2万M3柴油罐的制造安装解析.docx
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2万M3柴油罐的制造安装解析
2万M3柴油罐的制造安装
单位：
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姓名：
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时间：
二零一六年四月一十二日
2万M3柴油罐的制造安装
摘要：
本文介绍了2万M3立式圆筒形柴油罐的预制、安装、压力试验等施工工艺过程。
关键词：
底板、中幅板、边缘板、壁板、拱顶板、电动液压提升倒装法
前言
在石油化工行业，立式圆筒形钢制储罐应用较为广泛。
主要用于贮存各种原料油、成品油、芳烃等。
立式圆筒形钢制储罐的制作安装工艺也成为广大施工单位研究的内容。
一、2万M3柴油罐结构尺寸介绍
20000m3柴油罐共有12层壁板，1层-9层材质为Q345R，10层-12层材质为Q235B，罐底边缘板材质为Q345R，中幅板材质为Q235B，罐顶板材质为Q235B。
20000m3柴油罐的储罐内径为37米、罐壁高度为20.621米、设计压力为常压、设计温度为40℃、设备的金属总重量为431241Kg，罐外壁还有盘梯、劳动保护等设施。
罐本体主要实物量
序号
名称
单位
数量
重量（kg）
1
罐底
kg
/
94756
2
罐壁
kg
/
262610
3
包边角钢
kg
/
3667
4
罐顶
kg
/
42637
5
盘梯及罐顶平台栏杆
kg
/
3898
二、施工程序
储罐施工采用电动液压提升倒装法施工。
储罐施工工艺流程：
材料验收→运至预制场→划线下料→滚板预制→基础验收→罐底防腐、铺设→罐底焊接→检验→第12节壁板组焊→罐顶圈梁安装→提升装置安装→第11节壁板组焊→罐顶安装→罐顶劳动保护安装→顶升第10节壁板～第1节壁板组焊、检验→拆除顶升装置→大角缝焊接→收缩缝焊接→附件安装→充水试验→正负压试验→基础沉降观测→放水→内浮盘安装、密封及静电导出装置安装→内浮盘升降试验→储罐防腐→交工。
三、罐的预制
（一）罐底板的预制
底板预制前，应根据图样要求及材料规格绘制排板图，且应符合下列要求:
罐底的排板直径，宜按设计直径放大0.1～0.2%；边缘板沿罐底半径方向的最小尺寸，不得小于700mm；
中幅板的宽度不得小于1m；长度不得小于2m；底板任意相邻焊缝之间的距离，不得小于200mm。
边缘板接头距底圈壁板纵缝的距离不应小于300mm。
弓形边缘板尺寸的测量部位见图3.1。
其允许偏差，应符合表3.1的规定。
图3.1弓形边缘板尺寸测量部位
弓形边缘板尺寸允许偏差表3.1
测量部位
允许偏差（mm）
长度AB，CD
±2
宽度AC，BD，EF
±2
对角线之差IAD—BCI
≤3
20000m3储罐中幅板采用对接接头，中幅板预制尺寸偏差见表3-2。
4000m3储罐中幅板采用搭接接头，搭接宽度30mm。
中幅板与边缘板搭接宽度为60mm。
弓形边缘板对接接头的间隙见图，其外侧控制在6～7mm，内侧控制在8～12mm。
图3.2弓形边缘板对接接头的间隙
罐底板采用氧—乙炔半自动切割机切割,边缘板的垫板采用剪板机剪切。
罐底板预制检查合格后应标明编号、规格以便于安装使用。
（二）罐壁板的预制
（1）壁板应按照到货板材的实际情况依据规范的技术要求并结合施工图纸及罐底排版图综合考虑进行排版。
（2）直径大于或等于12.5米的油罐，其罐壁板的宽度应大于1000mm，长度应大于2000mm。
（3）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，上、下两圈壁板纵缝距离不小于500mm。
