徐志豪

中國化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司 河南開封 475002

中國化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司（以下簡稱十一化建）承建的沙特SWCC 海水淡化三期輸水項(xiàng)目B、C 包儲罐EPC 工程共有5 個TOS 輔站，設(shè)計了5臺2×500m3的儲水罐(罐中罐)，分布在沙特阿拉伯麥地那省周邊地區(qū)。此罐為內(nèi)外雙罐無支撐柱結(jié)構(gòu)的錐頂罐，雙罐共用底板和頂板，罐本體坐落在鋼結(jié)構(gòu)平臺之上，并通過地腳螺栓和鋼結(jié)構(gòu)平臺連接固定。其設(shè)計建造規(guī)范采用美標(biāo)API- 650,主要參數(shù)為：鋼結(jié)構(gòu)平臺高6m，外罐高9.75m、直徑12m，內(nèi)罐高9.4m、直徑8.4m，內(nèi)外罐設(shè)計最高液位9.4m，內(nèi)外罐壁板各5圈，最大壁厚為9mm，最小壁厚為6mm,底板、壁板和頂板材質(zhì)均為ASTM A36。

考慮到此罐直徑小、噸位輕及雙罐共用底板和頂板的特殊結(jié)構(gòu)，采取邊柱倒鏈倒裝法：基礎(chǔ)施工→安裝罐底板→倒裝內(nèi)罐壁板→倒裝外罐壁板→整體吊裝頂板。施工流程見圖1。

圖1 2×500m3 儲水罐（罐中罐）施工流程示意圖

1 基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)平臺施工及驗(yàn)收

基礎(chǔ)鋼結(jié)構(gòu)平臺含6 個立柱，間隔60°環(huán)形排列，其中立柱、頂部環(huán)形梁為H 型鋼，斜撐為角鋼，環(huán)形操作平臺框架為槽鋼，操作平臺上滿鋪鋼格柵。主要施工工序?yàn)椋毫⒅惭b→環(huán)形梁安裝→斜撐安裝→環(huán)形操作平臺框架安裝→環(huán)形操作平臺鋼格柵鋪設(shè)→護(hù)欄安裝→螺栓緊固→防腐→交工驗(yàn)收。在鋼結(jié)構(gòu)平臺安裝完成后，要進(jìn)行交接驗(yàn)收，需檢查記錄以下數(shù)據(jù)：罐中心坐標(biāo)及標(biāo)高記錄，鋼結(jié)構(gòu)環(huán)梁上表面標(biāo)高記錄，鋼結(jié)構(gòu)環(huán)梁地腳螺栓孔位置記錄，立柱0°/ 60°/ 180°/ 240°/ 300°方位記錄等。驗(yàn)收數(shù)據(jù)填寫專用記錄表格作為工序交接資料。2×500m3儲水罐（罐中罐）主視圖及其鋼結(jié)構(gòu)平臺分別見圖2 和圖3。

圖2 2×500m3 儲水罐（罐中罐）主視圖

圖3 2×500m3 儲水（罐中罐）鋼結(jié)構(gòu)平臺

2 儲罐預(yù)制

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及常識確定儲罐鋼板排版原則進(jìn)行儲罐預(yù)制。儲罐底板的下料包括中幅板和異形板，均應(yīng)按批準(zhǔn)的底板排版圖和下料圖在矩形板上標(biāo)識，鋼板下料關(guān)鍵控制點(diǎn)為鋼板標(biāo)識移植并且尺寸記錄齊全，以便實(shí)現(xiàn)材料使用的可追溯性。底板下料切割完畢后，打磨切邊，去除毛刺和爐渣，發(fā)現(xiàn)的任何缺陷都應(yīng)進(jìn)行修復(fù)，板材尺寸公差應(yīng)符合ASTM A6 和ASTM A6M- 13 標(biāo)準(zhǔn)。

3 壁板預(yù)制及注意事項(xiàng)

