俄標(biāo)大型立式圓形卷制儲罐罐體安裝工藝

龐學(xué)龍

中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司，山東青島 266300

目前國內(nèi)大型儲罐安裝主要有“倒裝法”和“正裝法”，兩種方法都是罐體分片到貨、現(xiàn)場預(yù)制及焊接。同時(shí)，儲罐安裝過程中，主要的工作量集中在焊接工序上，焊接工作量大。但哈薩克斯坦PKOP 煉油廠采用的是俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)和工藝技術(shù)，俄標(biāo)立式圓形鋼制儲罐的罐底板、罐壁板、罐頂是在制造廠深度預(yù)制，罐底板和罐壁板分段預(yù)制后卷制成筒運(yùn)輸，罐頂板分片打包運(yùn)輸，運(yùn)輸?shù)竭_(dá)現(xiàn)場后將罐底板和罐壁板依次展開進(jìn)行安裝。因此常規(guī)“倒裝法”和“正裝法”工藝無法滿足俄標(biāo)立式圓形卷制儲罐的安裝要求。

1 工程概況

以哈薩克斯坦PKOP 奇姆肯特?zé)捰蛷S現(xiàn)代化改造工程蒸汽冷凝水裝置一臺1 萬m3除鹽水罐安裝為例，闡述該工藝的實(shí)施過程。

除鹽水罐是蒸汽冷凝水裝置中最大的立式圓形鋼制儲罐，罐體直徑31.5 m，高度14.6 m，材質(zhì)為C255，儲存介質(zhì)為除鹽水，設(shè)計(jì)溫度70 ℃，操作溫度36 ℃，保溫材料為厚度為90 mm 礦棉板。

除鹽水罐罐底邊緣板共分14 片到貨，中幅板和罐壁板卷制在截面為三角形的鋼支架外側(cè)，中幅板共分2 卷臥式到貨（見圖1），罐壁板共分5 卷臥式到貨（見圖2）；罐頂板整體預(yù)制共分36 片到貨（見圖3）；爬梯等其他附件預(yù)制成整體到貨。

除鹽水罐安裝難點(diǎn)主要體現(xiàn)在罐底中幅板和罐壁板展開時(shí)內(nèi)應(yīng)力的有效釋放以及罐壁板卷筒無吊點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)工藝上。

通過總結(jié)國內(nèi)施工經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合俄標(biāo)大型立式圓形卷制儲罐安裝施工特點(diǎn)，研制了卷制罐底中幅板、罐壁板展開技術(shù)，卷制罐壁板翻轉(zhuǎn)技術(shù)以及防變形技術(shù)，有效解決了施工中存在的難題。

圖1 罐底中幅板 （卷筒）

圖2 罐壁板 （卷筒）

圖3 罐頂板

2 工藝原理

2.1 工裝制作

為實(shí)施罐壁板卷筒從臥式到立式翻轉(zhuǎn)和安全展開，需現(xiàn)場制作罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)和罐壁板展開一體工裝（以下簡稱一體工裝），一體工裝分上下兩部分，使用時(shí)穿入卷筒內(nèi)部。該工裝由無縫鋼管、鋼板以及型鋼焊接而成，裝置包括底部旋轉(zhuǎn)部件、中間連接件、上部支撐件與吊點(diǎn)以及配置的一些增加強(qiáng)度的剛性連接件。其結(jié)構(gòu)形式見圖4。

圖4 罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)和展開一體工裝

2.2 罐底邊緣板安裝

（1） 罐底邊緣板采用25 t 汽車吊進(jìn)行鋪設(shè)，鋪設(shè)前進(jìn)行罐底放線。

（2） 以儲罐基礎(chǔ)中心和四個(gè)方位標(biāo)記為基準(zhǔn)，畫出十字中心線和罐底邊緣板安裝線，邊緣板的外弧半徑按設(shè)計(jì)半徑放大0.1%進(jìn)行確定。

