大型原油储罐几何尺寸的控制

大型原油储罐几何尺寸的控制原油储罐正向大型化、群罐化方向发展，而储罐壁板变形的控制是储罐施工中的核心部分之一，近年来在大型储罐的施工中，涉及到壁板变形控制的施工工艺倍受重视。下面依据多年进行大型原油储罐建设的成功经验，对大型储罐壁板几何尺寸控制的问题进行探讨。1、板结构形式以某大型原油储备基地的大型储罐为例。该储罐由九带壁板组成，板厚由下至上分别为32mm，27mm，21.5mm，18.5mm，15.0mm，12.0mm，12.0mm，12.0mm，12.0mm，其中第一至第七带壁板的材质为SPV490Q，第八、九带壁板的材质为Q235-A。第一带壁板共23张，第二至第九带壁板每带数量为20张。2、壁板焊接方法壁板焊接先焊立缝，再焊环缝。立缝焊接前，先焊上防变形龙门板(龙门板的内弧与罐内径一致)，然后拆下立缝组对卡具。图1立缝自动焊机均匀对称布置图焊接时，先焊外部，后焊内部，立缝下端150mm焊缝采用手工焊，其余为自动焊，立缝焊接上端加熄弧板。立缝自动焊机布置及行走方向如图1所示；熄弧板示意图如图2所示。图2熄弧板示意图环缝焊接均采用埋弧自动焊方法进行。环缝坡口型式为X型坡口，均需要双面焊接，焊接顺序为先焊外侧焊缝，外侧焊接完毕后，拆除罐内侧卡具，用自动碳弧气刨方法进行清根，然后用砂轮打磨。如果清根深度达到焊缝厚度的2／3，要用手工焊方法进行补焊。清理完后，进行内侧环缝焊接。横焊机焊接位置布置如图3所示。图3横焊机焊接位置布置3、壁板组焊产生变形描述由于壁板预制几何尺寸的偏差，组装工艺的措施使用不当，焊接工艺引起的焊接变形，自动焊机的重力变形，以及油罐附件安装的附加变形等都会造成壁板变形。具体的变形形式包括：罐壁局部凹凸变形、总体垂直度超差、加强圈抗风圈处的焊接收缩偏差等。4、预防罐壁凹凸变形4.1控制壁板预制几何尺寸，吊装用平衡梁壁板预制前应根据立缝焊接收缩量认真计算壁板周长及每一张壁板的下料尺寸，壁板组装前，必须复验弧度和几何尺寸，对不符合预制要求的重新找圆，预防由于几何尺寸偏差而引起局部变形。(1)壁板下料后，根据质量要求进行检查，并使坡口形式符合要求。(2)壁板下料，检查合格后，在滚板机上滚弧，滚弧时应用前后拖架，壁板滚弧完毕后，应立置在平台上，水平方向用弧形样板检查，其间隙应不大于4mm。垂直方向上用直线样板检查，其间隙不得大于1mm。壁板吊装使用专用吊装平衡梁，如图4所示，避免吊装引起壁板弧度变形。图4吊装平衡梁4.2调整第一带壁板的垂直度、水平度、椭圆度第一带壁板的垂直度、水平度、椭圆度是影响罐总体成型尺寸的关键因素，相对独立又相互关联。壁板组装前，先在已经焊完对接缝的底板边缘板上划出底圈的组装圆周线，并沿圆周线内侧，每隔一定距离点焊定位角钢。实际放线半径按式1计算：RC=(R+3N／2)×1／cosarctgA．．．．．．(式1)其中，RC：实际放线半径R：图纸设计半径N：罐壁板数量A：基础坡度比值垂直度的调节使用加减丝；水平度的调节使用千斤顶或扁楔子；椭圆度调节主要是靠组对卡具。垂直度焊接前调整应尽量选择较正偏差(使第一壁板略保持朝内部倾斜)，以起到预防焊接变形作用，如图5所示。