壁板預(yù)制前應(yīng)繪制排版圖，并應(yīng)符合下列要求：各圈壁板的縱向焊縫宜向同一方向逐圈錯開，相互錯開的距離宜為板長的1/ 3，且不得小于500mm；底圈壁板的縱向焊縫與罐底邊緣板對接焊縫之間的距離不得小于200mm；壁板開孔接管或開孔接管外補(bǔ)強(qiáng)板外緣與罐縱向焊縫之間的距離不得小于200mm；與罐環(huán)向焊縫之間的距離不得小于100mm。壁板下料誤差控制參照儲罐鋼板排版原則執(zhí)行。

根據(jù)頂板排版圖和下料圖完成所有部件下料，包括頂板、結(jié)構(gòu)梁、儀表孔和排氣孔等。

頂板部分由19 塊組成，預(yù)制前應(yīng)繪制排版圖，并應(yīng)符合下列要求：頂板任意相鄰焊縫的間距不得小于200mm。拱頂?shù)捻敯逑铝虾?，宜在胎具上拼裝成形；胎具制作成與頂板的拱型方向正好相反，然后將頂板放在胎具上；將加強(qiáng)筋焊在頂板上，焊好后脫胎；并用弧形板檢查，間隙不得大于10mm。頂板鋼結(jié)構(gòu)按照圖紙尺寸及誤差要求下料預(yù)制。

4 儲罐安裝

4.1 儲罐底板安裝

(1) 底板鋪設(shè)前應(yīng)標(biāo)記鋼結(jié)構(gòu)平臺環(huán)梁十字中心位置，布置十字交叉中心線作為鋪板參照。

(2) 底板中副板BP- 1 鋪設(shè)后，按照排版順序從BP- 2 到BP- 5 完成其他異形底板鋪設(shè)；底板鋪設(shè)過程中及時找平并點(diǎn)焊，防止出現(xiàn)位置偏差。

(3) 底板焊縫為對焊縫（圖4）。底板鋪設(shè)完成后，從中心向四周按照先短后長的焊接原則施焊，焊接采用分層、分段退焊和跳焊的方式。底板焊縫焊接完畢并經(jīng)探傷檢測和真空試驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行內(nèi)罐壁板安裝。

圖4 底板對焊縫

(4) 罐底板焊接完成后，安裝底板上的上下水管口和排水管管口。

4.2 儲罐壁板安裝

4.2.1 內(nèi)罐頂層壁板安裝

（1）沿內(nèi)罐周長線環(huán)形架設(shè)約350mm 高度的臨時支座，間距約700mm，如圖5 所示；

圖5 臨時支座及邊柱布置圖

（2）將內(nèi)罐半徑標(biāo)識在臨時臺座頂部，將臨時臺座頂部的限位板沿內(nèi)標(biāo)識線焊接，外限位板沿外標(biāo)識線焊接；

（3）將內(nèi)罐頂層壁板放置在臨時底座的頂部，每塊壁板用臨時支架固定，以保證垂直度；

（4）焊接內(nèi)罐頂層壁板縱向焊縫，縱向焊縫組對見圖6；

圖6 壁板縱向焊縫組對

（5）內(nèi)罐頂層壁板縱向焊縫焊接完成并驗(yàn)收合格后，組對焊接壁板加強(qiáng)角鋼。

4.2.2 邊柱倒鏈提升裝置安裝

（1）倒鏈的布置和計算：倒鏈布置如圖5 所示均勻分布，選用10 臺倒鏈，每臺最大提升能力均為5t。當(dāng)?shù)诙颖诎逑蛏咸嵘?m 高度時，倒鏈會承受最大載荷，實(shí)際最大重量（G）為：第二層及以上壁板總重量（G1）+ 第二層以上壁板加強(qiáng)角鋼總重量（G2）+ 膨脹結(jié)構(gòu)及限位結(jié)構(gòu)總重量（G3），經(jīng)計算G≈20t。每個倒鏈的承受載荷為2t，考慮到安全系數(shù)和升降的不均勻性，取不均衡載荷系數(shù)為1.25，實(shí)際每臺倒鏈最大承受載荷約為2.5t，小于倒鏈提升能力5t，滿足吊裝要求。

