立式圓筒形鋼制儲罐頂蓋的施工方法

王曉斌

中化二建集團有限公司 山西太原 030021

鋼制儲罐大多是用于存儲石油化工產(chǎn)品的密封容器，在工業(yè)生產(chǎn)中有著非常廣泛的應(yīng)用。儲罐大致分為立式、臥式、球形三種，對于不同形式的儲罐，需要合理選擇相應(yīng)的安裝方法。儲罐主要有正裝法和倒裝法兩種安裝方法，各有優(yōu)缺點，具體選用哪種方法需要根據(jù)罐體的尺寸大小和施工條件來確定。

中化二建集團有限公司承建的陜西神木富油能源科技項目屬于立式圓筒形鋼制儲罐群，包括加氫尾油罐組、煤焦油及環(huán)烷基油加氫原料罐組、溶劑油罐組、環(huán)己烷及FYD40 罐組、白油罐組一和白油罐組二共計6 個儲罐群，各規(guī)格儲罐合計66 臺，總重量約為6935t，詳見表1。由于近年儲罐制作安裝的成本越來越高，儲罐安裝工藝的優(yōu)化勢在必行。

表1 各規(guī)格儲罐數(shù)量、容積、重量明細表

1 邊柱電動葫蘆提升倒裝法

倒裝法是鋼制儲罐安裝最為常用的方法。首先進行罐底板的鋪設(shè)與焊接；其次對頂層壁板和包邊角鋼進行安裝，然后安裝罐頂及罐頂欄桿、踏步；最后依據(jù)排版圖，按自上而下的順序?qū)γ恳粚颖诎暹M行組裝和焊接，直到最終完成底層壁板的安裝。

在儲罐安裝中，倒裝法又細分為多種不同的子方法，每種子方法對施工設(shè)備要求不同，需要安裝技術(shù)人員結(jié)合施工現(xiàn)場具體情況和自有設(shè)備條件來確定。子方法大致包括充氣倒裝法、中心倒裝法、液壓提升法和充水倒裝法。

傳統(tǒng)的倒裝法安裝工藝流程主要包括：繪制排版圖—罐頂瓜瓣的預(yù)制→基礎(chǔ)的驗收→底板預(yù)制及鋪設(shè)→頂圈壁板安裝→包邊角鋼安裝→罐頂瓜瓣安裝→欄桿、踏步安裝→壁板安裝→底板收縮縫焊接、真空試漏→內(nèi)部配件組焊→注水、沉降觀測→整體性能試驗→清掃、防腐→驗收。而實際安裝過程中，安裝順序一般為：頂圈壁板安裝→包邊角鋼安裝→罐頂瓜瓣安裝→欄桿、踏步安裝（也可以換為包邊角鋼安裝）→罐頂瓜瓣安裝→欄桿、踏步安裝→頂圈壁板。

2 頂板施工方法敘述及對比

立式圓筒型鋼制儲罐的邊柱電動葫蘆提升倒裝法工序基本相同，主要差異在頂板的安裝上。實際安裝過程中，儲罐頂板安裝有兩種方法：第一種，先安裝罐頂瓜瓣，再安裝頂圈壁板；第二種，先安裝頂圈壁板，再安裝罐頂瓜瓣。具體可見石油化工立式圓筒形鋼制儲罐施工技術(shù)規(guī)程SH/ T3530- 2011。

2.1 先安裝頂圈壁板，再扣頂蓋

2.1.1 計算并畫出壁板內(nèi)側(cè)安裝線

在儲罐底板上畫頂圈壁板的內(nèi)徑圓時，要考慮罐壁板立縫與立縫、罐壁板立縫與邊緣板之間的焊接收縮，將儲罐安裝半徑適當放大，在邊緣板表面畫出壁板內(nèi)側(cè)安裝線，標出各板位置。內(nèi)組裝圓半徑公式見式（1）。

式中：Rb——第一圈壁板安裝內(nèi)半徑；

Ri——儲罐設(shè)計內(nèi)半徑；

N——底層壁板縱縫數(shù)；

α——每條縱縫焊接收縮量，手工焊取2mm；

θ——基礎(chǔ)坡度夾角。

2.1.2 壁板安裝支撐

沿著安裝線布置一圈高350mm 的壁板安裝支撐，每兩個支撐的間距大約600mm，支撐之間在罐內(nèi)底板上焊接固定擋塊。安裝支撐由兩塊板組成，垂直于罐壁的板上有一個開口，壁板下邊緣放入開口中，通過插入三角銷子薄厚來調(diào)整壁板的橢圓度，壁板到位后，將銷子固定。詳見圖1。

2.1.3 中心傘架及頂板安裝臨時支架

頂圈壁板及包邊角鋼安裝完成后，要設(shè)置拱頂組裝支架。支架高度宜比支撐位置的計算高度高出50～80mm。在包邊角鋼和臨時支架上劃出每塊拱頂板的位置線，并焊上限位擋板。拱頂組裝宜先在對稱位置上組裝兩塊或四塊罐頂瓜瓣，定位焊后再對稱組裝剩余罐頂瓜瓣，并調(diào)整搭接寬度，搭接寬度允許偏差為±5mm，徑向焊接接頭和環(huán)向焊接接頭焊后拆除組裝支架。拱頂組裝示意圖見圖2。