（4）罐壁开孔接管或开孔接管补强圈边缘与罐壁纵缝距离不小于200mm，与罐壁环缝之间的距离不小于100mm。
（5）壁板环缝采用对接，预制壁板下净料，壁板的周长应按下式计算:
L=π（Di+δ）-nb+na+∑Δ
式中L—壁板周长（mm）；
Di—储罐内径（mm）；
δ—储罐壁厚（mm）；
n—壁板数量；
a—每条焊缝收缩量（mm），手工焊取2；
Δ—每块壁板长度误差值（mm）；
b—对接接头间隙（mm）。
（6）壁板的切割（包括坡口的加工）用氧-乙炔半自动切割机切割，壁板的坡口形式应严格按图纸要求执行。
（7）磨好坡口及钝边，进行滚弧，滚制好的壁板应立置在平台上用直线样板检查平直度，其间隙不得大于1mm，用弧形样板检查其弧度，其间隙不得大于4mm。
为了防止变形，壁板成型后应放置在制作的胎具上及时运至施工现场。
（8）罐壁板加工后的偏差应符合下表规定：
测量部位
环缝对接（mm）
板长AB（CD）
≥10m
板长AB（CD）
＜10m
简图：
宽度AC、BD、EF
±1.5
±1
长度AB、CD
±2
±1.5
对角线之差
AD-BC
≤3
≤2
直线度
AC、BD
≤1
≤1
AB、CD
≤2
≤2
（三）罐顶板的预制
罐顶板应按照到货板材的实际情况依据规范的技术要求并结合施工图纸及罐壁排版图综合考虑进行排版。
顶板任意两条相邻焊缝的间距，不得小于200mm，罐顶板本身的拼接采用对接。
在组装平台上拼装成型，并采用双面焊接，焊后应平整；
加强肋，采用扁钢冷煨成形。
成形后用弧形样板检查，其间隙不得大于2mm。
加强肋的连接采用搭接接头，其搭接长度不得小于加强肋宽度的2倍。
加强肋与顶板组焊，在胎具上进行，按图样要求，先放置径向加强肋，后联环向肋，肋边与顶板应贴紧。
罐顶板与加强肋间的断续角焊缝，在胎具上焊接后脱胎。
罐顶板预制成形后，应用弧形样板检查，其间隙不得大于10mm。
罐顶板存放时，应按弧形垫牢，妥善存放，每块数控制在5～7块。
（四）圈梁、加强圈、包边槽钢及其他构件的预制
圈梁、加强圈、包边槽钢根据实际情况煨制，成型后的弧度和翘曲度应符合规范要求。
圈梁、加强圈、包边槽钢预制后用弧形样板检查，其间隙不得大于2mm，放在平台上检查，其翘曲变形不得超过构件长度的0.1%，且不得大于4mm。
盘梯预制成段运至安装现场。
20000m3柴油罐所需检查样板见表3.3。
表3.3
检查样板名称
罐顶检
查样板
罐壁直
线样板
罐壁弧
线样板
焊缝角变
形样板
规格
2m
1m
2m
1m
数量
1
1
1
1
四、基础验收
储罐安装前，必须按土建基础设计和GBJ128-90《立式园筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》的规定对基础表面尺寸进行检查。
储罐基础的表面尺寸，应符合下列规定：
基础中心标高允许偏差为±20mm；
基础表面高差：
有环梁时，每10米弧长内任意两点的高差不得大于6mm，整个圆周长度内任意两点的高差不得大于12mm；无环梁时，每3米弧长内任意两点的高差不得大于6mm，整个圆周长度内任意两点的高差不得大于12mm。
沥青砂层表面应平整密实，无突出的隆起、凹陷及贯穿裂纹.沥青砂层表面凹凸度应按下列方法检查:
储罐直径小于25m时，可从基础中心向基础周边拉线测量，基础表面每100m2范围内测点不得少于10点，基础表面凹凸度允许偏差不得大于25mm。
当储罐直径等于或大于25m时，以基础中心为圆心，以不同直径作同心圆，将各圆周分成若干等分，在等分点测量沥青砂层的标高。
同一圆周的测点，其测量标高与计算标高之差不得大于12mm。
同心圆直径和各圆周上最少测量点数，应符合表3.4的规定。
同心圆直径及测量点数表3.4
