立式儲罐施工技術探討

逯瑞龍

【摘要】本文主要論述了立式儲罐的發(fā)展和分類，分析了立式儲罐常用施工方法的特點和適用范圍，探討了立式儲罐施工過程中的難點和質(zhì)量控制的要點。

【關鍵詞】立式儲罐；施工技術；方法；質(zhì)量控制

1、概述

1.1立式儲罐的發(fā)展

隨著國民經(jīng)濟建設的發(fā)展，我國油品消耗量增大，原油的國家儲備勢在必行。因此，儲罐建造出現(xiàn)了一個高峰期，而且儲罐也趨于大型化。儲罐建造在國內(nèi)的發(fā)展大致可以劃分為三個階段：1）整體技術引進，包括儲罐設計，使用材料及施工技術；2）設計和施工技術國產(chǎn)化，但是高強度材料仍需要進口；3）全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。

1.2立式儲罐的分類

作為原有儲備的立式儲罐型式和結構多種多樣，不同的結構有不同的特點和有點。立式儲罐按其結構型式大致可以分為兩種。

第一種：固定頂罐。其又分為錐頂儲罐，拱頂儲罐和自支撐傘形儲罐。

第二種：浮頂罐。又可以細分為內(nèi)浮頂罐和外浮頂罐。

以上兩種儲罐的優(yōu)缺點可以參看下表：

2、立式儲罐的主要施工方法

立式儲罐就是將各種板件、附件組合成為一個整體。焊接量較大，工序復雜。按照組合方式的不同，可以分為正裝法和倒裝法。正裝法就是先將罐底鋪設焊接后，焊縫無損檢測合格及嚴密性試驗合格后，將罐壁的第一圈板逐塊與底板垂直對接并施焊。第一圈罐壁組焊完畢，再逐塊安裝第二圈壁板，直至最后一圈壁板組焊完畢，再安裝頂板。倒裝法是先將底板鋪好，焊縫經(jīng)無損探傷及嚴密性試驗合格后，從上到下進行安裝。首先將罐頂和罐頂下的第一圈壁板安裝好，再將罐頂下的第二圈壁板圍在第一圈壁板的外圍，并以第一圈壁板為胎具，組隊壁板的縱向焊縫，點焊成圓圈后，將罐頂和第一圈壁板提升至第一、二圈壁板搭接位置焊接。其他壁板依同樣的方法安裝，直至儲罐的最下一圈壁板焊接后與底板焊接完成。

2.1正裝法施工技術的特點和適用場合

機械正裝法施工必須有大型起重機如塔吊，可以適用于任何罐體的施工，包括拱頂罐和浮頂罐。5萬m3及以上大型浮頂罐安裝主要采用正裝法，可以充分利用大型吊裝設備，加大預制深度，管壁焊接可以使用自動焊技術，施工快質(zhì)量好，但是正裝法施工必須具有較大的施工場地，便于大型吊裝設備的施工和大型鋼板的預制。正裝施工過程中隨著壁板的升高必須搭設腳手架，腳手架可以外搭，也可以內(nèi)掛。外搭腳手架法隨壁板的升高逐層搭設，內(nèi)掛腳手架法不需要逐層搭設，只在施工面搭設2～3層腳手架。使用外搭腳手架法作業(yè)時內(nèi)部施工通過掛移動小車進行內(nèi)部施工，內(nèi)掛腳手架法則在外側掛移動小車進行外部施工。

水浮正裝法是在內(nèi)部設置有浮艙的圓盤，罐體注水后圓盤浮起，內(nèi)部施工以圓盤為操作平臺，外部施工同內(nèi)掛腳手架法一樣在壁板外側掛移動小車。

正裝法屬于傳統(tǒng)的施工方法，從下到上逐層施工，需要搭設腳手架，高處作業(yè)多，施工難度大，不安全。

2.2倒裝法施工技術的特點和適用場合

倒裝法由于每次升起的高度不多，不需要大型起重機，也不需要把腳手架搭的很高，焊接作業(yè)是在地面或較低的高度上進行，操作比較容易控制，所以在中小型的儲罐施工中使用很廣泛。3萬m3及以下大型浮頂罐施工一般采用倒裝法。

倒裝法根據(jù)升起的機構原理不同，有倒鏈葫蘆起吊法、起重機提升法、液壓設備提升法、氣體浮力提升法和水浮倒裝法等。倒鏈葫蘆起吊法是在壁板內(nèi)測設置若干的提升柱（桅桿），每個柱上掛倒鏈葫蘆，葫蘆可以是手動葫蘆，也可以是電動葫蘆，利用倒鏈葫蘆吊起壁板和罐頂。起重機提升法是利用起重吊車和龍門吊機吊起壁板和罐頂。受吊車和吊機起吊重量限制，該法只能用于5000m3以下的儲罐。液壓設備提升法的操作類似倒鏈葫蘆起吊法，在每個提升柱上安裝穿心液壓千斤頂，利用液壓千斤頂頂升起壁板和罐頂。由于液壓操控十分容易，該法可以適用于任何大小的儲罐。氣體浮力提升法是利用風力提升壁板和罐頂。由于密封方面難于把握，風量和風壓的調(diào)節(jié)也不易精確，這種方法操控不夠穩(wěn)定，可能會造成“冒頂”事故[3]。該法需要罐體截面積足夠大，才能產(chǎn)生足夠的升力，所以該法不適用于5000m3以下的儲罐。水浮倒裝法不同于正裝水浮法，因下面的壁板需要不斷上升，底部不能形成封閉，需要在壁板外圍臨時加設注水容器，注水使帶浮艙的裝置拉起壁板和罐頂，目前很少使用。

