陳偉藝

（福建省工業(yè)設(shè)備安裝有限公司， 福建 廈門 361000）

0 引言

從當(dāng)今石油化工行業(yè)的發(fā)展形勢(shì)可以看出，立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐是不可或缺的儲(chǔ)油設(shè)備。因此，立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐的制作安裝對(duì)于設(shè)備安裝企業(yè)來(lái)說(shuō)，是一項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展的工程項(xiàng)目。企業(yè)在保證施工質(zhì)量和施工安全的前提下，若想獲得更大的工程效益，就必須合理安排施工工序、慎重選擇施工工藝、優(yōu)化資源配置。本文主要從本人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，介紹立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐制作安裝的施工方法。

1 儲(chǔ)罐制作安裝

立式儲(chǔ)罐總體采用群桿電動(dòng)葫蘆同步提升，倒裝焊接配合施工工藝。此工藝應(yīng)用了福建省一級(jí)工法《大型儲(chǔ)罐電動(dòng)葫蘆提升倒裝施工工法》，具有以下優(yōu)點(diǎn)：儲(chǔ)罐主體施工全部地面作業(yè)，不僅安全，功效高，而且節(jié)省了吊機(jī)、腳手架等施工費(fèi)用。

儲(chǔ)罐施工主要采用在罐區(qū)預(yù)制場(chǎng)預(yù)制，施工現(xiàn)場(chǎng)安裝、焊接。這里重點(diǎn)介紹30000m3儲(chǔ)罐的施工工藝。

1.1 罐體安裝

儲(chǔ)罐底板施工前，須對(duì)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)進(jìn)行檢查及驗(yàn)收，對(duì)基礎(chǔ)標(biāo)高、方位等進(jìn)行復(fù)測(cè)[1]。

1.2 儲(chǔ)罐防腐

儲(chǔ)罐防腐，須在焊接、試漏、試壓、附件安裝及基礎(chǔ)沉降觀測(cè)等工序完成，且質(zhì)檢合格后才可進(jìn)行施工。對(duì)于內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，其內(nèi)壁的防腐施工，應(yīng)在儲(chǔ)罐嚴(yán)密性試驗(yàn)合格后，鋁制浮頂安裝前。

儲(chǔ)罐防腐采用噴砂除銹的方式對(duì)鋼板金屬表面進(jìn)行處理，使金屬表面的除銹等級(jí)符合國(guó)家規(guī)范或設(shè)計(jì)文件的要求。除銹后的金屬表面，為避免返銹須盡快安排油漆涂刷施工，其時(shí)間間隔不宜超過(guò)8 小時(shí)[2]。除銹防腐施工時(shí)，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

（1）鋼板金屬表面溫度如果低于露點(diǎn)以上3℃，或相對(duì)濕度大于70%的時(shí)候，不宜進(jìn)行噴砂除銹的施工。

（2）出現(xiàn)雨、霧及風(fēng)力大于5 級(jí)的氣候情況時(shí)，不得進(jìn)行室外防腐蝕工作的施工。

罐體所有板材在下料、卷制后進(jìn)行防腐處理，并留出焊接位置即焊縫左右各留出5cm，待罐體安裝完成并進(jìn)行水壓試驗(yàn)后，再用角向磨光機(jī)進(jìn)行人工除銹，補(bǔ)好罐體防腐。

防腐蝕施工工序：

1.3 罐底安裝

儲(chǔ)罐底板安裝存在焊接工程量大、焊后易變形等特點(diǎn)，因此儲(chǔ)罐底板組裝采用搭接施工，因?yàn)榇罱颖葘?duì)接在下料、組裝以及防止焊接變形等方面更優(yōu)。搭接焊縫宜采用CO2氣體保護(hù)焊[3]，能夠保證儲(chǔ)罐底板焊縫的焊接質(zhì)量。CO2氣體保護(hù)焊工作效率高，是手工焊接的2～3 倍；生產(chǎn)成本低，大約是手工焊接的60%；熔透性好，一次熔深可達(dá)10mm，探傷合格率可達(dá)到98%；焊縫抗裂性好，焊縫線能量小，焊接受熱面小，因此變形和應(yīng)力也相應(yīng)減小，同時(shí)提高功效，縮短工期。

