大型立式圓形儲罐內浮頂的輔助制作安裝

何貴全 梁 儀 覃正華 林秋蕙 王慶峰

廣西建工集團第二安裝建設有限公司 廣西 柳州 545006

我國石油化工儲備油庫，多為大型立式圓形內浮頂儲罐，是目前油庫最安全的儲油設備。內浮頂儲罐是內浮頂漂浮于液面上，使液相無蒸發空間，可減少85%～90%的蒸發損失，且通過內浮頂阻隔了空氣與儲液的較多接觸，減少火災危險發生的概率。傳統的內浮頂儲罐存在安裝分片組裝多、焊縫量大，罐內空間受限不利焊接、校正等施工難題[1-4]。因此，在內浮頂制作安裝中，通過搭設臨時微調平臺，在微調平臺上組裝焊接內浮頂，可有效控制內浮頂的幾何尺寸和組裝變形。將高處作業轉變為地面操作，避免了高處作業，提高了安裝精度及內浮頂焊縫質量。

1 工程概況

廣西永盛石油化工有限公司石化倉儲項目位于欽州市欽州港，項目總占地36 175.76 m2，石化倉儲庫建設規模為70 000 m3，包括：建設3個10 000 m3柴油儲罐，8個5 000 m3儲罐（其中2個汽油儲罐、2個混合芳烴儲罐、2個石腦油儲罐、2個MTBE儲罐），2個1 500 m3消防水罐及其配套的設施（圖1）。

圖1 項目實況

本項目采用的大型立式圓形儲罐內浮頂輔助制作安裝技術，效果顯著。使內浮頂的組裝變形得到控制，提高了安裝精度及內浮頂焊縫質量，降低了安全風險，縮短了工期，降低了成本。

2 工藝原理

在傳統的施工工藝上增加一個輔助制作安裝平臺（簡稱：微調平臺），即在儲罐內底板上搭設一個一定高度的臨時微調平臺，根據排版圖確定預制鋼板組裝的先后順序，依次通過進料口安裝的托架（高度與罐內微調平臺一致），用卷揚機拖拽至微調平臺上相應的位置進行定位組裝，節省了罐內的有限空間，減少了材料的二次搬運，節約了吊車臺班。同時，對于內浮頂下表面焊縫的焊接，焊工站在作業平臺下面就可以進行焊接作業。

3 施工工藝流程

施工前準備→臨時微調平臺制作組裝→內浮頂構件放樣、下料預制→單盤板組裝→單盤板焊接→浮艙底板組裝、焊接→浮艙內外側板、邊緣板等組裝、焊接→浮艙支柱、浮艙頂板安裝、焊接→內浮頂附件安裝焊接→導向管安裝→臨時微調平臺拆除→質量檢驗

4 主要工藝操作要點

4.1 臨時微調平臺的制作組裝

1）微調平臺制作：微調平臺由定型化的立柱、可調頂托、連桿、節點、支撐等制作組裝而成，立柱由鋼管與可調頂托組成，連桿由槽鋼加工制作而成，節點由鋼板及卡扣式固定裝置焊接而成，支撐采用鋼管及角鋼加工制作而成，可調頂托由螺桿和螺母兩部分組成，這些構件可在加工廠完成制作（圖2）。

