储罐气吹顶升倒装施工工法.docx
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储罐气吹顶升倒装施工工法
QB
中国石化集团
企业（通用工艺）标准
第四建设公司★静设备工程卷★
FCC/TS04.14-13
储罐气吹顶升倒装法通用施工工艺
2006-12-20发布2007-01-01实施
中国石化集团第四建设公司技术处发布
储罐气吹顶升倒装通用施工工艺
1适用范围
本工法适用于容积为3000m3到10000m3的立式圆筒形拱顶钢制焊接储罐的施工。
2引用文件
a）《立式圆筒形钢制焊接储罐施工及验收规范》GB50128-2005；
b）《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001；
c）《石油化工立式圆筒形钢制储罐施工工艺标准》SH3530-2001；
d）《承压设备无损检测》JB/T4730.1-2005～JB4730.6-2005；
e）《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-2001；
f）《石油化工施工安全技术规程》SH3505-1999。
3施工准备
3.1施工图纸审核
3.2到货钢材检验
a）到货钢材及配件必须有出厂合格证、质量证明书；
b）到货钢板表面不得有气孔、裂纹、夹渣等现象。
钢板表面锈蚀深度不得超过0.5mm；
c）焊接材料应具备合格证明书，当对焊材质量有怀疑时应对焊材成分进行复验；
d）施工用胎具、机具：
加减丝、千斤顶、倒链、砂轮机、真空箱、水泵的准备。
4施工工艺
4.1总体施工方案
a）在现场铺设一个平台，也可选择已有的车间厂房，准备好相关的设备、机具，进行工厂化的预制，对成品和半成品严格检验，为保证现场的安装质量创造条件；
b）需整体热处理的板采用炉内热处理的方式，不需要整体热处理的管口可在安装完后在现场进行热处理；
c）利用鼓风机进行气吹顶升安装罐壁板，主体安装完成后进行附件的安装和上水试验。
4.2施工工艺流程
施工工艺流程见下页：
4.3罐底板的排版与预制
a）罐底板预制前，应根据板材规格的实际情况绘制排版图，排版图应符合规范和设计要求。
一般采用人字形排版或间隔排版，如图13-1：
b）排版直径一般放大0.1%，罐底排版时，边角异形板与边缘板间留100mm的搭接余量。
中幅板的短边尺寸不得小于700mm，所有相邻焊缝的距离不小于300mm；
c）罐底板的预制可以采用机械加工，也可以采用氧-乙炔焰切割加工。
如采用氧-乙炔焰切割加工，所有罐底板的下料应在平整的胎具上进行，以防止切割下料时板材因受热产生变形；
d）边缘板的对接接头采用不等间隙，一般内侧10mm～12mm，外侧6mm～8mm。
边缘板下料时应预留一张调整板，一端短边暂时不下净料，在安装时现场进行切割；
e）罐底弓形边缘板的尺寸允许偏差和测量部位
罐底边缘板尺寸允许偏差表13-1
测量部位
允许偏差（mm）
长度AB、CD
±1.5
宽度AC、BD、EF
±1.5
对角线之差｜AD-BC｜
≤3.0
坡口角度
±2.5°
f）罐底板中幅板的尺寸允许偏差及测量部位
罐底中幅板尺寸允许偏差表13-2
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
坡口角度
2.5°
g）所有罐底板在运到现场前，应将罐底板下表面的防腐工作完成，防腐工作不在此叙述。
每张板四周边缘50mm范围内不刷防腐漆，仅涂刷可焊性涂料。
4.4罐壁板的排版与预制
a）罐壁板预制前必须绘制排版图，排版图应符合设计图纸、设计技术条件及施工规范的要求；