储罐直径D（m）
同心圆直径（m）
测量点数
Ⅰ圈
Ⅱ圈
Ⅲ圈
Ⅰ圈
Ⅱ圈
Ⅲ圈
25≤D＜45
D/4
D/2
3D/4
8
16
24
验收合格并办理中交手续后方可进行罐底的铺设。
五、罐的安装
（一）罐底施工
以基准中心点为中心分别划出00～1800，900～2700十字基准线，根据排版图分别再划出中幅板及边缘板安装位置线，边缘板安装位置圆周线要计入边缘板对接缝的收缩量，以放大的直径［D=D图+收缩量/π］，划出安装基准圆，以此基准圆为基准铺设边缘板。
弓形边缘板按净料组对，铺设前，划出弓形边缘板的外圆周线，铺设半径可按下式计算:
Rc=（Ro+na/2π）/cosθ
图3.3弓形边缘板铺设半径计算简图
式中Rc—弓形边缘板铺设外半径（mm）；
R0—弓形边缘板设计外半径（mm）；
n—弓形边缘板的数量
a—每条焊缝收缩量（mm），手工焊取3；
θ—基础坡度夹角（°）。
按排板图由罐底中心板向两端逐块铺设中间一行中幅板，从中间一行板开始，向两侧逐行铺设中幅板，每行中幅板应由中间向两侧依次铺设。
弓形边缘板和对接缝下面的垫板应紧贴，其间隙不得大于1mm，弓形边缘板的焊缝，见图3.5：
底板采用带垫板的对接接头，对接焊缝应完全焊透，表面应平整。
中幅板组对间隙要均匀，间隙及错边量偏差要严格控制在规范之内，垫板与对接的两罐底焊完后所有焊缝进行100%真空试漏检查，以不泄露为合格。
（二）罐体安装
（1）.划线
（a）.在边缘板上划出罐壁板的安装基准圆线，基准圆内半径计算公式为：
Rb=（Ri+na/2π）/cosθ
图3.9底圈壁板安装圆半径计算简图
式中Rb—底圈壁板安装内半径（mm）；
Ri—储罐内半径（mm）；
n—壁板立缝数量
a—每条立缝收缩量（mm），手工焊取2；
θ—基础坡度夹角（°）。
π：
圆周率
（b）在基准圆内侧50mm位置划线一个检查圆，检查直径为D=2R-100mm。
（c）在基准圆线上安装［16垫块，每个垫块长约150mm，每两个垫块之间的距离为500mm左右，在每个垫块上也划出基准圆线，在每个垫块基准圆线内侧点焊一个δ=6mm,70×50mm的挡块。
在每两个垫块之间罐底边缘板的基准圆线内侧点焊δ=8mm,100×80mm挡板。
（2）.顶圈壁板的安装
（a）按图纸和罐壁排版图从一固定点开始依次围顶圈壁板，相邻两块壁板间用组对卡具固定，每道纵缝用2个组对卡具，卡具使用的方帽在围板之前点焊好。
（b）点焊壁板的纵缝间隙以2mm为准，检查壁板的间隙错边量，角变形，垂直度，椭圆度等符合要求后，在纵缝的内侧安装3块圆弧板，以防止焊接角变形，外侧点焊防波浪变形竖背杠，然后交付电焊焊接。
（c）纵向焊缝错边量:
当板厚小于10mm时,不应大于板厚的1/10,且不应大于1.5mm。
组装焊接后,焊缝的角变形用1m长的弧形样板检查,并应符合表2.4规定。
罐壁焊缝的角变形表2.4
板厚δ（mm）
角变形（mm）
δ12
10
12δ25
8
（d）点焊壁板的预留缝之前，应用盘尺测量罐壁上、下口的周长，保持严格相等，误差不得大于2mm。
（e）壁板纵缝焊完以后应对壁板进行找圆及找正。
保证罐壁凹凸度、垂直度、上下口水平度等符合要求。
凹凸度≤13mm，垂直度≤3mm，相邻两壁板上口水平的允许偏差为2mm，在整个圆周上任意两点水平的允许偏差为6mm。
（3）.罐顶包边槽钢、圈梁安装
将预制好的罐顶包边槽钢分段安装在第一圈罐壁上，安装时注意包边槽钢的与罐壁的接合弧度，弧度要求同罐壁。
包边槽钢与壁板搭接时，应先焊槽钢对接缝，再焊内部搭接间断角焊缝，最后焊外部搭接连续角焊缝；
包边槽钢高出壁板的局部允许偏差为土4mm；包边槽钢应紧贴壁板，其间隙不应大于2mm；
包边槽钢的自身连接，采用全焊透的对接接头。
圈梁槽钢安装：
