顾祝云技术总结.docx

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顾祝云技术总结

技术总结

——储罐倒装施工工艺

七冶压力容器制造有限责任公司顾祝云

一、概述

近年来，储罐倒装通过各项目的实践，已经摸索出一套较完整的经验，与传统的正装法相比，不管从安全、质量、工期、经济效益等方面，倒装都有较大的优势。

倒装法操作控制简单、可靠、危险性小，因此已经越来越多的被采用。

本工艺介绍了常规储罐的施工工艺。

2、施工工艺流程

见下图表

三、排板及预制

3.1罐底板

排板示意图：

带弓形边缘板排板示意图

不带弓形边缘板排板示意图

排板及预制要求：

（1）、罐底的排板直径，宜按设计直径放大0.1%～0.15%。

（2）、弓形边缘板沿罐底半径方向的最小尺寸，不应小于700mm。

非弓形边缘板最小直边尺寸，不应小于700mm.

（3）、中幅板的宽度不应小于1000mm,长度不应小于2000mm；与弓形边缘板连接的不规则中幅板最小直边尺寸，不应小于700mm。

（4）、底板任意相邻焊缝之间的距离，不应小于300mm。

（5）弓形边缘板尺寸偏差：

测量部位

允许偏差

长度AB、CD

±2

宽度AC、BD、EF

±2

对角线之差（AD-BC）

≤3

弓形板示意

3.2侧板

排版示意图：

排版及预制要求：

（1）各圈壁板的纵焊缝宜向同一方向逐圈错开，相邻圈板纵缝间距宜为板长的1/3，且不应小于300mm，见图中L。

（2）底圈壁板的纵焊缝与罐底边缘板的对接焊缝之间的距离，不应小于300mm。

（3）开孔和罐壁焊缝之间的距离：

1）罐壁厚度大于12mm，接管与罐壁板焊后未进行消除应力热处理时，开孔接管或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，且不应小于250mm。

2）罐壁厚度不大于12mm或接管与罐壁板焊后进行消除应力热处理时，开孔接管或补强板外缘与罐壁纵焊缝之间的距离不应小于150mm；与罐壁环焊缝之间的距离，不应小于壁板厚度的2.5倍，且不应小于75mm。

（4）罐壁上连接件的垫板周边焊缝与罐壁纵焊缝或接管、补强圈的边缘角焊缝之间的距离，不应小于150mm，与罐壁环焊缝之间的距离，不应小于75mm，如不可避免与罐壁焊缝交叉时，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处不焊。