（3） 罐底邊緣板鋪設(shè)前，先按圖紙要求及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在底板下涂刷環(huán)氧煤瀝青防腐涂料，每塊板的邊緣50 mm 范圍內(nèi)不予涂刷。

（4） 罐底邊緣板鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)從0°方位開始，向兩邊進(jìn)行定位鋪設(shè)，以確保鋪板位置的準(zhǔn)確。

（5） 罐底對接接頭采用手工電弧焊，對接接頭間隙保持7 mm±1 mm。墊板應(yīng)與對接的兩塊底板貼緊，其間隙不得大于1 mm，墊板應(yīng)長出邊緣板50 mm。

（6） 罐底邊緣板的對接接頭焊縫應(yīng)完全焊透，表面應(yīng)平整。

2.3 罐底中幅板安裝

（1） 罐底中幅板整體分2 個(gè)卷筒到貨，中幅板安裝采用履帶吊配合手拉葫蘆進(jìn)行鋪設(shè)，鋪設(shè)前按照圖紙要求進(jìn)行2 塊中幅板位置放線。

（2） 罐底中幅板卷筒展開過程中，按圖紙要求及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在罐底板下涂刷環(huán)氧煤瀝青防腐涂料，罐底對接接頭采用手工電弧焊，對接接頭間隙保持7 mm±1 mm。

（3） 罐底中幅板鋪設(shè)時(shí)，從罐體中間位置開始鋪設(shè)并依次展開，以確保鋪板位置的準(zhǔn)確。

2.3.1 中幅板展開方法

（1） 采用50 t 履帶吊將中幅板卷筒吊裝到儲罐基礎(chǔ)上，并調(diào)整好安裝位置，放置到基礎(chǔ)上。

（2） 在壁板合攏端的兩側(cè)焊接吊點(diǎn)，并用5 t手拉葫蘆系掛吊點(diǎn)并預(yù)緊（中幅板臨時(shí)固定，防止切開連接板后中幅板整體散開而發(fā)生安全事故），將中幅板臨時(shí)固定（見圖5），用磨光機(jī)切開固定的連接板。

（3） 固定連接板切開后，緩慢放手拉葫蘆，中幅板逐漸展開，當(dāng)中幅板打開60°左右時(shí)，在中幅板卷筒內(nèi)部焊接臨時(shí)固定吊點(diǎn)并用3 t 手拉葫蘆預(yù)緊（防止中幅板整體散開而發(fā)生安全事故），在中幅板卷筒外部焊接臨時(shí)吊點(diǎn)，并用鋼絲繩、手拉葫蘆設(shè)置卷筒旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)。中幅板臨時(shí)固定和卷筒旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)設(shè)置見圖6，圖7 為其現(xiàn)場實(shí)施照片。

圖5 中幅板卷筒臨時(shí)固定

圖6 中幅板卷筒臨時(shí)固定和旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)設(shè)置

圖7 中幅板卷筒臨時(shí)固定和旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)設(shè)置現(xiàn)場

（4） 中幅板卷筒展開的臨時(shí)固定和卷筒旋轉(zhuǎn)牽引機(jī)構(gòu)設(shè)置完畢后，臨時(shí)固定系統(tǒng)和卷筒旋轉(zhuǎn)牽引系統(tǒng)相互配合將中幅板卷筒逐漸展開。

（5） 展開過程中，不斷交替更換內(nèi)部臨時(shí)固定點(diǎn)和卷筒旋轉(zhuǎn)牽引點(diǎn)，并在展開過程中在中幅板外側(cè)（即罐底中幅板底部） 涂刷環(huán)氧煤瀝青防腐涂料。