圖2 微調平臺結構示意

2）對提前預制好的平臺各部件進行清點、分類擺放，以便安裝選用。

3）測量放線，將臨時微調平臺立柱定位點用記號筆標注，立柱從圓心向外輻射，按照平臺縱向梁長度呈若干個圓周形安裝。

4）安裝平臺縱橫連接梁，檢查每個立柱的穩定情況及平臺的整體穩定性，對穩定性不好的點進行局部加固。

5）用水準儀進行標高測量，通過調節平臺立柱頂部的可調頂托，調整平臺內各個柱頂點的標高誤差，誤差控制在±5 mm以內。

6）微調平臺整體水平度調整好后，將平臺進行全面加固，平臺邊緣與罐壁頂緊，在距離立柱底部200 mm處加連續剪刀撐，確保微調平臺的強度、剛度、穩定性。

7）微調平臺搭設完畢后，經檢驗合格并確保安全后，方可進行內浮頂構件的組裝。

4.2 內浮頂構件放樣、下料、預制

1）技術人員按照圖紙設計要求及材料實際規格尺寸，用CAD軟件與計算機輔助放樣，確定浮艙底板、單盤板排版圖。

2）進行合理的焊接結構優化，合理安排焊縫位置，確定每塊鋼板的下料尺寸、安裝位置。

3）下料人員嚴格按照放樣及排版圖進行下料，并對下料的鋼板進行標號，分類存放。鋼板按比例預留切割余量3～5 mm。下料時采用等離子切割機下料。下料后用角向磨光機對切割邊緣進行打磨處理。

4）浮艙外環板、邊緣板、頂板、底板、隔艙板的預制，拼接時采用全熔透對接焊縫，浮艙底板及頂板預制后，其平面度應用直線樣板檢查，間隙≤5 mm。

5）內外側板滾圓要求同壁板，卷好后放在專用胎具上。

6）浮艙進行分段預制，應符合下列規定：浮艙底板、頂板平面度用直線樣板檢查，間隙≤5 mm；浮艙內、外邊緣板用弧形樣板檢查，間隙≤10 mm；分段預制浮艙（圖3）的幾何尺寸允許偏差，應符合表1規定。

圖3 分段預制浮艙幾何尺寸測量部位

表1 分段預制浮艙的幾何尺寸允許偏差

4.3 單盤板組裝

1）內浮頂各預制鋼板、構件進料，根據排版圖各預制鋼板、構件組裝的先后順序，依次通過進料口安裝的托架（高度與罐內微調平臺一致），用汽車吊將預制鋼板吊到托架上，然后用卷揚機拖拽至微調平臺上相應的位置進行定位組裝。

2）首先找出儲罐底板的中心點，并做標記，用線墜對準罐底板中心點，按照單盤板排版圖（圖4）先在臨時微調平臺確定單盤板中心點，鋪設排版圖標志1的第1塊中心定位板。按圖紙標定的方位，畫出2條互相垂直的中心線。按排版圖首先鋪設單盤板中心板，并在中心板上畫出縱橫中心線，縱橫中心線應與罐底中心線重合，在單盤板的中心打上沖眼，并做出明顯標記。

圖4 單盤板排版

3）以第1塊中心板為定位板，按照單盤板排版圖向兩邊依序對稱鋪設第2—29塊單盤板。單盤板接頭形式為搭接，搭接長度為30 mm。

4）單盤板鋪設完成，以單盤板圓點為中心，畫出弓形外邊緣板的圓周線，然后鋪設第30—41塊弓形外邊緣板。

5）單盤板安裝定位完成后，經檢查確認后通過點焊固定，點焊時要注意使各板長邊壓實緊靠，焊接前再進行壓縫點焊，然后進行正式焊接。

4.4 單盤板焊接

1）單盤板組裝完畢后，經檢驗合格并形成記錄。

2）單盤板焊接接頭采用搭接形式，焊接方法采用二氧化碳氣體保護焊，采用ER49-1、φ1.2 mm焊絲，或采用手工電弧焊，采用J427、φ3.2 mm焊條。

3）按照單盤板排版圖，先焊底部的間斷焊縫或定位焊縫，后焊單盤板上面的長焊縫。

4）焊接時，先焊短焊縫，后焊長焊縫，由中心向外分段跳焊。始端應采用后退起弧法，終端應將弧坑填滿。

5）焊接弓形外邊緣板，對接焊縫的初層焊道，采用焊工均勻分布、對稱施焊方法，邊緣板與中幅板之間的收縮縫第1層焊接，采用分段退焊法。

6）鋼板厚度大于或等于6 mm組成的搭接角焊縫，應至少焊2遍。

7）單盤板的局部凹凸變形，不能明顯影響外觀及浮頂排水。

4.5 浮艙底板組裝、焊接

1）首先把已下料的浮艙底板拖至臨時微調平臺上，按照圖紙鋪設第1塊浮艙底板。

2）以第1塊浮艙底板為基礎，從第1塊浮艙底板開始，向兩邊展開，鋪設剩余的浮艙底板，浮艙底板接頭形式為搭接。

3）浮艙底板安裝應符合下列規定：浮艙底板平面度用直線樣板檢查，間隙不應大于5 mm；浮艙底板鋪設搭接長度允許偏差為±5 mm。搭接好的浮艙底板點焊固定參數必須和焊接時的參數一致。