其对接接头采用全焊透结构，安装后应保证与罐壁垂直。
（4）液压顶升装置安装
提升装置的准备：
①．选用40台10吨液压顶升机作为提升设备，中间设1台控制柜集中控制。
②．逐台检查液压顶升机及合格证，对不符合要求的液压顶升机进行更换，确保液压顶升机使用的安全性。
③．全面检查控制箱、试验操作台各电器按钮，检查各元件，确保操作正常。
④．制作胀圈，准备足够的卡具、销子，胀圈采用双背[20制作。
⑤．制作提升柱的垫板，垫板规格为700×500×18。
⑥．胀圈及提升架安装
（a）将液压顶升机吊入罐内，以罐内壁周长均分设置，液压顶升机尽量靠近罐壁以减少提升时的弯矩。
（b）液压顶升机应设置在罐底板平实的地方，不得设置在凹凸处，尤其不得设置在罐底基础的开孔处。
液压顶升机亦应错开焊道，以不影响射线探伤为基准。
（c）将液压顶升机底部加垫板，用铁水平尺或线坠测量提升架两个方向的垂直度，并与罐底板固定点焊，注意垫板与罐底板、垫板与提升架底座均应贴实。
（d）将提升架顶部与罐底用φ45×3.5钢管焊死，提升架底部用δ12的筋板加固。
（e）在罐壁板距底边缘300mm左右处，安装胀圈。
胀圈与罐壁用龙门卡具及销子，防滑挡板等连接。
胀圈的安装应用水平管找平，以防止提升时罐体的偏斜。
（f）龙门卡具应在距提升架中心550mm的两侧各设置一个，其它每隔1500mm设置一个。
（g）胀圈用20t或10t螺旋千斤顶胀实，胀圈千斤顶接头的两侧各用一个龙门卡具与罐壁连接，并用销子与罐壁打实。
（h）将提升装置的控制箱设置在罐中心处。
将倒链安装在提升架上，吊耳焊在涨圈上，吊耳两侧设加强筋进行加固，将倒链与吊耳连接。
（i）由专业人员对提升装置全面检查，确保安全、无误方可提升。
（j）罐体提升
提升时应缓慢进行，第一圈壁板提升100mm-200mm左右时停止提升，用10--30分钟时间检查罐壁提升架、胀圈、倒链、线路无异常后继续提升。
提升高度距外圈壁板上口100mm时应缓慢提升，检查提升的水平度，继续提升至高出外圈壁板上30--50mm，组对环缝—焊接预留收缩缝—焊接环缝，等焊缝凉透回落胀圈，对罐壁找圆。
（5）第二圈壁板安装
在第一圈罐体外侧围第二圈壁板。
环向焊缝错边量,当上圈壁板厚度小于8mm时,任何一点的错边量均不得大于1.5mm;当上圈壁板厚度大于或等于8mm时,任何一点的错边量均不得大于板厚的2/10,且不应大于3mm。
（6）罐顶安装
20000m3柴油罐拱顶板的安装，应按下列程序进行:
配合网壳架厂家安装网壳架，并进行检查验收；
在圈梁和网壳架上，应划出每块拱顶板的位置线，并焊上组装挡板；
拱顶组装时，在轴线对称位置上，先组装四块罐顶板，调整后定位焊，再组装其余罐顶板，并调整搭接宽度，搭接宽度允许偏差为±5mm。
顶板焊接成形后，用弧形样板检查，间隙不得大于15mm。
（7）罐顶平台及劳动保护安装
（8）其它各圈罐壁的安装
在已施工完的罐体外侧围下一圈壁板，重复各操作步骤，直至最后一圈壁板。
最后一圈壁板施工完毕应提升150--200mm，拆除槽钢［16垫块，并重新在罐底边缘板的安装圆线上点焊挡板。
每圈壁板提升前应松开收口的两倒链。
每圈壁板组装以后均需检查上、下周长及垂直度并做好记录。
每一圈罐壁提升前，应将内、外侧的焊疤打磨干净。
（三）附件施工
（1）开孔接管安装
罐顶的开孔接管可在罐顶施工完毕且罐体提升以前开孔施工。
开孔时要求先定位划线，并经有关人员检查合格后方可施工。
罐壁的开孔须在储罐主体安装结束后进行。
罐体的开孔接管，应符合下列要求:
开孔接管的中心位置偏差，不得大于10mm；接管外伸长度的允许偏差，应为±5mm；
开孔补强板的曲率，应与罐体曲率一致；