（5）抗风圈和加强圈与罐壁环焊缝之间的距离，不应小于150mm。

（6）包边角钢对接接头与壁板纵向焊缝之间的距离，不应小于200mm。

（7）直径小于25m的储罐，其壁板宽度不应小于500mm；长度不应小于1000mm。

直径大于或等于25m的储罐，其壁板宽度不应小于1000mm，长度不应小于2000mm。

（8）采用倒装时每带侧板预留100mm，在组装焊接完成封口时割除多余部分。

（9）壁板下料尺寸偏差：

测量部位

板长AB（CD）≥10m

板长AB（CD）≤10m

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

壁板示意图

3.3罐顶排板要求：

（1）顶板任意相邻焊缝的间距，不应小于200mm。

（2）单块顶板本身的拼接，宜采用对接。

（3）加强肋加工成型后，用弧形样板检查，其间隙不应大于2mm。

（4）每块顶板应在胎具上与加强肋拼装成型，焊接时应防止变形。

（5）顶板成型后脱胎，用弧形样板检查，其间隙不应大于10mm。

四、底板安装

4.1罐底板安装

罐底采用带垫板的对接接头时，垫板应与对接的两块底板贴紧，并点焊固定，其缝隙不应大于1mm。

罐底板对接接头间隙，设计图无要求时可参照下表：

焊接方法

钢板厚度δ（mm）

间隙（mm）

焊条电弧焊

不开坡口

δ≤6

5±1

开坡口

δ＞6

7±1

气体保护焊

不开坡口

δ≤6

3±1

6＜δ≤10

4±1

开坡口

10＜δ≤21

5±1

设计为条形基础的，底板可点焊固定在底部支撑梁上。

4.2罐底板焊接

罐底板的焊接，应采用收缩变形最小的焊接工艺及焊接顺序进行。

且宜按下列顺序进行。

（1）中幅板焊接时，先焊短焊缝，后焊长焊缝。

初层焊道应采用分段退焊法或跳焊法。

（2）弓形边缘板的焊接，宜符合下列规定：

1）首先施焊靠外缘300mm部位的焊缝。

在罐底与罐壁连接的角焊缝焊完后且边缘板与中幅板之间的收缩缝施焊前，完成剩余的边缘板对接的焊缝和中幅板的对接焊缝。

2）弓形边缘板对接焊缝的初层焊，宜采用焊工均匀分布，对称施焊方法。

3）收缩缝的第一层焊接，采用分段退焊或跳焊法。

（3）非弓形边缘板的罐底不宜留收缩缝。

（4）罐底与罐壁连接的角焊缝，在底圈壁板纵焊缝焊接完成后施焊，由数名焊工从罐内，外沿同一方向进行分段焊接。

初层焊采用分段退焊或跳焊法。

4.3罐底板的检验

储罐底板由于是直接安装于基础上，采用传统的探伤及拍片无法进行，一般采用罐底板抽真空的方法进行检验。

真空箱示意图：

焊缝抽真空示意图：

步骤：

先按要求摆放于图示位置一，真空箱底部采用窑泥密封（也可采用橡胶泥），按图纸要求进行抽真空试验，达到要求后摆放于位置二，位置二与位置一搭接焊缝100mm位置，达到要求后摆放于位置三，接焊缝100mm位置，重复上述工作直至全部完成。