4）浮艙底板直接與油面接觸，焊接質量是影響浮艙是否滲漏的最關鍵因素，因此，浮艙底板上表面采用手工電弧焊，采用J427、φ3.2 mm焊條焊接，底板下表面采用斷續焊的焊接工藝。

5）浮艙底板點焊固定完成后方可進行焊接，浮艙底板和單盤板的連接在浮艙焊接結束后進行。

6）浮艙底板的焊接方法：采取跳躍焊，焊工均勻分布，同時焊接，先焊接艙內焊縫，再焊接艙外焊縫。

7）浮艙底板的焊接順序：采取跳躍焊，焊工在0°、90°、180°、270°位置均勻分布，順時針方向同時焊接，先焊接艙內焊縫，再焊接艙外焊縫。

4.6 浮艙內外側板、邊緣板等的組裝、焊接

1）浮船的內外側板下料時，應嚴格控制尺寸偏差并打上組裝控制線（每張板的四角均打上組裝位置線），切割時采用半自動切割機，鋼板邊緣加工面應光滑、無熔渣及氧化皮，且不得有分層、裂紋和夾渣等缺陷。

2）船艙外側板彈性密封連接孔用磁力鉆鉆孔。

3）內外側板滾圓要求同壁板，卷好后放在專用胎 具上。

4）在臨時微調平臺上鋪好浮艙底板后，再鋪設浮艙內外邊緣板，然后劃出隔板、支撐、加強筋的安裝位置線，按位置線要求進行組對焊接。

5）浮頂環板、外邊緣環板的組裝，應符合下列規定：浮頂環板、外邊緣環板對接接頭的錯邊量不應大于板厚的0.15倍，且不應大于1.5 mm，對口間隙為2 mm±1 mm；浮頂外邊緣環板垂直度不應大于3 mm；用弧形樣板檢查浮頂環板、外邊緣環板的凹凸變形情況，弧形樣板與浮頂環板、外邊緣環板的局部間隙不應大于10 mm。

6）浮艙進行分段預制，應符合下列規定：浮艙外邊緣環板垂直度不應大于3 mm；浮艙內、外邊緣板用弧形樣板檢查，間隙不應大于10 mm；浮艙外邊緣環板與底圈罐壁間隙允許偏差應為±15 mm。

7）浮艙安裝點焊固定合格后，采用全熔透焊對浮艙進行逐個焊接。

8）浮船內外側板的焊接采用手工電弧焊，焊工均勻分布，同時沿同一方向進行焊接。焊接前應打斜支撐防止變形。

9）浮艙邊緣板遵循先焊立縫，后焊角焊縫的原則。

4.7 浮艙支柱及浮艙頂板的安裝、焊接

1）浮艙焊接完成后，依據圖紙在浮艙底板定位浮艙支柱位置，用氧乙炔火焰割孔。

2）切孔完成，同步安裝浮艙頂板、浮艙支柱。浮艙頂板的搭接長度允許偏差應為±5 mm。安裝浮艙時對應安裝上浮艙支柱，并在支柱與浮艙底板、頂板接觸位置進行滿焊。浮艙頂板的局部凹凸變形，應用直線樣板測量，不應大于15 mm。

3）浮艙頂板焊接由中心向外依次進行，焊工均勻分布，先分段退焊頂板上面的短焊縫，后分段退焊周圍的角焊縫，焊接完成后分段焊接浮艙底板和單盤板連接處。

4）內浮頂組裝、焊接后的幾何尺寸應符合下列規定：內浮頂外邊緣環板的半徑允許偏差應為±10 mm。內浮頂外邊緣環板焊接完畢后，其垂直偏差應為±3 mm；用弧形樣板測量其內弧，間隙不應大于8 mm。內浮頂外邊緣環板與底圈壁板之間的間隙在安裝位置允許偏差應為±10 mm。頂板焊接采用先短縫后長縫，從中心向周邊，隔一道焊一道的方式，控制焊接變形量，保證浮頂頂板無積水現象。