b）壁板的画线、切割在专用胎具上进行，下料时壁板必须垫平，不得有波浪型翘起现象。
壁板的下料采用净料法，下料时在长度方向上必须考虑焊缝间隙和焊接收缩量（采用气电立焊时，焊缝间隙4mm～6mm，收缩量1mm～2mm）；
c）壁板周长尺寸按式1计算：
L=π（Di+δ）+na-nb+Σ△（式1）
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——每条纵缝收缩量（mm）
b——纵缝对接接头间隙（mm）
△——每块壁板长度误差值（mm）
d）按照图纸要求的坡口形式下料，下料后的尺寸允许偏差及测量部位同4.3中第f）条；
e）壁板滚圆时必须分清内外侧，保证壁板长度方向的中心线与滚板机辊轴轴线垂直。
滚圆后的罐壁板，必须自由立置在专用胎具上，水平方向上用2m弧形样板检查，间隙不得大于4mm，垂直方向上用1m直线样板检查，间隙不得大于2mm。
此外，还应测量每张壁板的拱高，其实际拱高与计算拱高的误差不得大于±20mm。
4.5罐顶的预制
罐顶板的下料
罐顶板可采用计算法或放样法求出下料尺寸，分块进行预制。
顶板预制前应绘制排版图，并应符合下列要求：
a）顶板任意相邻焊接接头的间距，不得小于200mm；
b）单块顶板本身的拼接，采用对接。
罐顶的顶板及加强筋应进行成型加工。
加强筋用弧形样板检查，其间隙不得大于2mm。
顶板预制成形后用弧形样板检查，其间隙不得大于10mm。
每块顶板应在胎具上与加强筋拼装成型，焊接时应防止变形。
顶板预制胎具简图如图13-4：
4.6附件的预制
a）罐顶包边角钢的预制
包边角钢一般用冷煨法加工，加工成型后，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，不得大于超过构件长度的0.1%，且不得大于6mm。
b）盘梯依据中间平台位置分成2段预制，中间平台单独制作；
c）劳动保护立柱预制成单件，护腰及扶手在现场下料安装；
d）人孔等开孔接管可外委加工、预制厂预制或者在现场下料安装。
4.7胀圈的制作
a）胀圈的外径就是储罐的内径，分段制作。
滚制时要用弧形样板严格检查，样板弦长应大于1500mm，样板和胀圈间的间隙应小于1mm，偏差太大，将影响罐体的椭圆度，这一点尤为重要；
b）胀圈的主梁一般为[25槽钢，加强板用t=12mm、材质为Q235-A的钢板。
其制作简图如图13-5：
4.8罐底安装
基础验收：
储罐安装前会同业主、监理等有关部门进行基础验收，检查基础的表面尺寸，符合设计图纸及GB50128-2005的相关要求。
a）基础中心坐标偏差不应大于20mm，中心标高偏差为±20mm；
b）罐壁处基础顶面的水平度：
环墙上表面任意10m弧长上不应超过±6mm，整个圆周上，从平均标高算起不超过±12mm；
c）基础表面为绝缘防腐层，表面任意方向上应平整密实，无突出的隆起、凹陷及贯穿裂纹，基础表面的凹凸度按照下列方法检查：
d）以基础中心为圆心，以不同直径做同心圆，将各圆周分成若干等份，在等分点测量标高。
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按照规范执行。
根据排版图画线，在边缘板的大圆画线时，必须考虑基础的坡度。
简图（如图13-6）及计算公式如下：
Rt=R/cosθ
式中：
Rt――画线半径mm
R――罐底排板图半径mm
θ――基础坡度°
边缘板的垫板所在位置，在基础环梁上应开槽，开槽深度为6mm，宽度120mm，开槽时应注意对环梁的保护。
边缘板一般为对接接头，按照排版图的要求铺设第一张边缘板后，分别向两端铺设其它边缘板。