开孔接管法兰的密封面应平整，不得有焊瘤和划痕，法兰的密封面应与接管的轴线垂直，倾斜不应大于法兰外径的1%，且不得大于3mm，法兰的螺栓孔，应跨中安装。
（2）盘梯、平台栏杆施工
盘梯的三角架可以在罐壁的提升过程中安装，盘梯在罐体施工完毕分段吊装。
盘梯踏步宽度应一致，同一个梯子的踏步间距必须相同。
盘梯应完全支撑在罐壁上，盘梯的下端不应与基础面接触。
罐顶平台、栏杆在罐顶施工完后进行安装。
平台及梯子的栏杆（包括立柱、扶手、护腰及踢脚板），其本身的接头采用对接。
劳动保护应做到横平竖直，扶手拼接处焊后应进行打磨处理。
（3）其中20000m3柴油罐灌顶单层球面铝网壳及铝制内浮盘由制造厂家负责安装。
内浮盘调试在厂家技术人员的指导下进行。
（四）罐体几何形状和尺寸检查
罐壁组装焊接后,几何形状和尺寸应符合下列规定:
罐壁高度的允许偏差,不应大于设计高度的0.5%;
罐壁铅垂的允许偏差,不应大于罐壁高度的0.4%,且不得大于50mm;
罐壁的局部凹凸变形,应不大于13mm;
底圈壁板内表面半径的允许偏差,应符合本表4-3的规定：
表4-3
油罐直径D（米）
半径允许偏差（mm）
12.5D45
19
罐壁上的工卡具焊迹,应清除干净,焊疤应打磨平滑。
罐底焊接后,其局部凹凸变形的深度不应大于变形长度的2%,且不应大于50mm。
固定顶的局部凹凸变形,应采用样板检查,间隙不得大于15mm。
六、充水试验
充水前,所有焊缝不得涂刷油漆，充水放水过程应打开透光孔。
本试验采用洁净淡水，水温应高于5℃。
用增压泵将水打入罐内，预计最大流量140m3/h，上水管线采用DN80的钢管。
充水和放水过程中,应打开透光孔,且不得使基础浸水。
罐底的严密性,应以充水试验过程中罐底无渗漏为合格。
若发现渗漏,应按规定补焊。
罐壁的强度及严密性试验,应以充水到设计最高液位并保持48h后,罐壁无渗漏、无异常变形为合格。
发现渗漏时应放水,使液面比渗漏处低300mm左右,进行焊接修补。
固定顶的强度及严密性试验,罐内水位应在最高设计液位（19.6m）下1m进行缓慢充水升压,当升至试验压力（用U形玻璃管液面计测量）时,应以罐顶无异常变形,焊缝无渗漏为合格。
试验后,应立即使油罐内部与大气相通,恢复到常压。
引起温度剧烈变化的天气,不作固定顶的强度、严密性试验和稳定性试验。
固定顶的稳定性试验应充水到设计最高液位（19.6m）用放水方法进行。
试验时应缓慢降压,达到试验负压（用U形玻璃管液面计测量）时,罐顶无异常变形为合格。
试验后,应立即使油罐内部与大气相通,恢复到常压。
内浮顶升降试验应以升降平稳、导向机构、密封装置及自动通气阀支柱等无卡涩现象,内浮顶及其附件与罐体上的其它附件无干扰,内浮顶与液面接触部分无渗漏为合格。
充水试验过程中应进行基础的沉降观测，基础的沉降观测,应符合下列规定:
每台罐充水前,均应进行一次观测。
在罐壁下部每隔10m左右,设一个观测点,点数为4的整倍数,且不得少于4点。
沉降观察水冲至规定高度后静压48小时，并分时段观察罐下沉情况，合格后放水。
放水前必须打开顶部通光孔。
储罐基础任意直径方向上最终沉降差不应超过储罐内直径的千分之十至十五，沿罐壁圆周方向任意10米弧长内的沉降差应不大于25mm。
七、结束语
倒装法制作安装立式圆筒形钢制储罐的施工工艺在现有的工程施工中得到了广泛的应用。
电动液压提升倒装法则大大降低了劳动强度，提高了罐壁板吊装稳定性，增加了组对的精确性。
参考文献：
《立式园筒形钢制焊接油罐施工及验收规范》GBJ128-90，中国建筑工业出版社，1990
《石油化工立式圆筒形钢制储罐施工工艺标准》SH/T3503-2001
《钢结构质量工程施工及验收规范》GB50205-2001
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