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2万立方米甲醇储罐现场安装与焊接中国化学工程第十六建设公司曹专摘要：通过对2万立方米立式钢制圆筒形拱顶储罐（内浮顶拱顶储罐）在现场制作、安装及焊接过程进行分析，结合液压顶升设备在本工程中的应用，制定了大型立式钢制储罐的施工工艺及焊接要求，在工程中成功进行了应用。所有焊接均采用手工电弧焊，在焊接的过程中，壁板、中幅板通过采用分段退焊，边缘板通过采用隔缝对焊的方法，严格控制了焊接过程中出现局部变形的现象，保证了大型储罐现场焊接质量的关键。关键词：弓形边缘板网壳杆件倒装法液压提升设备胀圈排版图活口收紧装置龟甲缝大角缝角变形碳弧气刨清根1、前言大型立式钢制储罐是石化行业非常重要的储运设备，越来越多地应用于石油化工、煤化工生产过程中产品的储运。预制、组对、焊接是储罐施工过程中主要的施工工序，对储罐的施工质量具有决定性意义。储罐的类型有很多，但在各类化工企业的建设中，主要应用的是立式钢制圆筒形拱顶储罐和浮顶储罐。本文以伊东集团内蒙古东华能源有限责任公司120万吨/年甲醇项目中2万立方米立式钢制圆筒形拱顶储罐（内浮顶拱顶储罐）为例，浅谈一下大型立式钢制储罐现场安装要点及焊接方法。2、拱顶储罐的结构及安装2万立方米立式钢制圆筒形拱顶储罐（内浮顶拱顶储罐）按照容积分，属于大型立式钢制圆筒形储罐；主要受压元件的材料为Q345R和Q235B，材质厚度最小的为δ=8mm，最厚的为δ=20mm；单台储罐全容为24233m3、直径为42.17米（外径）、高度为23.248米；整个储罐由罐底、罐壁和罐顶及附件等部分构成。2.1拱顶储罐的结构2.1.1罐底：储罐底部主要由边缘板和中幅板组成。中幅板的材质为Q235-B，厚度为8mm，中幅板之间采用搭接的形式焊接；边缘板的材质为Q345R，厚度为12mm，边缘板之间采用对接的形式焊接，边缘板对接缝下采用60*6的扁铁作为垫板；中幅板与边缘板之间也采用搭接的形式焊接。依据储罐的设计要求，边缘板确定为弓形板，如下图所示：2万立方米储罐弓形边缘板示意图2.1.2罐壁：依据设计要求，本储罐的罐壁共有十带板组成，底层第一带到第五带壁板的材质为Q345R，厚度为δ=20mm到δ=12mm；第六到第十带壁板的材质为Q235-B，厚度均为δ=10mm。罐壁板间主要采用的是对接焊缝形式。第一带壁板底部与罐底板间采用角接焊缝形式，双面连续焊接。2.1.3罐顶：罐顶由网壳与蒙皮组成。整个储罐的拱形罐顶骨架全部由网壳杆件现场组装完成，然后再在网壳上安装厚度为5m的扇形蒙皮板，各扇形蒙皮板之间采用搭接焊缝焊接。2.2拱顶储罐的安装大型立式储罐主体安装方法有正装法和倒装法两种。正装法是指以罐底为基准平面，罐壁板从底层第一带开始，逐块逐带向上安装。倒装法是指以罐底为基准平面，先安装顶圈壁板和罐顶，然后自上而下，逐圈壁板组装焊接与顶起，交替进行，依次直到底圈壁板安装完毕。拱顶储罐安装国内普遍采用倒装法。在实际应用过程中，倒装法有中心柱提升、空气顶升、手动倒链起升、电动倒链群起升、液压提升等多种倒装法。在以往的施工过程中采用较多的是中心柱提升和手动倒链起升。近年来，随着各种新的施工工艺不断应用和推广，液压提升倒装法正在逐步使用，极大的加快了工程的整体施工进度；本次该储罐的安装采用液压顶升法进行施工。2.2.1拱顶储罐的安装工序材料计划→施工方案及技术交底→绘制排版图及下料→预制成型→运至安装现场→基础验收→罐底板防腐→罐底中幅板与边缘板的铺设→罐底边缘板和中幅板分别焊接及焊缝检测→顶层第一带壁板组焊及焊缝检测→液压提升装置安装→提升顶层第一带壁板和组焊第二带壁板及焊缝检测→罐顶及顶部附件安装→提升第一、第二带壁板和罐顶→安装第三带壁板～～安装最后一带壁板及各层壁板焊缝检测→拆除液压提升装置→焊接大角缝→焊接弓形边缘板和中幅板之间的龟甲缝→无损检测→盘梯及接管等附件安装→充水试验→竣工验收及交工。