罐底板鋪設(shè)組對(duì)：

罐底板鋪設(shè)時(shí)先鋪邊緣板再鋪中幅板。按計(jì)算得出的劃線半徑劃出罐底邊緣板外圓周線，每隔3～4m 作好標(biāo)記，畫出中幅板的中心線和區(qū)域長(zhǎng)條中幅板的位置，經(jīng)全部檢查核對(duì)無(wú)誤后，開(kāi)始底板的鋪設(shè)，弓形邊緣板按編號(hào)組對(duì)，對(duì)接焊縫的焊接必須采取反變形措施。在鋪邊緣板時(shí)，在邊緣板底下得加墊板，墊板應(yīng)與對(duì)接的兩塊底板貼緊，其間隙用塞尺檢測(cè)不得大于1mm。對(duì)接焊縫應(yīng)完全焊透，表面應(yīng)平整。焊接前應(yīng)注意焊口的清潔與干燥，在鋼板接口處不許夾有泥沙、油污及鋼銹等雜質(zhì)。邊緣板對(duì)接邊的間隙內(nèi)大外小。邊緣板鋪設(shè)完畢后先焊接邊緣板對(duì)接縫外側(cè)300mm，并打磨至與邊緣板表面平齊，然后進(jìn)行探傷及中幅板鋪設(shè)等。罐底中幅板從儲(chǔ)罐中心向外鋪設(shè)，先鋪中心橫向鋼板，儲(chǔ)罐中心附近中幅板鋪設(shè)完，進(jìn)行罐底中心點(diǎn)的移植，檢查無(wú)誤后，用樣沖打出明顯標(biāo)記。中幅板采用搭接接頭，其搭接寬度允許偏差±5mm。在中幅板的搭接處應(yīng)采用火焰加熱打彎，使之圓滑過(guò)渡。中幅板的搭接三層板疊加部分應(yīng)將上層板切角，并在上層底板鋪設(shè)前，先焊接上層底板覆蓋部分的角焊縫。

在組對(duì)焊接時(shí)得注意焊接順序：先焊邊緣板外端300mm→中幅板短焊縫→中幅板長(zhǎng)焊縫→罐壁最底層和邊緣板環(huán)形角焊縫→邊緣板剩余焊縫焊接→邊緣板與中幅板間搭接焊縫。中幅板焊接時(shí)應(yīng)先焊短焊縫（即將鋼板接長(zhǎng)，寬度方向不變），后焊長(zhǎng)焊縫（即將鋼板沿長(zhǎng)邊接起來(lái)，變寬），短縫焊接順序應(yīng)由中心向兩邊對(duì)稱施焊，如圖1 橫板短邊的1、1 焊接順序。長(zhǎng)焊由多名焊工自中心向兩端分段施焊，并采取分段逆向焊法。如圖1 豎向一、二板，二、三板的7～13 焊接順序。然后再焊橫板與豎板間的焊縫，如圖1 中2～6 焊接順序。罐底焊接順序示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 罐底焊接順序示意圖

焊前先點(diǎn)固，將搭接邊打平，貼緊，每隔300～400mm 點(diǎn)一點(diǎn)。焊接過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)焊縫起鼓時(shí)，立即用木錘趁熱打平。罐底焊接完畢后，所有底板的焊縫應(yīng)采用真空箱進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)負(fù)壓值不得低于53kPa，以無(wú)滲漏為合格。

1.4 罐壁板組裝

儲(chǔ)罐采用電動(dòng)葫蘆掛在拔桿上起吊罐壁進(jìn)行倒裝。當(dāng)上一層壁板提升組焊完成后，就可以把提升桿放下，然后下移脹圈，再進(jìn)行下一壁板的提升，直到整個(gè)罐體組焊完成。在壁板提升的過(guò)程中，為了方便觀測(cè)到每一層壁板的提升高度，以及更好地控制儲(chǔ)罐提升速度，壁板圍板之前可以將上一層壁板的高度、尺寸標(biāo)注在臨近提升架的壁板上。在儲(chǔ)罐壁板組對(duì)安裝之前，要對(duì)已預(yù)制完成的板材的幾何尺寸進(jìn)行復(fù)核，在確認(rèn)合格后，才能夠進(jìn)行組裝。