真空泵与真空箱连接示意：

为加快检验进度，一台真空泵可同时配置2台真空箱，中间采用阀门隔断，一台真空箱试验完成后，移动到下一步做准备，另一台真空箱接着做试验。

（备注：

不能2台真空箱同时进行试验）。

五、桅杆设置

底板焊接完成后，进行第一带板（从上往下计）的组对焊接，完成后即须进行倒装桅杆的设置。

5.1开始组装侧板时，须先行设置组对基准，组对基准采用在底板上设置靠码的形式进行。

5.2桅杆设置示意图：

桅杆高度根据侧板高度确定，等于板高+吊具高度－300mm

立柱在加固时，直径大于20m采用剪刀撑，直径小于、等于20m采用斜支撑，剪刀撑间隔1跨加设1组，支撑根据现场材料情况采用。

顶部水平拉杆须密闭为整体，在支撑及水平拉杆加设前须检查立柱的垂直度，以尽量垂直为原则。

立柱间距展开尺寸控制在5～6m为宜。

5.3吊装荷载计算

P总=P壁+P顶+P吊具……………………………

（1）

式中：

P壁——全部壁板重量kg

P顶——顶盖重量kg

P吊具——胀圈、吊索、耳板等重量kg

考虑到动荷载、不均衡等因素的影响

P’总=K1·K2·P总……………………………

（2）

式中：

K1——动荷载系数，取1.1

K2——不均衡系数，取1.15

平均每组短桅杆所受垂直分力

P’总

N垂＝———……………………………（3）

n

式中n——短桅杆数量

桅杆、葫芦、缆风绳受力计算

桅杆的力图见上图1°

吊点D的平衡，力图见上图2。

式中：

N’垂=N垂

N’垂

N’拉=———……………………………（4）

C0Sα

N’水=N’垂tgα=……………………………（5）

桅杆顶端A点的平衡，力图见上图3。

式中：

N拉=N’拉……………………………（6）

∑Fx=0

N缆·C0Sθ=N拉·Sinα

∑Fy=0

N’桅=N拉·C0Sα+N缆·Sinθ

桅杆所受的正压力N桅

N桅=N’桅+G+t……………………………………（7）

式中：

G——桅杆上部自重，取72kg

t——缆风绳预拉力对桅杆产生的压力

桅杆所受的弯矩

M=N拉·e1·C0Sα+N拉·L·Sinα-N缆·L·C0Sθ-N缆·e2·Sinθ·····（8）

桅杆强度和稳定性计算

桅杆强度计算

MN桅

σ强=———+———＜[σ]………………………………（9）

WjFj

桅杆稳定性计算

中部的挠度最大。

MN桅

σ稳=———+———＜[σ]………………………………（10）

Wmφ·Fm

以计算结果确定所选桅杆是否安全

吊装用葫芦、索具、缆风绳等的计算：

根据罐体重量确定葫芦、索具、缆风绳

5.4倒装用短桅杆示意图（短桅杆以φ159无缝钢管为例）

5.5倒装用胀圈示意图

胀圈采用［20槽钢煨制对焊而成，焊接完成后采用样板检查是否符合要求，胀圈分为四瓣制作，中间预留4个16吨千斤顶顶紧高度（由于胀圈在顶紧时受力不大，一般采用16t千斤顶完全能满足要求），胀圈每隔2m采用方形卡板与罐体侧板焊接。

千斤顶与胀圈示意：

六、顶盖的安装

安装示意图：

罐顶盖一般呈球状，分为中心板和扇形大板。

因受材距的限制，扇形大板一般需在胎模具上由几块板拼焊而成。

胎模具呈倒置的球面，将待拼装的顶板吊入模具内，用压梁压紧，先拼焊成扇形大板，然后再装上纵环向加劲肋条，并进行焊接。

弓形大板的焊接采用CO2气体保护焊。

焊后的扇形大板待完全冷却后，松开压梁，从胎模具上拆下。

顶盖的安装是在罐壁上段第1带壁板已安装焊接的条件下进行的。

顶盖安装时，先将中心板安装定位在罐体中部的中心平衡柱顶端上（见示意图中中心支柱、在各1/3位置上在另行设置2根短立柱），标高应比原拱高各增加50mm，调整固定后，采用对称吊装的方法，将4块扇形大板安装成“十”字状，再依次将各区域内的扇形大板安装到位。

