钢制焊接储罐制安施工工艺的探究与实践

钢制焊接储罐制安施工工艺的探究与实践

钟洪星

广东省石油化工建设集团公司广州市海珠区510260

摘要：本文主要以5465m³储罐的制作和安装为例就钢制焊接储罐制安施工工艺作了一些简要探讨。

关键词：储罐制作；储罐安装；施工工艺

1前言

大型钢制焊接储罐制作安装的好坏，直接影响到工程质量和正常使用，本文以东莞市业荣威通贸易公司液体化工品仓储工程大型储罐制安为例，阐述大型储罐制安的组装、焊接等关键技术措施的施工要点和施工方法，针对大型储罐制作和安装工程施工焊接量大、板材薄，壁板焊接易变形，需要投入足够的具有储罐施工经验的焊工及先进的焊接设备，才能保证焊接质量及施工工期的要求，以及由于储罐制作安装的施工现场通常都较为复杂，往往需要进行一定的预制，对储罐施工钢材运输也提出较高要求等因素，结合东莞市业荣威通贸易公司液体化工品仓储工程8个Φ18000、容积为5465m³大型储罐制作安装的施工经验，具体探究大型钢制储罐制作安装的一些施工工艺。

2储罐预制

2.1罐底预制

罐底板的主要预制工序为：准备工作→材料验收→划线→复验→切割→打磨→下一道工序。

罐底的排板直径按设计直径放大0.1～0.2%；中幅板的宽度不得小于1米；长度不得小于2米；底板任意相邻焊缝之间的距离不得小于200mm；弓形边缘板沿罐底半径方向的最小尺寸不得小于700mm。罐底中幅板采用搭接接头，搭接宽度为应符合设计要求。为防止底板在铺设过程中位移，在每张底板四周画出搭接线，并在确认搭接合格后点焊固定。罐底弓形边缘板采用对接接头，其外侧间隙为6～7mm，内侧间隙为8～12mm。

按排版图进行号料，号料时应按排版图进行编号，并做好标记及检查记录。下料切割后的底板局部凹凸度不得大于变形长度的1%，且不大于20mm，若超过此要求必须进行平整，对接缝处的坡口及上下表面离坡口20mm范围内进行除锈和氧化皮的清除。罐底板与基础接触的一面应喷砂除锈，除边缘50mm外的部分涂刷环氧煤沥青漆两道。

2.2壁板预制

罐壁板的预制工序为：准备工作→材料验收→钢板划线→复验→切割→坡口打磨→滚板成型→检查、记录→准备安装组对。

1、壁板预制前应绘制排版图，并对每块壁板进行编号，按设计排版图下料也应对每块壁板编号，并应注意在每圈壁板上留长度2米以上的封门板。

2、各圈壁板的纵向焊缝宜向同一方向逐圈错开，相互错开的距离宜为板长的1/3，且不得小于500mm。底圈壁板的纵向焊缝与罐底边缘板对接焊缝之间的距离，不得小于200mm。

3、壁板开孔接管或开孔接管外补强板外缘与罐纵向焊缝之间的距离，不得小于200mm；与罐环向焊缝之间的距离不得小于100mm。

4、壁板使用三辊卷板机卷制，使用25吨吊车配合，自紧式吊装卡具。壁板尺寸的允许偏差符合规范规定，检查曲率合格的板放到弧形胎架上。坡口加工采用刨边机加工或用氧—乙炔焰切割后用角磨机打磨清理，并应符合图纸要求。

2.3顶板预制

顶板预制前应绘制排板图，并应符合下列规定：

1、顶板任意相邻焊缝的间距，不得小于200mm；

2、单块顶板本身的拼接采用对接焊缝；

3、顶板应根据排版图下料，同时注意考虑焊缝收缩量。

顶板应进行成型加工；顶板组焊时，应采取防变形措施。顶板预制成型后，用弧形样板检查，其间隙不得大于10mm。

4、顶板预制

按排板图放大样，制作下料样板，采用样板下料。在地样上将各种梯形板料组焊成扇形面。板面焊接采用手工双面焊。

5、筋板预制

经向长条弧筋板是用数段扁钢煨制成双曲面弧状后在地样上拼焊而成。

6、顶板和筋板组焊

组焊前，应制作组装胎架。组装中先将顶板吊放到组装胎架上，用样板在面板上划出组装标记线。加强筋用弧形样板检查其间隙不得大于2mm，加强筋与顶板相焊时，应采取防变形措施。