儲(chǔ)罐壁板的對(duì)接組焊，須按罐內(nèi)側(cè)對(duì)齊的方式進(jìn)行。圍板時(shí)，應(yīng)根據(jù)頂層壁板的展開(kāi)圖，在罐底邊緣板上標(biāo)記出0o、90o、135o、180o、270o的位置，然后利用吊車先從0°的位置開(kāi)始進(jìn)行圍板，可同時(shí)向兩側(cè)圍板。鋼板吊裝就位后，利用卡具調(diào)整間隙，再用卡銷進(jìn)行固定。必要時(shí)，可利用斜銷打入壁板下端面與罐底邊緣板之間，來(lái)調(diào)整壁板上端面的水平，再用專門卡具來(lái)控制垂直度、橢圓度、間隙。每層壁板間的縱向垂直度組對(duì)和對(duì)接間隙，可用專門的日字卡、方錐和三角銷進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整好后，再進(jìn)行縱向焊縫的焊接。頂層壁板縱向焊縫焊接完成后，須進(jìn)行上口水平度的檢查，復(fù)檢合格后才可進(jìn)行頂板的安裝。頂板安裝好后可進(jìn)行第二圈壁板安裝。

頂層壁板和頂板安裝完成后，就可以開(kāi)始安裝第二層壁板了。方法如頂層壁板一樣，并留出一道活口不進(jìn)行焊接。第二層壁板吊裝的時(shí)候，在罐內(nèi)安裝脹圈和組對(duì)。應(yīng)按照要求，檢查和調(diào)整提升設(shè)備，確認(rèn)無(wú)誤后再提升。在環(huán)縫組對(duì)的時(shí)候，宜在壁板內(nèi)側(cè)每500mm 左右的位置點(diǎn)焊一塊矩形板，以此來(lái)防止環(huán)縫的焊接變形。壁板縱縫的內(nèi)側(cè)自上而下，每500mm 左右點(diǎn)焊弧形板。第二層壁板安裝好后，再將脹圈落下與底部連接，方法和頂層壁板做法相同。環(huán)縫、縱縫全部焊接完成后，須根據(jù)相關(guān)規(guī)范對(duì)壁板的焊縫質(zhì)量、幾何尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)。

檢驗(yàn)合格后，再根據(jù)上述的做法安裝第三、第四層壁板，以此類推，直到最后一層壁板安裝完成。在底層壁板的縱縫、上部環(huán)縫焊接完成以后，將脹圈落下和底部連接，再開(kāi)啟提升設(shè)備，使儲(chǔ)罐提升160～200mm，然后再撤除原有的墊塊，最后在底層壁板的安裝線兩側(cè)設(shè)擋板，使壁板就位。底板與底層壁板的環(huán)向內(nèi)外角焊縫，可安排數(shù)名焊工均勻?qū)ΨQ分布在儲(chǔ)罐內(nèi)外兩側(cè)，利用分段退焊法，沿同一方向同時(shí)進(jìn)行焊接。

在進(jìn)行壁板吊裝組對(duì)施工的時(shí)候，可事先在每條縱縫的下端面放進(jìn)一截大約4.5mm 厚的扁鐵，以此來(lái)保證壁板下部組對(duì)的間隙。當(dāng)發(fā)現(xiàn)壁板縱縫需要調(diào)整的時(shí)候，只須調(diào)整壁板上端面的日字卡，以此來(lái)確保每條焊縫的間隙保持相互一致，另外，每?jī)蓧K相鄰的壁板的上端面也必須保持相互平齊。當(dāng)環(huán)向焊縫需要調(diào)整的時(shí)候，應(yīng)采取邊調(diào)整邊點(diǎn)焊的方式，在每隔200mm 的位置點(diǎn)焊一點(diǎn)，調(diào)整的時(shí)候須保證上下層壁板的內(nèi)側(cè)保持平齊。頂層壁板除外，余下各圈壁板的安裝都須以上一圈壁板焊接后的周長(zhǎng)尺寸作為標(biāo)準(zhǔn)。