（2）內(nèi)罐頂層壁板縱向焊縫焊接時，將邊柱倒鏈提升裝置及膨脹結(jié)構(gòu)吊入內(nèi)罐。

（3）將膨脹結(jié)構(gòu)焊接到內(nèi)罐頂層壁板的底面，膨脹結(jié)構(gòu)與壁板曲率相同。

（4）將吊耳焊接在膨脹結(jié)構(gòu)上。（5）在底板上安裝立柱和支撐。

（6）將倒鏈安裝在吊耳和邊柱上，調(diào)整邊柱倒鏈提升裝置，提升內(nèi)罐頂層壁板。

4.2.3 下一層內(nèi)罐壁板安裝

（1）內(nèi)罐頂層壁板縱向焊縫驗(yàn)收合格后,啟動倒鏈提升裝置到指定的高度。例如,內(nèi)罐頂層壁板寬度為1.75m, 則頂層壁板提升高度約1.78～1.80m, 其中30～50mm 是內(nèi)罐下一層壁板與內(nèi)罐頂層壁板之間的預(yù)留調(diào)整高度。

（2）將下一層內(nèi)罐壁板吊放在底座上，焊接內(nèi)罐下一層壁板縱向焊縫，檢查內(nèi)罐下一層壁板的曲率和垂直度；合格后啟動邊柱倒鏈提升裝置，使內(nèi)罐頂層壁板從頂軌上滑下，直到內(nèi)罐頂層壁板和內(nèi)罐下一層壁板之間的環(huán)向焊縫組對尺寸合格為止。

（3）縱向焊縫檢查合格后，組對內(nèi)罐頂層壁板和內(nèi)罐下一層壁板之間的環(huán)向焊縫，采用環(huán)向焊縫組對。調(diào)整定位板，進(jìn)行點(diǎn)焊，確保間隙正常、水平接頭無明顯錯邊。經(jīng)焊接工程師認(rèn)可后，方可焊接水平焊縫。

（4）內(nèi)罐頂層壁板和內(nèi)罐下一層壁板之間的環(huán)向焊縫焊接完成驗(yàn)收合格后，組對焊接壁板加強(qiáng)角鋼。

4.2.4 內(nèi)罐第三層、第二層壁板安裝

按照上述步驟所述的組裝方法組裝焊接內(nèi)罐第三層和第二層壁板。

4.2.5 內(nèi)罐第一層壁板安裝

（1）對于內(nèi)罐第一層壁板，啟動邊柱倒鏈提升裝置，將已完成安裝的內(nèi)罐壁板提升至適當(dāng)高度(比下一層壁板高30～50mm)，并保持在該高度。

（2）拆除臨時支座，在罐底板上組裝焊接內(nèi)罐壁板定位板；經(jīng)檢查合格后,吊裝內(nèi)罐第一層壁板至指定定位位置；組焊內(nèi)罐第一層壁板縱向焊縫，組焊完成第一層壁板與底板之間的大角縫。

（3）啟動邊柱倒鏈提升裝置，將上述已安裝好的內(nèi)罐壁板降落至內(nèi)罐第一層壁板，進(jìn)行內(nèi)罐第一、二層之間的環(huán)向焊縫的后續(xù)組對焊接工作。

4.2.6 外罐壁板安裝

按照上述步驟所述的組裝方法組裝焊接外罐壁板。

4.2.7 地腳螺栓安裝

內(nèi)外罐壁板焊接完成后，安裝地腳螺栓，將罐本體和鋼結(jié)構(gòu)平臺固定并進(jìn)行螺栓緊固。

4.2.8 內(nèi)外罐其他附件安裝

內(nèi)外罐壁板安裝完成后，按圖紙將直爬梯、罐內(nèi)進(jìn)出口水管、排水管、壁板人孔、清掃孔和儀表孔等安裝到位。

4.3 儲罐頂板安裝

(1) 罐頂板和罐頂鋼結(jié)構(gòu)組對安裝和焊接需在地面進(jìn)行，其中罐頂板安裝可以和壁板倒裝同步進(jìn)行。安裝焊接完成合格后，進(jìn)行頂板的整體吊裝。