7、加强筋采用对接接头，应加垫板，并且应全焊透。

3储罐安装施工工艺

油罐安装采用倒装法，电动葫芦提升，就是在油罐内壁周边均匀设置树立小扒杆，通过悬挂在小扒杆顶端的电动葫芦来提升已组装好的罐顶和罐壁的组合体。倒装法的施工程序是由上而下逐圈组对，逐圈提升直至组装完最后一圈壁板，提升前在壁板上设置强度足够的胀圈，以防止壁板在提升过程中的变形。具体安装程序如下：

基础验收→储罐预制→罐底铺设→防腐施工→中幅板焊接、罐底边缘板对接焊缝外边缘板焊接→顶圈壁板组焊→液压顶升机具安装→罐顶组对→胀圈调整组对→顶部第二节壁板组焊顶部壁板第一道环缝组焊→罐顶组焊→罐体附件安装→依次组焊壁板→壁板与罐底边缘板大角焊缝组焊、打磨→拆卸吊装机具→罐底板收缩缝焊接→罐底板真空试漏→内部配件组焊→充水沉降观测→总体试验→清扫→防腐→验收交接。

3.1提升装置的设置

储罐制安采用倒装法，提升装置按如下计算设计：

1、最大提升载荷计算：Gmax=K（G1+G2）

其中：K_摩擦系数，取1.2G1_罐体最大重量G2_施工中附加最大载荷

2、立柱组数计算：

N=（罐总重量－罐底板重量－最下层罐壁板重量+罐顶平台及附件重量）×动载风载系数／P或N=Gmax/P（千斤顶或倒链载荷）

动载风载系数取1.25，电动倒链采用10吨级。

3、桅杆（立柱）采用Φ325×8钢管，经核算满足要求。

3.2基础验收

在储罐安装前，必须按土建基础设计文件检查基础施工记录和验收资料，并按下列规定对基础表面尺寸复查，合格后方可安装。

基础外形尺寸误差和平整度应符合下列要求：

1、中心座标的允许偏差为±20mm，标高偏差不应大于20mm；

2、基础表面沿罐壁圆周方向的平整度，有环梁时每10m弧长内任意两点的高度误差不得大于6mm，整个圆周上任意两点的高度差不得大于或等于12mm；无环梁时每3m弧长内任意两点高差不得大于6mm，整个圆周长度内任意两点高差不得大于12mm。

3、当罐壁置于环梁之上时，环梁的内半径不应有正偏差，当罐底板置于环梁内侧时，环梁的内半径不得有负偏差。

4、当油罐直径小于25m时，可从基础中心向基础周边拉线测量，基础表面每100㎡范围内测点不得少于10点，基础表面凹凸度允许偏差不得大于25mm。

4、沥清砂层表面应平整密实，无突出的隆起、凹陷及贯穿裂纹。沥青砂层表面凹凸度应按下列方法检查：

3.3罐底安装

底板铺设时应先在基础上划出十字中心线，按排板图由中心向两侧铺设中幅板和边缘板，并用卡具固定。按照计算铺设半径划出弓形边缘板的外圆周线。中幅板搭在弓形边缘板的上面，搭接宽度不得小于60mm；底板搭接宽度允许偏差为土5mm；两板搭接面间的最大间隙应不大于1mm；对于局部的三层搭接部位，应按图纸要求进行切角。

底板上任意两焊缝间的距离均应不小于200mm。罐底板铺设前，应先完成底面防腐工作。每块底板边缘50mm范围内不刷，并在每块底板上画出搭接位置线。搭接接头三层板重叠部分的切角在铺板结束后进行；切角长度为搭接长度的2倍，其宽度应为搭接长度的2/3；在上层底板铺设前，先焊接上层底板覆盖部分的角焊缝。底板定位焊后，所有搭接缝间隙不应大于1mm。

