立式儲(chǔ)罐施工技術(shù)探討

逯瑞龍

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

【關(guān)鍵詞】立式儲(chǔ)罐；施工技術(shù)；方法；質(zhì)量控制

1、概述

1.1立式儲(chǔ)罐的發(fā)展

隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，我國油品消耗量增大，原油的國家儲(chǔ)備勢(shì)在必行。因此，儲(chǔ)罐建造出現(xiàn)了一個(gè)高峰期，而且儲(chǔ)罐也趨于大型化。儲(chǔ)罐建造在國內(nèi)的發(fā)展大致可以劃分為三個(gè)階段：1）整體技術(shù)引進(jìn)，包括儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)，使用材料及施工技術(shù)；2）設(shè)計(jì)和施工技術(shù)國產(chǎn)化，但是高強(qiáng)度材料仍需要進(jìn)口；3）全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

1.2立式儲(chǔ)罐的分類

作為原有儲(chǔ)備的立式儲(chǔ)罐型式和結(jié)構(gòu)多種多樣，不同的結(jié)構(gòu)有不同的特點(diǎn)和有點(diǎn)。立式儲(chǔ)罐按其結(jié)構(gòu)型式大致可以分為兩種。

第一種：固定頂罐。其又分為錐頂儲(chǔ)罐，拱頂儲(chǔ)罐和自支撐傘形儲(chǔ)罐。

第二種：浮頂罐。又可以細(xì)分為內(nèi)浮頂罐和外浮頂罐。

以上兩種儲(chǔ)罐的優(yōu)缺點(diǎn)可以參看下表：

2、立式儲(chǔ)罐的主要施工方法

立式儲(chǔ)罐就是將各種板件、附件組合成為一個(gè)整體。焊接量較大，工序復(fù)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(shè)焊接后，焊縫無損檢測(cè)合格及嚴(yán)密性試驗(yàn)合格后，將罐壁的第一圈板逐塊與底板垂直對(duì)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(yán)密性試驗(yàn)合格后，從上到下進(jìn)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(duì)壁板的縱向焊縫，點(diǎn)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(chǔ)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(shù)的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合

機(jī)械正裝法施工必須有大型起重機(jī)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(shè)備，加大預(yù)制深度，管壁焊接可以使用自動(dòng)焊技術(shù)，施工快質(zhì)量好，但是正裝法施工必須具有較大的施工場(chǎng)地，便于大型吊裝設(shè)備的施工和大型鋼板的預(yù)制。正裝施工過程中隨著壁板的升高必須搭設(shè)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(shè)，內(nèi)掛腳手架法不需要逐層搭設(shè)，只在施工面搭設(shè)2～3層腳手架。使用外搭腳手架法作業(yè)時(shí)內(nèi)部施工通過掛移動(dòng)小車進(jìn)行內(nèi)部施工，內(nèi)掛腳手架法則在外側(cè)掛移動(dòng)小車進(jìn)行外部施工。

水浮正裝法是在內(nèi)部設(shè)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(tái)，外部施工同內(nèi)掛腳手架法一樣在壁板外側(cè)掛移動(dòng)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(shè)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(shù)的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合

倒裝法由于每次升起的高度不多，不需要大型起重機(jī)，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(jìn)行，操作比較容易控制，所以在中小型的儲(chǔ)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(jī)構(gòu)原理不同，有倒鏈葫蘆起吊法、起重機(jī)提升法、液壓設(shè)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(cè)設(shè)置若干的提升柱（桅桿），每個(gè)柱上掛倒鏈葫蘆，葫蘆可以是手動(dòng)葫蘆，也可以是電動(dòng)葫蘆，利用倒鏈葫蘆吊起壁板和罐頂。起重機(jī)提升法是利用起重吊車和龍門吊機(jī)吊起壁板和罐頂。受吊車和吊機(jī)起吊重量限制，該法只能用于5000m3以下的儲(chǔ)罐。液壓設(shè)備提升法的操作類似倒鏈葫蘆起吊法，在每個(gè)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(chǔ)罐。氣體浮力提升法是利用風(fēng)力提升壁板和罐頂。由于密封方面難于把握，風(fēng)量和風(fēng)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(huì)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(chǔ)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(shí)加設(shè)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(guān)鍵部位的焊接