(2) 需要制作一個與罐頂標(biāo)高相同、曲率相同的的臨時鋼結(jié)構(gòu)支架（圖7），用于鋪設(shè)罐頂頂板。

圖7 罐頂板臨時鋼結(jié)構(gòu)支架結(jié)構(gòu)圖

(3) 根據(jù)罐頂?shù)氖┕D，拼裝、焊接，將罐頂布設(shè)在裝配好的臨時鋼結(jié)構(gòu)支架上。

(4) 罐頂板完成后，根據(jù)批準(zhǔn)的施工圖紙標(biāo)識罐頂鋼結(jié)構(gòu)位置尺寸，開始罐頂鋼結(jié)構(gòu)的組對焊接工作。

(5) 在罐頂板上標(biāo)出儀表孔、人孔和通氣孔的位置，并進(jìn)行罐頂板與管口之間的安裝、焊接。

(6) 待內(nèi)外罐壁板及罐內(nèi)附件安裝完成后，開始罐頂整體吊裝，吊裝過程見圖8。罐頂整體就位后，開始組對焊接罐頂與包邊角鋼之間的內(nèi)外大角縫。外部大角封焊接使用升降車作為焊工移動操作平臺，在內(nèi)部罐壁上焊接鋼制腳手架，鋪設(shè)跳板，使用移動小車進(jìn)行內(nèi)部大角封焊接。

圖8 2×500m3 儲水罐（罐中罐）罐頂整體吊裝過程

(7) 安裝罐頂板四周防護(hù)圍欄。

(8) 拆除內(nèi)部大角封焊接搭設(shè)的腳手架及其他臨時支撐，儲罐本體安裝完成。罐本體施工過程中，在監(jiān)理見證下組織壁板垂直度驗(yàn)收，內(nèi)外罐底板半徑測量以及罐口方位和法蘭組對偏差測量等，所有測量工作均有記錄并得到監(jiān)理簽字確認(rèn)。

5 儲罐防腐

儲罐存儲的介質(zhì)為飲用水，內(nèi)部防腐施工質(zhì)量將直接影響水的品質(zhì)?？紤]此罐的特殊結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場環(huán)境條件，罐鋼板罐內(nèi)表面采取預(yù)制場噴砂除銹噴涂底漆，罐鋼板罐外部表面采取安裝焊接后再噴砂除銹現(xiàn)場噴涂底漆，罐內(nèi)焊縫底漆防腐使用磨光機(jī)打磨、滾筒滾涂，罐內(nèi)外部中間漆和面漆均使用高壓無氣噴涂。其中噴砂除銹所需設(shè)備有空壓機(jī)、分氣罐、過濾器、砂罐、氣帶、砂帶和噴砂槍頭等，使用的噴砂材料為鋼砂G40 和鋼丸S330 組成的混合鋼磨料。根據(jù)規(guī)范要求，噴砂除銹等級為SA3 時，基材表面錨紋度為80μm。按照誤差標(biāo)準(zhǔn)±20%，噴砂后的鋼板表面錨紋度在64～96μm即為合格。按照材料腐蝕程度現(xiàn)場確定噴砂遍數(shù)，噴砂合格后4h 內(nèi)應(yīng)完成底漆噴涂工作。因氣候條件超標(biāo)（濕度、風(fēng)沙等）未能及時完成底漆噴涂，則鋼板需要二次噴砂后方能噴漆。高壓無氣噴涂防腐所需設(shè)備有空壓機(jī)、分氣罐、過濾器、氣帶、高壓無氣噴涂機(jī)和噴槍等。根據(jù)規(guī)范ISO 8502- 5 及油漆噴涂作業(yè)指導(dǎo)書要求，氣候條件達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)時才能展開噴漆工作：相對濕度低于85%，金屬表面露點(diǎn)溫度大于3℃，鋼板噴砂后表面鹽分含量小于4μg/ cm2。