（6） 牽引中幅板展開過程和防腐過程交替進(jìn)行，并臨時(shí)固定壁板邊緣，采用此方法將一卷罐底中幅板全部展開。

（7） 按照第一卷罐底中幅板展開方法進(jìn)行第二卷中幅板展開。

（8） 將中幅板卷筒內(nèi)部三角形鋼支架吊離。

2.3.2 罐底中幅板調(diào)形

罐底中幅板邊緣和中部采用重物壓載方法進(jìn)行調(diào)形，罐底中幅板連接處利用16#槽鋼采取間斷焊接形式固定并進(jìn)行調(diào)縫，與邊緣板不焊接。

2.3.3 罐底中幅板焊接

（1） 中幅板的焊接原則：由中心向兩側(cè)進(jìn)行施焊。焊工要均勻分布，根部焊道采用分段退焊或跳焊法進(jìn)行焊接。

（2） 在焊接搭接接頭短焊縫時(shí)，要將長焊縫的定位焊打開，用定位板固定。

（3） 當(dāng)焊接到距收縮縫300 mm 范圍內(nèi)的中幅板焊接接頭時(shí)，需要等中幅板與弓形邊緣板組對后再焊接。

（4） 罐底大角縫在壁板展開和縱向焊縫焊完后施焊。先焊內(nèi)側(cè)，后焊外側(cè)，焊工對稱均布，沿同一方向施焊，施焊時(shí)采用分段退焊法。

2.4 罐壁板安裝

（1） 罐壁板組裝前應(yīng)對預(yù)制的5 個(gè)卷制罐壁板進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，并確認(rèn)安裝先后順序，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行安裝。

（2） 壁板安裝前按照基準(zhǔn)圓劃出組裝圓周線，并沿組裝圓布置壁板組裝擋板（見圖8）。組裝擋板沿組裝圓兩側(cè)布置。同側(cè)組裝擋板間隔距離為500 mm。內(nèi)側(cè)的組裝擋板要沿著組裝圈布置，外側(cè)的組裝擋板要與組裝圓留出10 ～20 mm 的組裝間隙，以便嵌入銷子。

圖8 罐壁板外側(cè)組裝擋板

（3） 根據(jù)罐壁板安裝說明書，在圓周上劃出第一卷壁板的安裝位置和其他四卷壁板的安裝位置。

2.4.1 罐壁板展開

（1） 安裝工裝。首先確定5 個(gè)罐壁板卷制筒體的安裝順序，在橫臥在地面上的罐壁板卷筒內(nèi)穿入一體工裝，再將裝置的上、下兩部分的法蘭用螺栓連接牢固，安裝過程中應(yīng)保證一體工裝的底部旋轉(zhuǎn)托板與罐壁板圓周的底部緊密接觸。卷制罐壁板端部結(jié)構(gòu)形式見圖9。

圖9 卷制罐壁板端部結(jié)構(gòu)形式

（2） 吊裝準(zhǔn)備。罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)采用50 t 履帶吊做主吊，50 t 汽車吊為輔吊，兩臺吊車配合將罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)直立，主吊點(diǎn)吊裝卷筒翻轉(zhuǎn)和罐壁板展開一體裝置的頂部四個(gè)吊點(diǎn)位置（見圖10），輔吊點(diǎn)采用捆綁底部方法準(zhǔn)備吊裝。

圖10 主吊點(diǎn)設(shè)置

（3） 罐壁板卷筒臨時(shí)固定。罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)前，在卷筒兩側(cè)采用手拉葫蘆進(jìn)行環(huán)繞捆綁并預(yù)緊，罐壁板卷筒頂部卷制的每圈壁板之間每隔1 m用手工電弧焊進(jìn)行點(diǎn)焊固定，防止壁板在整體展開過程中松散而造成安全事故。

（4） 罐壁板卷筒展開前準(zhǔn)備。罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)直立后吊裝至安裝位置，首先將罐壁板卷筒連接板切割斷開，將捆綁的手拉葫蘆緩慢松開（見圖11），利用高空吊籃將壁板頂部焊接點(diǎn)沿著壁板展開位置切割開一處，切割完畢后將上、下手拉葫蘆拆除。