壁板組裝完成后，應(yīng)進(jìn)行檢查，且須符合以下規(guī)定：

（1）罐頂層壁板相鄰的兩塊壁板上端面水平的允許偏差應(yīng)≤2mm。檢測(cè)整個(gè)圓周，任意兩點(diǎn)的水平允許偏差≤6mm[4]；

（2）罐頂層壁板的鉛垂允許偏差≤3mm；

（3）壁板組裝焊接完成后，頂層壁板1m 高的水平位置上，內(nèi)表面任意點(diǎn)半徑的允許偏差為±25mm。

（4）其余各層壁板的鉛垂允許偏差≤該圈壁板高度的0.3%；

（5）組裝焊接后的焊縫角變形可利用1m 長(zhǎng)的弧形樣板進(jìn)行檢查，如板厚≤12mm 時(shí)角變形≤10mm；如板厚為12＜δ≤25mm 時(shí)角變形≤8mm。

（6）組裝焊接后，罐壁的局部凹凸變形應(yīng)平緩，不得有突然起伏。

1.5 頂板安裝

在頂圈壁板及頂部槽鋼安裝好后，需先進(jìn)行頂部網(wǎng)殼安裝，網(wǎng)殼安裝合格后進(jìn)行頂板鋪設(shè)安裝。網(wǎng)殼可采用三角形網(wǎng)殼，工廠預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)螺栓組裝，從外圓往內(nèi)安裝。

固定頂板預(yù)制前，應(yīng)先據(jù)圖紙和材料尺寸繪制排板圖。安裝時(shí)應(yīng)據(jù)排板圖等分劃線、點(diǎn)焊罐頂板的定位擋板，頂板搭接寬度允許偏差為±5mm。罐頂應(yīng)成型美觀，其凹凸變形在組裝焊接完畢后用1.5m 長(zhǎng)的樣板測(cè)量，間隙不應(yīng)大于15mm。罐頂板的焊接應(yīng)先焊內(nèi)側(cè)的斷續(xù)焊縫，后焊外部的連續(xù)焊縫。連續(xù)焊縫宜采用隔縫對(duì)稱施焊方法,并由中心向外分段退焊。頂板和槽鋼的環(huán)縫應(yīng)由幾名焊工對(duì)稱均勻分布，沿同一方向采用分段退焊。為便于吊裝和人員進(jìn)出，應(yīng)在罐頂板上留幾個(gè)口最后焊。

1.6 無(wú)損檢測(cè)

（1）罐底邊緣板的焊接邊，距邊緣100mm 范圍內(nèi)，應(yīng)按JB4730《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》進(jìn)行超聲波探傷檢查，其結(jié)果達(dá)到III 級(jí)為合格[5]；

（2）邊緣板間每條對(duì)接焊縫外端300mm 范圍內(nèi)按JB4730 進(jìn)行射線探傷檢查，其結(jié)果達(dá)到III 級(jí)為合格；

（3）底板三層鋼板重疊部分的搭接接頭焊縫焊完后在沿三個(gè)方向各200mm 范圍內(nèi)應(yīng)進(jìn)行滲透探傷；

（4）底圈壁板與罐底的T 形接頭的罐內(nèi)角焊縫應(yīng)進(jìn)行磁粉探傷，按JB4730 要求I 級(jí)為合格；

（5）對(duì)罐壁板焊縫進(jìn)行射線探傷，按JB4730 要求III 級(jí)合格。

1.7 附件安裝

儲(chǔ)罐的附件包括鋁制內(nèi)浮盤、量油管、排水管、開(kāi)孔接管、加強(qiáng)圈等。

3 結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際施工中，立式圓筒形鋼制焊接儲(chǔ)罐的制作安裝存在著不同的施工工藝和施工工序，我們應(yīng)當(dāng)在保證施工質(zhì)量和施工安全的同時(shí)，不斷探索，尋找出更好的施工方法，達(dá)到資源配置的最優(yōu)化，創(chuàng)造更大的工程效益。