预留的调整板最后安装，切割余量时，保证两个相邻端头（AC或BD）的长度相等。
中幅板一般为搭接接头，由中心向四周铺设，边铺设边定位点焊，并要保证搭接宽度符合规范和图纸要求，搭接间隙不大于1mm。
4.9底圈罐壁板和最上两圈罐壁板的安装
a）在罐底边缘板外300mm焊接探伤完后，画底圈壁板的组装线，示意如图13-7：
组装半径由下式计算：
R组=（R内+R′）/cosθ
式中：
R内——油罐设计内半径mm
θ——油罐基础坡度°
R′——油罐壁板焊后沿半径方向的收缩量mm
R′=na/2π
式中：
a--每条焊缝收缩量mm
n——底圈罐壁板立缝数量。
b）确定组装挡板的安装半径（即焊后罐壁内半径），由下式计算：
RD=R内/cosθ
以RD为半径点焊挡板，间隔2m一个。
壁板组装时在壁板与挡板间加一厚度为R′的垫板，焊接前，将垫板撤掉。
c）
底圈罐壁板的垂直度用可调式斜杠调节，测量采用垂直线坠；水平度用方销子调节，采用水平仪测量；纵缝组对间隙及错边量用组对卡具调节，如图13-8：
立缝组装示意图如图13-9：
d）组装完的底圈壁板应检查组对质量，立焊缝间隙为3±1mm，垂直度偏差要求不大于3mm，每10m圆周内上口水平的允许偏差为±2mm，整圈允许偏差为±6mm，错边量不大于1.5mm，在底圈罐壁1m高处，椭圆度允许偏差为±32mm；底圈壁板焊接后，应对垂直度进行二次调整；
e）底圈壁板立缝组对检验合格后进行立缝的焊接，一般采用手工电弧焊焊接，先焊接外侧，然后进行内侧清根，再焊接内侧；
f）在底圈壁板外侧安装从上向下数的第二圈罐壁板，进行组对和外口的焊接，然后在其上正装顶圈罐壁板，进行组对和外口的焊接、里口的焊接，之后组对这两圈罐壁板间的环焊缝，并进行外口的焊接。
4.10罐顶安装
包边角钢安装
在顶圈壁板上画好包边角钢的安装位置线，点焊好临时角钢托架，再安装包边角钢，其接口应与壁板之焊缝相互错开200mm以上。
罐顶临时支架安装
a）临时支架包括中心伞柱、中间立柱和托在中间立柱上的环梁；
b）中心伞柱用钢管和钢板预制而成，中间立柱用钢管预制而成，滚制后的槽钢圈为环梁，根据储罐的大小来确定中心柱和中间立柱的规格尺寸和高度、槽钢的规格尺寸、槽钢圈的直径及中间立柱和槽钢圈的数量；
c）中心伞柱和中间立柱要有一定数量的斜支撑。
罐顶分块吊装
d）将罐壁包边角钢和中心伞柱对应等分，画出罐顶板的安装位置，用2台吊车对称同时铺设（用1台吊车吊装时也要对称铺设）；
e）单块罐顶板预制成形后整体吊装，吊装时可采用钢丝绳三点吊装，也可用扁担吊装，防止罐顶板变形。
罐顶焊接
f）罐顶板的焊缝从外侧点焊,焊接采用小电流、分段退焊，先焊内侧断续焊焊缝，后焊外侧焊缝；
g）内侧断续焊前，用板尺画出焊道位置，确保焊接质量；
h）罐顶板与临时支架之间不得焊接；
i）罐顶板焊完后，安装罐顶中心机盖板；
j）连接每块罐顶板与罐顶中心机盖板之间及每两块罐顶板之间的加强筋。
罐顶劳动保护的安装，按照图纸要求安装罐顶劳动保护。
罐顶临时支架的拆除罐顶焊接完成后将罐顶临时支架拆除，运到罐外。
罐顶开孔接管的安装，按照图纸要求安装罐顶开孔接管。
4.11用气吹顶升法倒装安装其它节罐壁板
胀圈的安装
在距底圈壁板上口150mm处安装胀圈（如图13-11）。
胀圈与罐壁用龙门卡具及销子，防滑挡板等连接。
胀圈用10t螺旋千斤顶胀实（一圈设2～3个千斤顶为宜），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。
胀圈的安装应保证水平。
鼓风机的选择和安装
a）风压的计算
Pmax=K1×G/F
式中：
Pmax—最大浮升压力（mmH2O）
K1—考虑摩擦力等因素的影响所取的系数，一般取K1=1.2