圖11 連接板切割后手拉葫蘆松開

（5） 罐壁板卷筒展開前防變形工裝安裝。壁板展開1 m 左右后安裝壁板防變形工裝，防變形工裝采用型鋼制作，型鋼與壁板雙面花焊連接，型鋼底板與罐底板連接，防變形工裝與罐壁板焊接完畢后，采用鋼絲繩將防變形頂部兩側(cè)工裝封固，防止罐壁板折斷。

（6） 罐壁板卷筒展開。防變形工裝固定后，在卷筒翻轉(zhuǎn)和罐壁板展開一體裝置底板的旋轉(zhuǎn)托板上焊接底部固定擋板（見圖12）。采用在罐底板上焊接固定點(diǎn)并周向設(shè)置手拉葫蘆，多臺手拉葫蘆配合將罐壁板卷筒逐漸展開的方法，展開過程中底部固定擋板也沿著周線隨之進(jìn)行固定焊接。當(dāng)展開到壁板頂部臨時(shí)固定點(diǎn)時(shí)，利用高空吊籃將臨時(shí)固定點(diǎn)切割開，通過多次調(diào)整罐底板手拉葫蘆位置和切割上部臨時(shí)固定點(diǎn)的方式，最后將卷制的罐壁板全部展開。展開過程中吊裝卷筒的履帶吊車沿著基礎(chǔ)外側(cè)隨壁板展開方向移動，罐壁板卷筒在展開過程中，罐壁板底板采用內(nèi)部擋板和銷子進(jìn)行調(diào)整和固定。罐壁板卷筒展開內(nèi)外側(cè)見圖13。

圖12 旋轉(zhuǎn)托板上焊接底部固定擋板

圖13 罐壁板（卷筒） 展開內(nèi)外側(cè)

（7） 罐壁板展開后防變形工裝安裝。罐壁板全卷卷筒全部展開后，在罐壁板的末端安裝壁板防變形工裝，防變形工裝采用型鋼制作，型鋼與壁板雙面花焊連接，型鋼底板與罐底板連接，防變形工裝與罐壁板焊接完畢后，采用鋼絲繩將防變形工裝封固，防止罐壁板折斷。

（8） 臨時(shí)固定。一卷罐壁板展開的防變形工裝安裝完畢后，在罐壁板兩側(cè)設(shè)置封固纜繩，封固纜繩采用鋼絲繩和手拉葫蘆配合使用。

（9） 其他罐壁板卷筒依次展開。按照第一卷罐壁板的展開方法，對其他四卷罐壁板依次進(jìn)行展開，展開過程中注意罐壁板安裝的先后順序及安裝位置，避免安裝錯(cuò)誤，罐壁板卷筒展開后若要整體移動位置其難度非常大，且風(fēng)險(xiǎn)高并難以保證質(zhì)量。

2.4.2 罐壁板合攏

（1） 搭設(shè)臨時(shí)腳手架平臺。罐壁板卷筒全部展開后，進(jìn)行每張罐壁板的合攏，共五道縱向縫合攏，合攏前在每道縱向縫的罐內(nèi)、外兩側(cè)搭設(shè)腳手架臨時(shí)組對平臺。

（2） 設(shè)置牽引點(diǎn)。罐壁板因卷制到貨，展開后壁板合攏處有向內(nèi)或向外彎曲，需在合攏過程中進(jìn)行調(diào)整，在罐壁板內(nèi)側(cè)焊接吊耳作為牽引點(diǎn)，外側(cè)采用重物設(shè)置牽引點(diǎn)，設(shè)置時(shí)利用鋼絲繩配合手拉葫蘆按照壁板的彎曲方向進(jìn)行設(shè)置，每側(cè)可設(shè)置多個(gè)牽引點(diǎn)。

（3） 罐壁板合攏。罐壁板合攏必須沿同一方向依次合攏，合攏采用手拉葫蘆、組對卡具等工具配合兩側(cè)牽引點(diǎn)進(jìn)行，罐壁板合攏從底部至上部依次進(jìn)行。