搭接缝的装配采用卡夹具连接，点焊固定。

对接缝的装配采用直接点焊固定，对接缝须注意预留最后一块扇形板暂不下料，待其余顶板焊接完成后按实际尺寸进行下料制作。

已安装的顶盖的焊接程序为：

先焊接扇形大板间的纵向焊缝，再焊接中心板与各扇形大板内沿间的环缝，后焊接扇形大板外沿与罐壁环形角钢圈间的环缝。

顶盖的焊接一般采用CO2气体保护焊，纵向缝施焊时宜由多名焊工采用跳焊法对称同时焊接；外沿环缝施焊时宜由多名焊工均布，同时沿同一方向焊接。

为了减少顶盖板焊接时产生的下沉，除按方案编制的焊接方法和程序施焊外，建议所有扇形板间的长纵缝下面增设撑杆，每条长纵缝至少支撑2点。

顶板在设置短桅杆部分预留出1000×1000mm的空间，待罐顶提升高度超过桅杆高度后补设安装完成

安装要求：

（1）固定顶板安装前，应按下表检查罐体包边角钢的半径偏差：

储罐直径D（m）

半径允许偏差（mm）

D≤12.5

±13

12.5＜D≤45

±19

45＜D≤76

±25

D＞76

±32

（2）罐顶支撑柱的垂直度允许偏差，不应大于柱高的0.1%，且不应大于10mm。

（3）罐顶应按画好的等分线对称组装。

顶板采用搭接的搭接宽带允许偏差为±5mm。

七、罐壁板安装

当底板、第一带壁板、顶盖及工装设置好后，进行整体提升，提升高度为下部壁板的高度，提升后即可进行下部壁板的组对安装工作。

侧板围板时可采用汽车吊进行，汽车吊缺点是须多次移动支车，如多个罐体集中，可采用履带吊移动吊装。

侧板吊装为安全考虑必须采用垂直钢板夹进行吊装。

同带侧板按要求组对后，为防止在焊接时变形，采用在每条立焊缝上加设3组引弧板，具体要求见上图。

引弧板为保持能多次利用，可适当加大，宽度控制在150mm为宜。

为保证罐体在下落过程中与下部侧板顺利对接，在下部罐侧板上加设组装导向板，见下图示意：

在吊车的配合下，按照已排好的壁板顺序依次将壁板吊装就位，一边吊装，一边点焊纵焊缝（留出安装余量的1～2道纵缝不点焊，用手拉葫芦收紧，直径大于20m预留2道纵焊缝），待其余焊缝全部焊好后，按围板周长切割余量，再提升组对环缝，在预留活口纵缝左右各1000mm不点焊，等其它环缝焊完后，先焊接立缝，后焊环缝，再拆除收口葫芦。

在焊接环焊缝时，为保证罐体尽量不出现收腰变形，须加设立向筋后方可施焊。

立向筋加设示意见下图：

采用相同的方法将各带侧板安装直至全部罐侧板安装完毕。

组装要求：

（1）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。

（2）壁板的垂直度允许偏差，不应大于3mm。

（3）组装焊接后，壁板的内表面任意点半径的允许偏差，应符合下表规定：

储罐直径D（m）

半径允许偏差（mm）

D≤12.5

±13

12.5＜D≤45

±19

45＜D≤76

±25

D＞76

±32

（4）其他各圈壁板的垂直度允许偏差不应大于该圈壁板高度的0.3%。

（5）壁板组装时，应保证内表面齐平，错边量应符合下列规定：

1）纵向焊缝错边量：

焊条电弧焊时，当板厚小于或等于10mm时，不应大于1mm；当板厚大于10mm时，不应大于板厚的0.1倍，且不应大于1.5mm；自动焊时，均不应大于1mm。

2）环向焊缝错边量：

焊条电弧焊时，当上圈壁板厚的小于或等于8mm时，任何一点的错边量均不应大于1.5mm；当上圈壁板厚度大于8mm时，任何一点的错边量均不应大于板厚的0.2倍，且不应大于2mm。

自动焊时，均不应大于1.5mm。

（6）组装焊接后，纵焊缝的角变形用1m长的弧形样板检查，环焊缝角变形用1m直线样板检查应符合下表规定：

板厚δ（mm）

角变形（mm）

δ≤12

≤12

12＜δ≤25

≤10

25＞δ

≤8

（7）组装焊接后，罐壁的局部凹凸变形应平缓，不应有突然起伏，且应符合下表规定：

板厚δ（mm）

角变形（mm）

δ≤12

≤15

12＜δ≤25

≤13

25＞δ

≤10

焊接要求：

（1）第1带壁板装配完毕后进行竖缝焊接，焊接方法采用CO2气体保护焊，如坡口方向在壁板外侧，应先焊接壁板外侧的两道封底焊（如坡口在内侧焊接顺序相反），然后对焊缝反面进行挑根，挑根的方法，薄板（δ＜14）宜采用角向磨光机，厚板（δ＞14）可采用碳弧气刨，但刨后应用角向磨光机将刨槽内的渗碳层和杂物打磨干净。