2.2.2拱顶储罐安装前的准备1）储罐制作选用的材料(钢板、钢管及其它型钢)、附件、设备等必须具有相应的合格证明书并符合国家现行标准的规定，钢板和附件上应有清晰的产品标识，表面不得有凹坑、麻点等缺陷；钢板表面局部减薄量、划痕深度与钢板实际负偏差之和，不应大于相应钢板标准允许负偏差值。当无质量证明书或对质量证明书有疑问时，应进行复验，合格后方可使用。2）在正式施工前，技术人员必须编制好相应施工方案，并向施工班组做好技术交底；根据施工图和施工规范绘制壁板、底板排板图和排料图，在排板图中给每块壁板编号。排板图包括：罐体直径、各层壁板尺寸、每块壁板编号、罐体附件安装位置、槽钢圈、角钢圈的组装对接接头位置；边缘板的对接接头位置等。2.2.3拱顶储罐的预制储罐在预制前要根据图纸半径制作弦长不小于2m的弧形样板，弧形样板应使用镀锌铁皮制作；每次用完后应注意保管，防止变形；钢板下料采用火焰半自动切割机切割，钢板边缘加工面应平滑,不得有夹渣、分层、裂纹及熔渣等缺陷；火焰切割坡口产生的表面氧化层，应打磨干净。1）底板预制应符合以下规定：A、罐底排板，其边缘板外径按设计直径放大0.1%，在实际操作中，中幅板直径放大0.2%，在焊接中幅板与边缘板间的收缩缝前将幅板余量切除；B、边缘板沿罐底半径方向的最小尺寸，不得小于700mm；非弓形边缘板直边不得小于700mm；C、中幅板的宽度不得小于1000mm；长度不得小于2000mm；D、底板任意相邻焊缝之间的距离，不得小于300mm；E、罐底板应平整，局部凹凸度用直线样板检查，其间隙不应大于5mm；F、中幅板的尺寸偏差：长度偏差：±1.5mm；宽度偏差：±1mm；对角线偏差：≤2mm；直线度偏差：≤2mm。G、弓形边缘板的尺寸偏差：长度允差±2mm；宽度允差±2mm；对角两对角线之差≤3mm；2）底板排版图如下1/4底板排版图边缘板中幅板3）壁板排板应符合以下规定：A、各圈壁板的纵向焊缝宜向同一方向逐圈错开，其间距宜为板长的1/3，并且不得小于300mm。B、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300mm。C、罐壁开孔或接管补强板外缘与罐壁纵环焊缝之间的距离应大于焊角尺寸的8倍且不得小于250mm，罐顶过渡板的对接焊缝与罐壁板的对接焊缝之间距离不得小于300mm。D、壁板上连接件的垫板周边焊缝与壁板纵焊缝或接管补强圈的边缘角焊缝之间的距离，不应小于150mm，与罐壁环缝之间的距离不应小于75mm，如不可避免与罐壁焊蜂交叉时，被覆盖焊缝应磨平并进行射线或超声波检测，垫板角焊缝在罐壁对接焊缝两侧边缘最少20mm不焊。0°90°180°270°360°北东南西北10A110A210A310A410A510A610A710A810A910A1010A1110A1210A1310A149A19A29A39A49A59A69A79A89A99A109A119A129A139A14B10B9B8B7B6B5B4B3B2B1δ=10δ=10δ=10δ=10δ=10δ=14δ=16δ=18δ=20δ=128A28A38A48A58A68A78A88A98A108A118A128A138A148A17A17A27A37A47A57A67A77A87A97A107A117A127A137A146A16A26A36A46A56A66A76A86A96A106A116A126A136A145A15A25A35A45A55A65A75A85A95A105A115A125A135A144A14A24A34A44A54A64A74A84A94A104A114A124A134A143A13A23A33A43A53A63A73A83A93A103A113A123A133A142A12A22A32A42A52A62A72A82A92A102A112A122A132A141A11A21A31A41A51A61A71A81A91A101A111A121A131A14N6aN6bN8bN7aN7bN7cN7dN7eN7fN7hN7iN7jN7kN7LN7gM3N2N1M2T1罐壁板排版图4）壁板下料壁板采用半自动切割机进行放线切割下料，壁板预制不留调整板，一次下净料，预制一圈壁板的累计误差等于零，这样预制，有利于保证罐体整体几何尺寸，采用这种方法，要求预制精度高。