根據(jù)業(yè)主項(xiàng)目規(guī)范，儲罐內(nèi)部所有區(qū)域需要噴涂總漆膜厚度至少為500μm 的食品級油漆，其中底漆采用Jotun- Penguard Primer Red 油漆，厚度為40μm；中間漆采用Jotun- Tankguard 412 Grey 油漆，厚度為230μm；面漆采用Jotun- Tankguard 412 White 油漆，厚度為230μm。外部結(jié)構(gòu)噴涂總漆膜厚度至少為240μm 的環(huán)氧富鋅油漆體系，其中底漆采用Jotun- Barrier 77 Grey 油漆，厚度為80μm；中間漆采用Jotun- Penguard Midcoat Light Grey 油漆，厚度為110μm；面漆采用Jotun- Hardtop As Color Group- 1 油漆，厚度為50μm。

6 儲罐上水試壓沉降及消毒

6.1 上水試壓沉降及消毒方案編制報批

為節(jié)約水資源，儲罐的試壓沉降和消毒同時進(jìn)行，方案經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)后方可開始上水。方案包括水源檢測報告、上水位置、上水流量、內(nèi)外罐臨時液位計、排水措施、上水臨時設(shè)施（上水泵，管路，閥門，流量計，罐口封堵用盲板等）、上水前臨時沉降觀測基準(zhǔn)樁和鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)平臺環(huán)梁沉降觀測點(diǎn)設(shè)置、罐內(nèi)消毒措施、上水過程中不同階段沉降測量要求，以及相應(yīng)質(zhì)量保證和安全措施等。

6.2 儲罐沉降要求

根據(jù)API- 650 規(guī)范要求，2×500m3儲水罐（罐中罐）上水前，需要在鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)環(huán)梁上表面等角度設(shè)置6 個沉降觀測點(diǎn)，并建臨時沉降觀測基準(zhǔn)樁。臨時沉降觀測基準(zhǔn)樁的位置至少在距離罐基礎(chǔ)1.5 倍的罐直徑以外，其標(biāo)高和坐標(biāo)信息需從項(xiàng)目永久性基準(zhǔn)點(diǎn)通過RTK 或全站儀測出。臨時沉降觀測基準(zhǔn)樁坐標(biāo)標(biāo)高信息，以及鋼結(jié)構(gòu)環(huán)梁上沉降觀測點(diǎn)標(biāo)識需經(jīng)監(jiān)理審批，審批合格后，方可使用。

6.3 上水前檢查工作

所有焊接結(jié)束，并經(jīng)監(jiān)理簽字驗(yàn)收確認(rèn)，以及底板焊縫真空箱測試完成、焊縫射線探傷完成、儲罐防腐合格、上水設(shè)施及消毒設(shè)施齊全等。上水前，應(yīng)將頂板全部通氣孔打開。

6.4 消毒要求

根據(jù)儲水設(shè)施消毒規(guī)范——美國水務(wù)協(xié)會規(guī)范（AWWA- C652）第4.2 條規(guī)定，儲水設(shè)施可以選用一定濃度的次氯酸鈣作為消毒劑進(jìn)行消毒。在儲罐上水到設(shè)計液位5%時，將提前攪拌均勻的次氯酸鈣溶液通過泵和管路打進(jìn)罐內(nèi)。為使消毒液能充分?jǐn)U散，消毒液打進(jìn)罐內(nèi)后需靜置6h，待隨機(jī)抽取的水樣中有效氯含量達(dá)50×10-6以上時開始再次上水。儲罐上水達(dá)到最高液位后需靜置24h，然后申請第三方檢測機(jī)構(gòu)現(xiàn)場取樣，測量水樣氯含量及細(xì)菌含量，以檢驗(yàn)消毒效果。水樣中有效氯含量達(dá)2.5×10-6以上，且細(xì)菌含量滿足世衛(wèi)組織飲用水標(biāo)準(zhǔn)即為消毒合格。