3、罐體關鍵部位的焊接

3.1邊緣板外側對接焊縫

弓形邊緣板的對接焊縫和搭接焊縫，為防止產(chǎn)生較大的焊接變形，采用隔縫焊接的方法，即以焊縫編號為例，先焊編號1、3、5、7、9的焊縫，后焊編號為2、4、6、8的焊縫。通過實際操作經(jīng)驗，按照此方法焊接弓形邊緣外側約350mm的焊縫基本沒有焊接變形的發(fā)生。

3.2中幅板焊接

焊接原則：a、先短焊縫，后長焊縫。b、初層焊道應采用分段退步跳焊法。c、焊接長焊縫時，由焊縫中心開始向外部兩側分段退焊。d、所有焊工服從統(tǒng)一指揮，打底焊嚴格按照焊接順序和分段長度進行。

短焊縫點焊時應將長焊縫的定位焊縫切割開，讓焊縫應力處于完全釋放狀態(tài)，點焊完成后按罐底板排版順序?qū)缚p進行編號，然后對每條短焊縫以350-400mm的長度進行分段按2、1、3的順序編號，施焊時依次按照編號從小到大進行分段焊接。短焊縫打底焊應遵循由罐中心向四周并隔縫對稱施焊的原則。短焊縫蓋面焊接采用連續(xù)焊接，也應遵循以上原則。

對于長焊縫，只點焊即將開始施焊的焊縫，將暫不施焊的長焊縫的定位焊縫全部切割開。讓焊接應力處于完全釋放的狀態(tài)。長焊縫打底焊接由四名焊工同時進行施焊。先將焊縫四等分，再將每個焊工施焊的長度按350-400mm分段，然后編號，施焊時依次按照編號從小到大的原則分段焊接。四名焊工按照由中心向外進行焊接，焊工應盡量做到等速、同步施焊，焊接進度差不能大于200mm，避免產(chǎn)生較大應力集中影響焊接質(zhì)量。當所有的打底焊接完成后才能進行焊接蓋面，蓋面焊接也遵循以上的原則進行施焊。邊緣板與中幅板的對接焊縫也按長短焊縫的焊接方法進行焊接。

3.3首圈壁板縱焊縫

首圈壁板即最高一層壁板，其施工質(zhì)量是以后各圈壁板施工測量的基準，其弧度、鉛垂度等形位公差和幾何尺寸必須嚴格控制在允許范圍。為防止縱縫焊接產(chǎn)生較大內(nèi)凹變形，在罐壁板外側離縱焊縫約50mm處加和縱焊縫相當長度的加強筋，加強筋可采用角鋼制作，角鋼規(guī)格越大防變形效果越好。內(nèi)側等距離點焊3塊圓弧板，圓弧板用8-12mm鋼板制作。由于首圈壁板與包邊角鋼側面和罐頂板焊接，因此首圈壁板上端向下約300mm范圍內(nèi)容易產(chǎn)生內(nèi)凹，所以測量首圈壁板幾何形狀尺寸、鉛垂度等時應避開此范圍進行測量。

3.4罐體環(huán)焊縫焊接

環(huán)焊縫的施焊采用先進行外部焊縫打底，再進行內(nèi)部打磨清根讓后焊接內(nèi)焊縫，最后進行外部焊縫蓋面。外部打底焊接采用分段跳焊的方法進行，先將焊縫長度等分（一般分4或8段），然后將每個焊工施焊的焊縫長度分段（按350-400mm長度一段）編號，編號原則為隔兩個號的原則，如按12段則以1、5、9、2、6、10、3、7、11、4、8、12的順序進行編號焊接。內(nèi)焊縫在打磨清根處理后采用連續(xù)焊接的方法進行焊接。內(nèi)焊縫焊接完成后在進行外側焊縫得打底蓋面工作。蓋面焊接宜采用小直徑焊條、小電流、小焊接線能量進行同一方向上的連續(xù)焊接。

4、金屬儲罐的質(zhì)量檢驗

4.1無損檢驗

底板邊緣焊縫應進行射線探傷，每個焊工施焊焊縫應按上述方法至少抽查1條。壁板縱向焊縫和環(huán)向焊縫每一焊工最初3米焊縫的任意部位取300mm進行射線探傷。底圈和壁板探傷應根據(jù)壁厚進行。對于大于10mm的T型焊縫應全部進行射線探傷。

4.2嚴密性試驗

油罐安裝完畢后，應按設計文件和規(guī)范要求對罐底、罐壁、罐頂和附件進行嚴密性試驗。主要有真空箱試驗法，煤油試漏法，化學試驗法，壓縮空氣試驗法。罐底試驗通常采用真空箱試驗法和化學試驗法，管壁嚴密性試驗一般采用煤油試漏法，罐頂則一般采用煤油試漏法或壓縮空氣試驗法以檢驗焊縫的嚴密性。

五、結束語

綜上所述，加強對立式儲罐施工技術的研究分析，對于提高施工安全和質(zhì)量控制有著十分重要的意義，因此在今后的實踐中，應該加強對其施工技術影響因素的重視程度，注重其整體性與科學性，以獲得最為優(yōu)化的最終施工效果。

參考文獻：

[1]徐至鈞，燕一鳴.大型立式圓柱形儲液罐制造與安裝[M].中國石化出版社.2013.

[1]曾樂主編，現(xiàn)代焊接技術手冊[M].上?？茖W技術出版社.2012

[3]吳陽風、李瑞龍、王錫恒，脹力圓在儲罐施工中的應用分析[J].石油化工設備.2013（02）：79-80.