壁板尺寸允许偏差应符合下表：壁板尺寸允许偏差（板长AB=9.5m）测量部位允许偏差mm宽度AC、BD、EF±1长度AB、CD±1.5对角线之差∣AD—BC∣≤2直线度AC、BD≤1AB、CD≤2AEBCFD图1壁板坡口型式及尺寸要符合图样的要求；罐壁板尺寸允许偏差应符合设计技术文件规定；本次施工过程中，壁板纵、环缝坡口加工应满足下图要求。上壁板下壁板壁板内侧壁板外侧上壁板下壁板壁板内侧壁板外侧∮=10mm等壁厚焊接点详图∮﹥10mm不等壁厚焊接点详图罐壁纵焊缝详图（∮=10mm）罐壁纵焊缝详图（∮﹥10mm）5）壁板卷制壁板滚圆前，在滚床上放入压头板将壁板两端进行预弯曲，在卷制的过程中，要及时控制好卷板机卷制弧度，使用事先预制好的弧形样板随时抽查壁板弧度。壁板成形示意图板检查样板滚板机壁板预制图半成品堆放为避免成型后的壁板在搬运过程中发生变形，应将壁板半成品堆放在专用胎具上，胎具采用[20槽钢制作，见示意图。壁板运输胎具制作图2.2.4拱顶储罐的安装1）底板安装A、对储罐基础进行复查，按平面图的方位，在基础上放出十字线、安装轴线及标高线，弓形边缘板按每条焊缝4mm的收缩量进行放大（直径放大约0.1%），中幅板直径放大0.2%。并注意在储罐安装过程中不得损坏基础；B、底板的下表面进行喷河砂除锈（除锈质量等级应达到Sa2.5），经甲方、监理共检合格后立即涂刷第一道环氧底漆，应注意每块板的边缘50mm的范围内不刷，待漆层表面实干后涂刷第二道环氧底漆，待第二层底漆的漆层实干后，应立即涂刷第一层、第二层丙烯酸聚氨酯面漆，直到漆层实干后经三方共检合格，再填写隐蔽记录并经甲方、监理方签字认可后方可用于底板的铺设；C、按排版图在罐底中心板上划出十字线，十字线与罐基础中心线重合，在储罐中心板的中心打上样冲眼，并作出明显的标记；D、按排版图由罐底中心板向两端逐块铺设中间一行中幅板，从中间一行开始，向两侧逐行铺设中幅板，每行中幅板应由两侧依次铺设；铺设过程中应先铺设中幅板，后铺设边缘板。中幅板应搭接在边缘板的上面，搭接宽度为60mm，中幅板之间的搭接宽度为40mm,底板的搭接宽度允许偏差为±5mm；E、搭接接头三层钢板重叠部分，应将上层底板切角。切角长度应为搭接长度的2倍，其宽度应为搭接长度的2/3。2)拱顶安装该储罐罐顶分两部分，一部分是钢网壳，为定型产品，即大型三角型储罐顶盖网壳，成套购买安装，不需焊接；一部分是钢制蒙皮加肋焊接拱顶；拱顶支于罐壁顶槽钢支座上，支座钢板安装在顶层壁板上缘。网壳安装在顶圈壁板安装完成并报验合格后进行。安装流程如下图：A、网壳杆件的组装应由下而上对称进行，局部超前不得多于一圈，当支座节点及周边杆件全部安装完，可将支座螺栓固定紧，但支座节点板与边梁暂不焊接，便于组装过程中进行调整；B、杆件组装过程中严禁使用气焊烘烤、重锤击打等手段；局部不易安装时，应用调整周围节点高差的方法进行调整；杆件组装四至五圈时，曲面已基本成型，底座也自动找圆，此时应将支座节点板与边梁焊死；C、全部组对完毕之后应对球面曲率有明显误差的节点进行调整，直到肉眼观察球面曲率平滑为止，将节点螺栓拧紧；组对后网壳支座任意点直径允许偏差为±D/1000（D为网壳底面的直径）。D、安装蒙皮板时，应从罐顶板中心向外铺设，蒙皮板之间采用搭接的形式焊接，任意相邻焊缝间距不得小于200mm；蒙皮板外表面的搭接缝要连续焊接。内表面与杆件不得焊接，蒙皮板与圈梁连接的边缘处，焊缝高度不得超过蒙皮板厚度的3/4。3)壁板安装2万立方米立式钢制拱顶储罐壁板安装时采用液压提升倒装法施工。a)液压提升倒装法施工原理在储罐底板及顶层壁板安装完毕之后，再安装液压提升装置；在安装顶升装置的同时，要在壁板内壁安装胀圈，用于罐体提升。液压提升倒