3.4罐壁安装

壁板经检验，其卷制弧度符合要求后即可进行组装作业；凡不符合要求的应重新找圆。

底圈壁板纵缝与边缘板对接缝的最小距离应不小于200mm；壁板各圈纵缝应同向错开板长的1/3，且不应小于500mm。顶圈壁板上口的水平度偏差应小于2mm，每块壁板应测量两处。顶圈壁板组装后应检查其园度、上口水平度、周长及垂直度。底圈壁板：壁板的铅垂允许偏差，不应大于3mm；相邻两壁板上口水平的允许偏差，不应大于2mm；组装焊接后，底圈罐壁1m高处，内表面任意点半径的允许偏差应符合相关规定；其他各圈壁板的铅垂允许偏差，不应大于该圈壁板高度的0.3%；壁板对接接头的组装间隙，当图纸无要求时，按规定执行。组焊后焊缝的角变形用1m长的弧形样板检查，组焊后，罐壁的局部凹凸变形应平缓，不得有突然起伏。

3.5罐顶组装

在罐内组立组装拱顶的临时支架，其拱高宜比设计值高出50～80mm。罐顶的组装在临时支架上组装，并在最上二圈壁板安装焊接后进行。在临时支架上划出每根顶椽的位置线，并焊上组装挡板。在轴线对称位置上，先组装四根长顶椽，调整后定位焊，再组装其余顶椽，并调整好安装位置。组装拱顶边缘板，在轴线对称位置上，先组装四块拱顶边缘板，调整后定位焊，再组装其余拱顶边缘板，并调整好组装间隙并进行焊接。组装拱顶瓜皮板，先组装四块瓜皮板，调整后定位焊，再组装其余瓜皮板，并调整组装间隙进行焊接。安装拱顶中心顶板及所有人孔及接管等附件。顶板焊接成形后，用弧形样板检查，其间隙不得大于15mm。

3.6储罐焊接

1、焊接工艺制订，所有焊接工艺规程应有焊接工艺评定记录的支持，否则应对无焊接工艺评定记录的工艺进行评定。储罐的所有焊接必须在焊接工艺评定的指导下进行施焊。

2、焊接要求

1）焊前应检查组装质量，清除坡口两侧20mm范围内的铁锈、泥砂、水分、杂物，并应充分干燥。

2）定位焊及工卡具焊接，应由合格焊工承担，焊接工艺应与正式焊接相同，工卡具材质选用应与罐的材质一致，否则应注意焊接材料的使用。

3）板厚大于或等于6mm的对接焊缝，应至少焊两遍。

4）焊接引弧息弧都应在坡口内或焊道上，终端应将弧坑填满，多层焊接头部位应错开。

5）双面焊的对接接头焊缝要按工艺要求进行清根及检测处理。

6）焊接工作应严格按焊接工艺要求进行，各项工艺参数，均应控制在要求的范围之内。

3、焊接顺序

1）罐底板焊接：先短缝，后长缝，第一层焊道采用分段退焊；罐底与壁板连接角焊缝，应在底圈壁板纵向焊缝焊完后施焊。

2）壁板焊接：先焊纵向焊缝，后焊环向焊缝，焊完相邻两圈的纵向焊缝后再焊其间的环向焊缝；焊接时，焊工应均匀分布，并沿同一方向施焊。

3）拱顶板焊接：先焊内侧焊缝，后焊外侧焊缝，并由中心向外分散退焊；顶板与包边角钢焊接时，焊工应均匀分布，并沿同一方向分段退焊。

4、焊缝质量检查

1）焊接外观质量检查：

①焊缝外观检查前，将熔渣、飞溅清理干净。

②焊缝的表面质量要求：焊缝表面及热影响区不得有裂纹、气孔、夹渣和弧坑等缺陷；对接焊缝咬边深度不大于0.5mm，咬边连续长度不大于100mm，每条焊缝两侧咬边的总长度不超过焊缝总长度的10%；罐壁纵向对接焊缝不得有低于母材表面的凹陷；罐壁环向对接焊缝和罐底对接焊缝低于母材表面的凹陷深度不大于0.5mm，凹陷的连续长度不大于10mm，凹陷总长度不大于焊缝长度的10%；焊缝宽度为坡口宽度两侧各增加1～2mm。

2）焊缝无损检测

焊缝无损检测按照规范及设计文件的要求进行。

4结束语

大型储罐制作安装施工现场环境复杂、施工危险因素多，对施工艺具有很高要求。不仅要求现场施工安全管理做到万无一失，更要通过新技术、新方法、新工艺的应用，实现大型储罐制作安装施工的高质量、高标准和高效率。

参考文献：

[1]GB50128-2005，《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》；

[2]SH3530-2001，《石油化工立式圆筒形钢制储罐施工工艺标准》；

[3]GB50341-2003，《立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范》。