，然后再用工具稍加力將密封劑涂抹在連接處的表面，并使用抹刀將密封劑抹在凹處，讓連接處中間都抹上了密封劑。

最后用少量的密封劑涂抹在壓條末端，均勻并平滑地過渡好。

3.1.8. 螺栓再緊固

在整個(gè)安裝結(jié)束后，必須對壓條螺栓進(jìn)行一次再緊固，一般選用合適的力矩扳手依次均勻緊固所有螺栓。

3.1.9. 安裝效果檢查

螺栓再緊固結(jié)束后，對整個(gè)鋁頂進(jìn)行灑水試驗(yàn)，從罐內(nèi)觀察沒有滲漏即為合格。根據(jù)API650 [3]，灑水試驗(yàn)的壓力為350 KPa，因此，試驗(yàn)時(shí)須采取適當(dāng)措施保證水壓，一般可使用一臺小型水泵放置到罐頂抗風(fēng)圈上，對來自地面的凈水再次加壓后用于灑水試驗(yàn)。灑水試驗(yàn)應(yīng)從下而上進(jìn)行，以免水流影響試驗(yàn)效果。

3.2. 質(zhì)量控制措施

質(zhì)量要求：鋁頂框架組裝能夠順利合攏，無強(qiáng)制組裝現(xiàn)象；鋁頂滑動(dòng)支座安裝后有足夠滑動(dòng)間隙；鋁頂天窗、吊裝孔、防鳥網(wǎng)、靜電接地等附件安裝符合設(shè)計(jì)要求；鋁頂各接縫、節(jié)點(diǎn)板蓋等位置在350 KPa灑水試驗(yàn)條件下[4]無滲漏。具體質(zhì)量保證措施如下：

1) 安裝前認(rèn)真研究廠家技術(shù)文件，并邀請供應(yīng)商廠家代表共同參與編制安裝程序，確保整個(gè)鋁頂安裝過程得到良好的操作性指導(dǎo)。

2) 向鋁頂安裝人員進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)交底，交清質(zhì)量要求，明確質(zhì)量責(zé)任。

3) 安排專人負(fù)責(zé)對鋁頂構(gòu)件種類、數(shù)量進(jìn)行清點(diǎn)，并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，按構(gòu)件編號逐一發(fā)放，確保材料使用一一對應(yīng)。

4) 建立分片負(fù)責(zé)及質(zhì)量獎(jiǎng)懲措施，杜絕接縫、節(jié)點(diǎn)板蓋密封不嚴(yán)等質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)。

5) 積極和廠家代表進(jìn)行溝通，及時(shí)了解安裝細(xì)節(jié)要求。

6) 壓條和節(jié)點(diǎn)蓋板安裝前應(yīng)仔細(xì)清理和清洗，確保接合面的清潔。

7) 螺栓緊固時(shí)必須按照技術(shù)文件規(guī)定的扭矩值進(jìn)行緊固。

8) 拱頂灑水試驗(yàn)壓力必須在規(guī)定試驗(yàn)壓力下進(jìn)行，且要保證足夠的時(shí)間。 9) 技術(shù)人員應(yīng)堅(jiān)守崗位，及時(shí)指導(dǎo)各操作、監(jiān)控人員，并處理各種突發(fā)技術(shù)、質(zhì)量問題。

4. 結(jié)論

綜上所述，在國際EPC 項(xiàng)目管理中，通常我們能看到結(jié)果，比如鋁拱頂經(jīng)測試漏水了，但是由于經(jīng)驗(yàn)主義或者思維的局限性及差異性，可能無法達(dá)成一個(gè)對結(jié)果的全面認(rèn)知及深入剖析，有可能造成錯(cuò)誤的認(rèn)知。因此，跳出思維框架，進(jìn)行追本溯源的EPC 全過程的項(xiàng)目管控點(diǎn)剖析，對關(guān)鍵性影響因素深入考證，才能得出更符合客觀實(shí)際的事實(shí)和依據(jù)。因此，本文從科學(xué)的設(shè)計(jì)理念著手，嚴(yán)格采辦選型及選商，對鋁制拱頂?shù)陌惭b成效具有舉足輕重的作用。同時(shí)，從施工方面，應(yīng)嚴(yán)格按照廠家說明和設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行安裝，特別是節(jié)點(diǎn)處蓋板的有效密封以及嚴(yán)格的質(zhì)量保證措施尤為重要，確保完工后的鋁拱頂滿足噴淋測試要求。該問題的提出及論證，對于未來類似的國際項(xiàng)目中鋁拱頂漏水的預(yù)防，具有重要借鑒意義。