G—最大顶升重量（kgf）
F—储罐壁的截面积（m2），F=1/4πD２（D为储罐直径，单位为m）
b）风量的计算
Q=[Pmax×V1/P0+（Pmax+P0）×V2/P0]×60/S×K2
式中：
Q—计算最大风量（m3/h）
P0—大气压力，P0＝0.101325MPa=1.03323×104mmH2O
V1—减去最下一圈罐壁板后储罐的容积（m3）
V2—最下一圈罐壁板所占容积（m3）
S—顶升最后一圈罐壁板的估计时间,一般为15min～30min
K2—泄漏系数,一般为4～5
c）鼓风机的选择
根据计算出的风压和风量值选择鼓风机。
d）根据P=K1×G/F计算出顶升每节罐壁板所需的风压值，供气吹顶升时参考；
e）鼓风机的安装
一般在罐基础环梁处留一个洞口，相应处的罐底边缘板切割一个孔，供风道从罐外连到罐内，风道的另一头与鼓风机出口相连，在罐外部的风道上设置一个闸门，供罐内外进出人员使用。
将所选择的鼓风机安装就位，接好电源，在正式气吹前进行调试和试吹。
密封系统的安装
f）罐底板与底圈罐壁板之间的角缝用胶皮密封；
g）罐底边缘板收缩缝处和边缘板与中幅板间的龟甲缝处铺上胶皮密封；
h）底圈罐壁板上口与其外侧罐壁板之间环缝处的密封
在底圈罐壁板上口内侧焊接厚为3mm、宽为200mm的一圈小衬板，用螺栓和扁铁将密封胶皮固定在小衬板上来密封环缝。
i）罐顶开孔接管要用盲板密封，透光孔处也要用胶皮密封。
平衡装置的安装
储罐在顶升过程中处于悬浮状态，由于罐壁间摩擦力的不均匀等因素可能造成储罐在顶升时发生歪斜或偏转，为保持罐体垂直上升，就需要平衡装置。
用多个3t倒链作为平衡装置，在罐外均匀分布，挂于焊在包边角钢处的吊耳上，下面与焊在罐底边缘板上的吊耳相连，开始时处于拉紧状态，气吹顶升后随罐体上升而松链，保持各点受力均匀，使罐体垂直上升。
限位装置的安装,在罐内用限位装置限制罐体上升超过预定的高度，防止冒顶。
用气吹顶升法倒装安装其它节罐壁板
j）在已安装的罐壁板外安装从上向下数的第三圈壁板，组对并焊接立缝外口。
预留一道立缝不组对，用上、下两个倒链封紧，在其它立缝外口全部焊接完后，适当松开倒链，已减小气吹顶升时罐壁板间的摩擦力；
k）所有的准备工作结束后开始气吹顶升，在顶升过程中可以用锤敲击罐壁板以减小罐壁板间的摩擦力，使罐体顺利上升。
到位后稳风，迅速组对环缝，环缝组对完成后停止鼓风机，停止送风，随后进行上圈罐壁板里口立缝和环缝的焊接；
l）依次气吹顶升各圈罐壁板。
胀圈、鼓风机、密封系统和平衡装置的拆除,罐壁板安装完后，拆除胀圈、鼓风机、密封系统和平衡装置。
大角缝、收缩缝、龟甲缝的组对、焊接
m）在罐外组对、点焊罐底板与底圈罐壁板之间的大角缝，清理干净后进行焊接；
n）大角缝焊接完成后组对、焊接罐底边缘板剩余焊缝，即收缩缝的组对焊接；
o）收缩缝焊完后组对、焊接罐底边缘板与中幅板之间的龟甲缝。
4.12附件安装
罐壁开孔接管的安装，按照图纸要求进行罐壁开孔及接管、人孔等的安装。
盘梯的安装
a）在罐壁板安装过程中安装盘梯三角架及中间平台；
b）罐壁板施工完毕后分段吊安盘梯，并安装劳动保护。
4.13焊接施工
油罐施工前，应组织好焊工培训及考试取证工作，保证有足够数量的合格焊工。
有成熟的焊接工艺和合格的焊接工艺评定，焊接工艺及焊接材料由焊接技术人员在实际施工时根据公司工艺评定汇编有效版本选定。
罐底焊接
a）边缘板焊接：
罐底边缘板对接焊缝采用手工电弧焊，多层多道焊，多名焊工同时焊接时，必须均匀分布；
b）中幅板焊接：
中幅板搭接焊缝采用手工电弧焊，至少两遍焊接成型；
c）中幅板焊接遵循先中间后四周，先短缝后长缝的顺序；