4.8 內浮頂附件安裝焊接

1）按照圖紙尺寸定位出“浮艙”人孔、單盤支柱、呼吸閥、單盤人孔位置，并用氧乙炔火焰切割開孔。

2）開孔完成后應對附件進行點焊固定安裝。

3）點焊固定完成后，附件焊口處打磨干凈，進行 滿焊。

4.9 導向管安裝

1）在地面預制導向管，定位并切割導向管放置口。導向管預制時，拉線控制導向管平直度。導向管放置口定位后，先切割小孔，拉線控制上下孔位置，確保垂直對齊。

2）導向管預制完成并定位切割導向管放置口后，進行導向管吊裝焊接。

4.10 內浮頂臨時微調平臺拆除

內浮頂整體安裝完成后，采用由靠近罐壁人孔的位置從外往里的方式向罐體中心進行拆除，遵循“先支的后拆，后支的先拆”的原則，拆除內浮頂臨時微調平臺的構件，從罐壁人孔移出。

5 質量檢驗

5.1 焊縫檢驗

焊縫外觀檢驗主要檢驗焊件是否變形，有無咬邊、氣孔、夾渣、裂紋等表面缺陷，用焊接檢驗尺測量焊縫余高、焊瘤、錯口等。

5.2 浮船致密性試驗

船艙底板采用真空箱試漏，負壓值大于53 kPa，船艙內外側板用煤油試漏。浮頂附件與底板用煤油試漏，若發現滲漏應及時修補，直至合格。

5.3 內浮頂的升降試驗

在油罐充、放水過程中進行，以浮頂升降平穩，導向機構、密封裝置、自動通氣閥支柱等有相對運動，部件間無卡澀、干擾現象，浮頂與液面接觸部位無滲漏等為合格。

5.4 幾何尺寸檢驗

組裝焊接后檢查內浮頂外邊緣環板半徑允許偏差不得大于±10 mm，內浮頂外邊緣環板垂直偏差為±3 mm，用弧形樣板測量其內弧，間隙不應大于8 mm，內浮頂外邊緣環板與底圈壁板之間的間隙在安裝位置允許偏差為±10 mm。

6 結語

大型立式圓形內浮頂儲罐由罐底板、內浮頂、罐壁板、平臺、樓梯及附件等組成，施工工藝復雜，尤其內浮頂的制作安裝施工難度大，施工質量難以保證。

大型立式圓形儲罐內浮頂輔助制作安裝技術采用微調平臺制作安裝工藝，結構簡單，無需大型機械加工，用料廣泛。調節立柱頂上的頂托螺母調整微調平臺的整體水平度，在微調平臺上組裝焊接內浮頂，可以根據設計控制內浮頂的幾何尺寸、整體變形，安裝精度高，同時提高內浮頂焊接質量，減少返工、返修費用。減少了材料的二次搬運，節約吊車臺班，施工進度快，費用低，同時將高處作業轉變為地面操作，降低了安全風險。

近年來，我公司承建的中石化廣西柳州鷓鴣江油庫隱患改造工程及廣西廣明碼頭倉儲有限公司儲罐擴建工程等多個項目儲罐浮頂施工均采用本技術施工，使施工質量、工期得到保證，施工工藝安全可靠、節約成本，具有很高的環保效益和經濟效益。

[1] 彭興.五萬立鋼制內浮頂原油儲罐施工難點技術研究[J].中小企業 管理與科技,2014(2):98-99.

[2] 曹建鷗.大型拱頂儲罐螺栓球球面網殼頂的施工安裝技術[J].石油 工程建設,2017,43(6):77-80.

[3] 屈建宏,牛文彬,陳萬有,等.大型儲罐制安新型施工工藝的探究與 實踐[J].中國設備工程,2013(7):15-17.

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