焊接完毕后，应对垂直度、水平度、椭圆度重新测量，检查焊接变形情况，对不符合规范要求的予以调整。图5第一带壁板焊接前垂直度调整示意图4.3壁板组对中的注意事项(1)在壁板组立前，在存运胎架上安装好方帽，龙门板及蝴蝶板。(2)第一带壁板组对前，按施工图划线安装组对档板。(3)壁板逐张组对，每张安装2个加减丝以调节壁板垂直度。安装纵缝组对卡具及方楔，以将壁板固定。整圈壁板全部组对后调整壁板立缝组对错边量、上口水平度及壁板的垂直度符合要求，并检查1m高处任意半径的偏差不超过±32mm。相邻两壁板上口水平的允许偏差，不应大于2mm，在整个圆周上任意两点水平的允许偏差，不应大于6mm。壁板的垂直允许偏差，不大于3mm。纵向焊缝的错边量，不大于1mm。4.4控制抗风圈加强圈包边角钢内侧的圆度，以控制罐壁圆度。加强圈、抗风圈、包边角钢在预制过程中应严格检查其内侧圆度，由于内侧圆度是影响罐壁椭圆度的关键因素，无论是加强圈、抗风圈单件预制还是三接一加长预制，都使用弧形样板检查，其检查标准不低于罐壁板预制检查偏差。由于罐壁板焊接变形组装变形等因素，罐壁外侧与加强圈、抗风圈、包边角钢的间隙是不均匀的，加强圈、抗风圈、包边角钢安装过程中，不得修改其自身内侧圆度以满足与罐壁板的间隙要求。加强圈、抗风圈与罐壁板之间的合理的焊接方法和焊接程序是减少焊接变形的重要因素。加强圈、抗风圈焊后变形情况如图6所示。加强圈、抗风圈、包边角钢焊接采用焊工均匀布置分段焊接的方法。图6加强圈、抗风圈焊后变形情况4.5壁板厚度在12mm及12mm以下焊接使用长背杠储罐施工至第六带壁板后，壁板厚度为12mm，由于薄壁板本身的刚度较差，焊接变形不易控制加之自动立焊机及横焊机焊机自身重量较大，为增加其刚性，以减少壁板变形，在立缝焊接前，壁板垂直度调整后，在离立缝lm处安装长背杠，长背杠长度为2m。5、防丁字焊缝错边变形储罐施工常出现丁字焊缝处错边较大，影响到罐体的施工质量。为防止这种现象，应认真计算壁板周长及立缝焊接收缩量。纵缝焊接时根据板厚不同，采取防变形措施。立缝采用防变形板固定，防变形板的安装间距为500mm，点固防变形板的焊条与罐壁材质相匹配。纵缝焊接后应用弧形样板检查焊缝处的间隙，对大于规范要求的，进行找圆处理。组对壁板环缝应使内壁平齐，并均匀分段点焊组对。6、防止大脚焊缝角变形及边缘板波浪变形防止罐壁板与底板发生角变形的具体措施，内侧采用F支撑，安装间距约2。5m，外侧手工焊接，防边缘板局部波浪变形使用防变形钢板，安装间距0．5m。打底焊接工艺采用焊工均匀分部，分段退焊、跳焊等焊接方法。大角焊缝焊接前安装防变形卡具如图7所示。焊缝内外侧手工打底，用角焊自动焊机(LT—7)焊接内外盖面焊缝，同时外部附加钢板，作为焊机运行的轨道。其焊接顺序为：内外侧第一道手工打底一外侧自动焊一拆内侧固定块及方楔子一内侧自动焊。图7防变形卡具安装虽然大型油罐壁板变形很常见，但是只要控制焊接过程中各工序质量、采取合理的焊接程序及其它控制变形的技术措施，还是可以有效控制，保证储罐总体尺寸的。在中国石油四川石化10万m’油罐、黄岛国家石油储备基地10万m’油罐的施工中，均采用以上的控制储罐总体尺寸的技术措施，尺寸偏差均控制在规范的要求范围内，取得了良好的效果。