边缘板焊接工艺参数（材质：
16MnR）表13-3
焊接
方法
焊接
层次
焊条
牌号
焊条直径（mm）
电流
（A）
电压
（V）
焊接速度cm/min
手工焊
3
J507
Φ4.0
110～150
21～25
10.8～17.5
中幅板焊接工艺参数（材质：
Q235-A）表13-4
焊接
方法
焊接
层次
焊条
牌号
焊条
直径mm
电流
（A）
电压
（V）
焊接速度
（cm/min）
手工焊
2
J422
Φ3.2
90～120
23～25
20～24
龟甲缝（中幅板与边缘板间的焊缝）焊接工艺参数（材质：
16MnR+Q235-A）表13-5
焊接
方法
焊接
层次
焊条
牌号
焊条直径（mm）
电流
（A）
电压
（V）
焊接速度cm/min
手工焊
3
J427
Φ3.2
85～120
22～24
7～8
大角缝焊接
d）大角缝焊接采用手工电弧焊，打底焊后全部进行磁粉检查，合格后方可进行盖面；
e）焊接工艺参数如下：
材质：
16MnR板厚：
10mm～18mm焊接位置：
平焊
表13-6
焊接
方法
焊接
层次
焊条
牌号
焊条直径（mm）
电流
（A）
电压
（V）
焊接速度cm/min
手工焊
5
J507
Φ3.2
120-130
22-24
9-12
Φ4.0
175
26
10-14
f）大角缝的所有焊缝焊接完毕后，全部进行磁粉检查；
g）上水沉降放水后，应用同样的方法对大角缝进行无损检测。
罐壁焊接
h）罐壁立缝全部采用手工电弧焊，焊接材料及工艺参数如表13-7：
表13-7
立缝
序数
母材
材质
板厚
（mm）
焊条
牌号
电流
（A）
电压
（V）
焊速
cm/min
焊条规格
mm
第一圈
16MnR
20
J507
100～150
23～25
7～12
Φ4.0
第二圈
16MnR
18
J507
100～150
23～25
7～12
Φ4.0
第三圈
16MnR
16
J507
100～150
23～25
7～12
Φ4.0
第四圈
16MnR
14
J507
100～150
23～25
7～12
Φ4.0
第五圈
16MnR
12
J507
100～150
23～25
7～12
Φ4.0
第六圈
16MnR
12
J507
100～150
23～25
7～12
Φ4.0
第七圈
16MnR
10
J507
100～150
23～25
7～12
Φ4.0
第八圈
Q235-A
8
J422
100～120
23～25
7～12
Φ3.2
第九圈
Q235-A
8
J422
100～120
23～25
7～12
Φ3.2
i）罐壁环缝采用手工电弧焊，焊接材料及焊接工艺参数如下：
表13-8
环缝
编号
焊接
部位
焊接
层次
焊条牌号
规格
mm
电流
（A）
电压
（V）
焊接速度（cm/min）
第一圈
外侧
3
J507
Φ4.0
150～170
21～24
12～23
内侧
3
J507
Φ4.0
150～170
21～24
12～23
第二圈
外侧
3
J507
Φ4.0
150～170
21～24
12～23
内侧
3
J507
Φ4.0
150～170
21～24
12～23
第三圈
外侧
3
J507
Φ4.0
150～170
21～24
12～23
内侧
3
J507
Φ4.0
150～170
21～24
12～23
续表13-8
环缝
编号
焊接
部位
焊接
层次
焊条牌号
规格
mm
电流
（A）
电压
（V）
焊接速度（cm/min）
第四圈
外侧
3
J507
Φ4.0
150～170
21～24
12～23
内侧
3
J507
Φ4.0
150～170
21～24
12～23
第五圈
外侧
3