3.1邊緣板外側(cè)對(duì)接焊縫

弓形邊緣板的對(duì)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(hào)為例，先焊編號(hào)1、3、5、7、9的焊縫，后焊編號(hào)為2、4、6、8的焊縫。通過實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，按照此方法焊接弓形邊緣外側(cè)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(zhǎng)焊縫。b、初層焊道應(yīng)采用分段退步跳焊法。c、焊接長(zhǎng)焊縫時(shí)，由焊縫中心開始向外部?jī)蓚?cè)分段退焊。d、所有焊工服從統(tǒng)一指揮，打底焊嚴(yán)格按照焊接順序和分段長(zhǎng)度進(jìn)行。

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

對(duì)于長(zhǎng)焊縫，只點(diǎn)焊即將開始施焊的焊縫，將暫不施焊的長(zhǎng)焊縫的定位焊縫全部切割開。讓焊接應(yīng)力處于完全釋放的狀態(tài)。長(zhǎng)焊縫打底焊接由四名焊工同時(shí)進(jìn)行施焊。先將焊縫四等分，再將每個(gè)焊工施焊的長(zhǎng)度按350-400mm分段，然后編號(hào)，施焊時(shí)依次按照編號(hào)從小到大的原則分段焊接。四名焊工按照由中心向外進(jìn)行焊接，焊工應(yīng)盡量做到等速、同步施焊，焊接進(jìn)度差不能大于200mm，避免產(chǎn)生較大應(yīng)力集中影響焊接質(zhì)量。當(dāng)所有的打底焊接完成后才能進(jìn)行焊接蓋面，蓋面焊接也遵循以上的原則進(jìn)行施焊。邊緣板與中幅板的對(duì)接焊縫也按長(zhǎng)短焊縫的焊接方法進(jìn)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(cè)量的基準(zhǔn)，其弧度、鉛垂度等形位公差和幾何尺寸必須嚴(yán)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(cè)離縱焊縫約50mm處加和縱焊縫相當(dāng)長(zhǎng)度的加強(qiáng)筋，加強(qiáng)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(cè)等距離點(diǎn)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(cè)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(cè)量首圈壁板幾何形狀尺寸、鉛垂度等時(shí)應(yīng)避開此范圍進(jìn)行測(cè)量。

3.4罐體環(huán)焊縫焊接

環(huán)焊縫的施焊采用先進(jìn)行外部焊縫打底，再進(jìn)行內(nèi)部打磨清根讓后焊接內(nèi)焊縫，最后進(jìn)行外部焊縫蓋面。外部打底焊接采用分段跳焊的方法進(jìn)行，先將焊縫長(zhǎng)度等分（一般分4或8段），然后將每個(gè)焊工施焊的焊縫長(zhǎng)度分段（按350-400mm長(zhǎng)度一段）編號(hào)，編號(hào)原則為隔兩個(gè)號(hào)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(jìn)行編號(hào)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(jìn)行焊接。內(nèi)焊縫焊接完成后在進(jìn)行外側(cè)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(jìn)行同一方向上的連續(xù)焊接。

4、金屬儲(chǔ)罐的質(zhì)量檢驗(yàn)

4.1無損檢驗(yàn)

底板邊緣焊縫應(yīng)進(jìn)行射線探傷，每個(gè)焊工施焊焊縫應(yīng)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(jìn)行射線探傷。底圈和壁板探傷應(yīng)根據(jù)壁厚進(jìn)行。對(duì)于大于10mm的T型焊縫應(yīng)全部進(jìn)行射線探傷。

4.2嚴(yán)密性試驗(yàn)

油罐安裝完畢后，應(yīng)按設(shè)計(jì)文件和規(guī)范要求對(duì)罐底、罐壁、罐頂和附件進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)。主要有真空箱試驗(yàn)法，煤油試漏法，化學(xué)試驗(yàn)法，壓縮空氣試驗(yàn)法。罐底試驗(yàn)通常采用真空箱試驗(yàn)法和化學(xué)試驗(yàn)法，管壁嚴(yán)密性試驗(yàn)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(yàn)法以檢驗(yàn)焊縫的嚴(yán)密性。

五、結(jié)束語

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)立式儲(chǔ)罐施工技術(shù)的研究分析，對(duì)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(shí)踐中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)其施工技術(shù)影響因素的重視程度，注重其整體性與科學(xué)性，以獲得最為優(yōu)化的最終施工效果。

參考文獻(xiàn)：

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