2.4.3 罐壁板調(diào)形

（1） 調(diào)形措施。罐壁板組裝完成后，先調(diào)整橢圓度，再調(diào)整上口水平度，最后調(diào)整垂直度。橢圓度用組裝擋板、加減絲、銷子等進(jìn)行調(diào)整，水平度用銷子或千斤頂調(diào)整，垂直度用加減絲等工具進(jìn)行調(diào)整。

（2） 罐壁板底部調(diào)形。整圈壁板合攏后，用帶加減絲的支撐管等工裝調(diào)整罐壁垂直度、橢圓度、上口水平度等，在每張罐壁板的內(nèi)側(cè)設(shè)置三根支撐管。利用底部罐壁板內(nèi)外兩側(cè)的擋板配合銷子進(jìn)行罐壁橢圓度調(diào)整，利用帶加減絲的支撐件進(jìn)行罐壁垂直度和上口水平度的調(diào)整。支撐管、組裝擋板安裝形式見圖14。

圖14 支撐管、組裝擋板安裝形式

（3） 罐壁板調(diào)形。罐壁板調(diào)形主要包括罐壁合攏處調(diào)形和罐壁凸凹不平調(diào)形，罐壁合攏處主要采用臨時(shí)制作的弧板配合千斤頂進(jìn)行調(diào)形，罐壁不平處主要采用火焰加錘擊方法進(jìn)行調(diào)形。

（4） 罐壁板上部調(diào)形。罐壁板上部主要調(diào)整上口的橢圓度，橢圓度主要采用上口的包邊角鋼進(jìn)行調(diào)整，包邊角鋼按照壁板的曲率預(yù)制，其半徑偏差為±13 mm。

2.4.4 罐壁板焊接

罐壁與罐壁對接焊縫焊接順序?yàn)橄瓤v向、后環(huán)向。壁板焊接時(shí)，采取單面焊雙面成型，在施焊前要清焊根。焊接時(shí)，焊工要均勻分布，并沿同一方向施焊。

2.4.5 測量與檢查

罐壁板調(diào)形及組裝完畢后，應(yīng)及時(shí)對罐壁橢圓度、水平度、垂直度等按照規(guī)范要求的指標(biāo)及方法進(jìn)行測量與檢查，縱焊縫的變形用1 m 長的弧形樣板檢查，變形不應(yīng)大于10 mm；罐壁板局部凹凸變形采用2 m 的弧形樣板檢查，局部凹凸變形不應(yīng)大于13 mm。

2.5 罐頂安裝

（1） 罐頂安裝采用中心柱法進(jìn)行安裝。

（2） 在包邊角鋼和臨時(shí)支架上劃出每塊拱頂板的位置線，并焊上組裝擋板，拱頂組裝時(shí)先在軸線對稱位置上采用50 t 汽車吊組裝四塊罐頂板，調(diào)整定位后再逆時(shí)針同時(shí)安裝其他罐頂板，罐頂板搭接寬度要求符合設(shè)計(jì)要求，搭設(shè)寬度允許偏差為± 5 mm。

（3） 待罐頂板徑向焊縫和環(huán)向焊縫全部焊接完畢后，拆除臨時(shí)中心柱支架。

（4） 罐頂焊接應(yīng)采用隔縫對稱施焊法，由中心向外分段退焊；對于頂板與包邊角鋼的焊接，焊工要均勻分布，并沿同一方向分段退焊。

3 結(jié)束語

本工藝將經(jīng)現(xiàn)場多次設(shè)計(jì)整改完善的罐壁板卷筒翻轉(zhuǎn)技術(shù)和罐壁板展開一體裝置在罐壁板展開中的應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用到“正裝法”儲罐施工中，降低了施工成本，方法安全、可靠，提高了工作效率，該卷制儲罐安裝工藝技術(shù)先進(jìn)，工藝合理，管理高效，值得借鑒推廣。