J507
Φ4.0
150～170
21～24
12～23
内侧
3
J507
Φ4.0
150～170
21～24
12～23
第六圈
外侧
2
J507
Φ4.0
150～170
21～24
12～23
内侧
2
J507
Φ4.0
150～170
21～24
12～23
第七圈
外侧
2
J427
Φ3.2
75～100
20～22
8～20
内侧
2
J427
Φ3.2
75～100
20～22
8～20
第八圈
外侧
2
J422
Φ3.2
100～120
21～23
7～12
内侧
2
J422
Φ3.2
100～120
21～23
7～12
j）所有立焊缝先焊外侧，内侧用砂轮机清根后检查，清除缺陷后再进行焊接；
k）所有环焊缝先焊外侧，内侧用砂轮机清根后检查，清除缺陷后再进行焊接。
罐顶焊接，按照焊接工艺评定执行。
其它附件的焊接执行设计图纸和相关标准规范。
焊缝修补及返修
对于焊缝修补及返修的焊接，采用手工电弧焊，焊接工艺与正式焊接相同。
4.14充水试验
根据施工进度，在罐主体及其附件安装完后连接上水、放水管线，准备充水试验。
充水试验前，确认以下工作已完成：
a）罐底焊接检验完；
b）大角缝组对焊接、检验完；
c）充水部位的所有罐壁焊缝无损探伤检验完，返修完；
d）充水部位的所有附件焊接完，检查完；
e）充水部位的焊缝打磨完；
f）所有与严密性试验有关的焊缝不得涂刷油漆。
充水试验首先根据设计要求，设计无要求的，根据施工规范的要求进行。
基础沉降观测一般由基础施工单位或甲方指定勘测单位进行。
上水试验包括以下内容
g）罐底的严密性：
应以充水试验过程中罐底无渗漏为合格；
h）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；
i）罐顶的强度及严密性试验：
罐内水位应在最高设计液位下1m进行缓慢升压，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；
j）罐顶的稳定性试验：
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，达到试验负压值时（-120mm水柱），罐顶无异常变形为合格。
在检查合格后应立即使罐内与外界大气相通；
k）基础的沉降观测：
具体按照设计要求和土建基础的要求进行。
5质量标准
5.1质量控制点
表13-9
序号
检验阶段
控制点
检验类别
检验内容
检验要求
1
准备阶段
图纸资料清点
AR
图纸到位、会审、设计交底情况
满足现场施工需要。
2
施工技术方案及排版图、技术交底
AR
施工方法、程序、质量标准、审批
满足工程施工技术、质量、进度要求。
3
焊接工艺评定
AR
评定覆盖范围
满足焊接施工要求。
4
焊工及探伤人员资格认定
BR
焊工和探伤人员资格
焊工经考试取得相应位置的焊接上岗资格,探伤人员应具有相应的探伤资质证。
5
基础验收
AR
基础中心坐标、标高、环梁上表面水平度、防腐层表面质量
中心坐标偏差≤20mm，标高偏差≤20mm，环梁上每10m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，防腐层表面应平整密实，无突出的隆起、凹陷及贯穿裂纹等，测量标高与计算标高之差不得大于12mm，测量点数符合设计及规范要求。
6
材料、配件验收
AR
材料材质合格证明书、外观、规格、数量
规格、数量、外观、炉号等与其合格证相符。
7
BR
罐壁板
钢板表面局部减薄量、划痕深度与钢板实际
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