6.5 上水速率

根據(jù)美標(biāo)API- 650 相關(guān)規(guī)定，儲罐壁板壁厚在22mm 以下的，頂層壁板上水速率為300mm/ h, 頂層以下壁板的上水速率為400mm/ h。

6.6 沉降觀測控制

根據(jù)API- 650 規(guī)范要求及監(jiān)理意見，此罐沉降觀測分為6 個階段，分別是：上水前標(biāo)高測量、25%設(shè)計液位時標(biāo)高測量、50%設(shè)計液位時標(biāo)高測量、75%設(shè)計液位時標(biāo)高測量、最高設(shè)計液位靜置24h 后的標(biāo)高測量，以及儲罐排水完成后的標(biāo)高測量。罐鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)平臺環(huán)梁圓周上任意10m 間隔兩個點(diǎn)的均勻沉降不能超過13mm, 及整個環(huán)梁不均勻沉降值在50mm 以內(nèi)為合格。上水試驗(yàn)應(yīng)始終在監(jiān)視下進(jìn)行，上水過程中要注意觀測基礎(chǔ)沉降情況。當(dāng)基礎(chǔ)沉降量超過設(shè)計規(guī)定時，必須停止充水，并檢查罐體有無滲水和顯著變形。此罐需內(nèi)外罐同時開始上水，通過提前安裝的臨時液位計觀測液位，儲罐上水時每個沉降觀測階段結(jié)束，并經(jīng)監(jiān)理確認(rèn)后方可繼續(xù)上水。當(dāng)液位達(dá)到最高液位時需靜置觀察24h，再進(jìn)行沉降觀測點(diǎn)標(biāo)高測量，直到各個觀測點(diǎn)數(shù)值趨于穩(wěn)定不再發(fā)生變化，上水沉降結(jié)束。當(dāng)罐內(nèi)排水完成后，再對各觀測點(diǎn)標(biāo)高測量，并將所有數(shù)據(jù)填寫記錄申請報驗(yàn)。

6.7 嚴(yán)密性檢測

罐整體上水沉降觀測結(jié)束后，首先進(jìn)行外罐嚴(yán)密性觀測，外罐所有焊縫目視無任何泄露和變形，方開始進(jìn)行外罐排水。外罐排水結(jié)束后，拆除外罐臨時盲板，進(jìn)入外罐內(nèi)進(jìn)行內(nèi)罐嚴(yán)密性觀測。如果內(nèi)罐所有焊縫目視無任何泄露和變形，則內(nèi)外罐試壓合格。

7 交工驗(yàn)收

2×500m3儲水罐（罐中罐）試壓沉降消毒完成后，再次使用飲用水把罐內(nèi)清洗干凈，安裝儲罐銘牌。經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理檢查內(nèi)部清潔度合格后，更換正式盲板、墊片和螺栓，完成封罐，正式交付給業(yè)主作為預(yù)試車使用。交工后的2×500m3儲水罐（罐中罐）見圖9。

圖9 交工后的2×500m3 儲水罐（罐中罐）

8 結(jié)語

沙特SWCC 海水淡化三期輸水項(xiàng)目B、C 包儲罐EPC 工程，是十一化建首次在海外承接的儲罐EPC 工程。十一化建儲罐安裝團(tuán)隊(duì)通過合理安排施工工序，優(yōu)化施工方法和施工措施，加強(qiáng)施工過程質(zhì)量和安全管理，圓滿地完成了儲罐EPC 工程，為公司在鋼制儲罐，特別是在儲水罐（罐中罐）施工及現(xiàn)場管理方面積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。