待内壁各层间焊缝焊完后，再移至罐外焊接尚未焊完的焊缝，最后按周长的要求切割调整口，并进行焊接。

为了便于环缝的装配，各条竖缝的上下端各留出150mm，暂不焊接，待环缝装配后再焊接。

（2）整体提升后采用相同方法围设第2带壁板，在已装配的第2带壁板的竖缝内面，装上曲率补强板后进行第2带壁板竖缝的焊接，施焊方法同前。

第2带壁板竖缝焊接完，封闭周长后将第1带壁板圈落下与第2带壁板圈进行环缝装配，装配时先用卡夹具连接，待整圈环缝调整好后再点焊固定。

（3）壁板环缝的焊接，采用CO2气体保护焊，焊接程序：

先焊外壁的两道封底焊，然后反面进行挑根，挑根方法同前。

焊完内壁的全部焊缝后，再移至罐外焊完余下的焊缝。

环缝焊接由多名焊工均布同时沿同一方向进行施焊。

壁板其余各带的提升、装配、焊接方法同前。

八、附件安装

储罐的附件安装一般包含楼梯、平台、栏杆、管口、人孔等，安装比较简单、这里就不一一详述。

只是开孔接管须注意以下几点：

（1）开孔接管的中心位置偏差，不应大于10mm；接管外伸长度的允许偏差，应为±5mm。

（2）开孔补强板的曲率，应与罐体曲率一致。

（3）开孔接管法兰的密封面不应有焊瘤和划痕，法兰的密封面应与接管的轴线垂直，且应保证法兰面垂直或水平，倾斜不应大于法兰外径的1%，且不应大于3mm，法兰的螺栓孔应跨中安装。

九、罐体充水试验

9.1储罐安装完毕后，应进行充水试验，并应检查下列内容：

（1）罐底严密性；

（2）罐壁强度及严密性；

（3）固定顶的强度、稳定性及严密性；

（4）基础的沉降观测。

9.2罐底的严密性，应以罐底无渗漏为合格。

若发现渗漏，应将水放尽，对罐底进行试漏，找出渗漏位置并按规定进行补焊。

9.3罐壁的强度及严密性试验，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，并按规定进行补焊。

9.4固定顶的强度及严密性试验，罐内水位在最高设计液位下1m时进行缓慢充水升压，当升至试验压力时，罐顶无异常变形，焊缝无渗漏为合格。

试验后，应立即使储罐内部与大气相通，恢复到常压。

引起温度剧烈变化的天气，不宜做固定顶的强度、严密性试验和稳定性试验。

9.5固定顶的稳定性试验应充水到设计最高液位用放水方法进行。

试验时应缓慢降压，达到试验负压时，罐顶无异常变形为合格。

试验后，应立即使储罐内部与大气相通，恢复到常压。

9.6基础层将观察时，在罐壁下部圆周每隔10mm左右，设一个观察点，点数宜为4的整倍数，且不得少于4点。

十、采用液压顶升倒装法提升罐体简述

液压提升倒装法介于几种施工方法之间，其特点一是适应范围广，理论上可适用于任意大小的储罐，二是操作控制简单、可靠、危险性小，因此已经越来越多的被采用，其主要缺点是目前成套设备价格较贵，设备购置一次性投入较大。

10.1提升机的数量确定

液压提升机的数量一般按下式确定：

n=Pmax/Q

Pmax=K（PG+P附）

n----需要液压提升机的数量；

Pmax—最大提升重量；

PG----设备本体最大提升重量；

P附---设备附件最大提升重量；

Q=液压千斤顶承载能力

K=1.3（安全系数）

10.2液压提升方法：

在先期施工的罐底板上安装数个固定垫墩（400mm高,间距3-4米）,然后组装第一层壁板和顶盖板,沿罐内壁400mm处均布数台（根据计算确定）液压提升机，以提升机的滑动托架托住固定在罐内壁的胀圈下部,操纵液压提升机的控制柜，集中控制各液压机的动作,液压提升机提升扒杆时,同时也将罐体提升,升至下一带壁板高度时,可进行一带壁板组装,然后落下扒杆、胀圈,再进行下一带提升组装,直到整个油罐倒装完毕。

液压提升前，按照液压提升设备的液压油路图将所有的油路接通，让千斤顶处于松卡状况，先进行全行程试验2-3次（不加压），再进行额定油压试验，检查各油路系统

液压顶升桅杆示意

液压设备摆放示意

（除设置液压顶升装置与手拉葫芦方法不同外，其余施工程序与前面详述方法相同。

）