圖2 拱頂組裝示意圖

2.1.4 包邊角鋼的安裝

頂圈壁板組焊并檢查合格后安裝包邊角鋼。包邊角鋼的對接接頭應(yīng)全焊透，與壁板縱向焊接接頭的間距應(yīng)≥300mm。與壁板的焊接應(yīng)先間斷焊，后連續(xù)焊。然后安裝頂板瓜瓣。

2.1.5 罐頂扶手、欄桿的安裝

壁板安裝時劃出盤梯支架和平臺支架的安裝位置線，檢查合格后再安裝支架、平臺、盤梯及欄桿。欄桿的焊接接頭應(yīng)全焊透，欄桿高度一致，立柱垂直且間距均勻，并且踏步應(yīng)水平。

2.2 先扣頂蓋，再安裝最頂圈壁板

2.2.1 在儲罐底板上畫出包邊角鋼安裝位置的外徑圓

在圖紙上計算出包邊角鋼外徑圓的半徑，并在罐底板上沿著罐底中心在邊緣板上用白色記號筆畫出包邊角鋼的外徑圓。

2.2.2 沿著圓周布置擋塊和包邊角鋼的安裝

首先，在沿著邊緣板畫出的外徑圓內(nèi)側(cè)布置一圈鋼板制作的擋塊，每兩個擋塊的間距一般在500～800mm，擋塊間距根據(jù)儲罐的大小來確定。其次，將卷過的包邊角鋼，沿著外徑圓布置：先將包邊角鋼的一頭固定在底板外徑圓線上，另一頭用放置在底板圓心位置處的卷揚機拉?。粏泳頁P機，將包邊角鋼緩慢地依次靠近內(nèi)側(cè)擋塊。最后，在包邊角鋼的外側(cè)用擋塊頂緊，且把外擋塊固定在儲罐底板上，外側(cè)擋塊之間的距離宜設(shè)置在500～800mm。為了防止局部應(yīng)力集中，包邊角鋼部分區(qū)域要用乙炔火焰烤。外側(cè)擋塊在包邊角鋼的外側(cè)要均勻分布。包邊角鋼的內(nèi)外側(cè)擋塊的布置示意圖見圖3。

圖3 包邊角鋼的內(nèi)外側(cè)擋塊的布置圖

2.2.3 中心傘架及頂板安裝臨時支架的固定

包邊角鋼在罐底邊緣板上組裝固定好后，在罐內(nèi)設(shè)置拱頂組裝支架，如圖4 所示。依據(jù)圖紙給定儲罐頂蓋的拱高，計算出臨時支架的高度，支架的安裝高度宜比計算高度值高出50mm。

圖4 中心傘架和臨時支架的固定

2.2.4 頂板瓜瓣的安裝和頂板的焊接

臨時支架和中心傘架安裝完成后，在包邊角鋼和中心傘架上標記出每一塊罐頂瓜瓣的位置，并在包邊角鋼上焊接限位擋塊。每塊瓜瓣上焊接兩個吊耳，吊耳焊接在瓜瓣的對折線上，兩個吊耳間距要大于瓜瓣縱向長度的1/ 3。

罐頂瓜瓣按照排版圖布置完成并采用定位焊，先焊接頂蓋外側(cè)焊縫，后焊接頂蓋內(nèi)側(cè)焊縫。徑向外側(cè)焊縫要求焊工采用隔縫對稱施焊，由中心向外分段退焊。頂蓋與包邊角鋼外側(cè)焊縫采用多人均勻分段，沿著同一方向分段退焊。

先扣頂蓋方法的內(nèi)側(cè)焊縫焊接步驟：

（1）工人只能通過中心頂板的位置進入罐內(nèi)，焊接徑向內(nèi)側(cè)焊縫靠近中心傘架1/ 3；

（2）在罐頂合適的位置開天窗，將邊柱定位并焊接在儲罐底板上，然后掛好電動葫蘆；

（3）在邊柱旁邊的包邊角鋼上焊接一塊板式吊耳，電葫蘆的吊鉤掛在板式吊耳上；

（4）按電動葫蘆控制開關(guān)，儲罐拱頂慢慢升起，升到一定指定高度，焊接工人繼續(xù)焊接罐頂內(nèi)側(cè)焊縫；

（5）最后，將罐頂提升到大約1.5m 高的位置，將包邊角鋼和頂蓋的內(nèi)側(cè)焊縫焊接完成。

2.2.5 罐頂扶手、欄桿的安裝

在罐頂外側(cè)焊縫焊接完成，開好安裝邊柱的天窗。依據(jù)圖紙要求，將罐頂周圍一圈護欄安裝完成。然后再起升罐頂，此時具備安裝儲罐壁板的條件。

2.2.6 第一圈壁板的安裝

當頂蓋焊接完成并驗收合格后，沿著安裝線布置一圈高350mm 的壁板安裝支撐，每兩個支撐的間距大約600mm，支撐之間在罐內(nèi)底板上焊接固定擋塊。安裝支撐由兩塊板組成，垂直于罐壁的板上有一個開口，壁板下邊緣放入開口中，通過插入三角銷子薄厚來調(diào)整壁板的橢圓度，壁板到位后，將銷子固定。第一圈壁板的現(xiàn)場安裝圖見圖5。

圖5 第一圈壁板的安裝

3 施工質(zhì)量及關(guān)鍵點控制

3.1 儲罐底板安裝線的繪制

安裝過程中，儲罐的每一圈壁板和包邊角鋼到底板中心的直線距離是不同的，所以安裝線繪制必須嚴格按照圖紙要求。

（1）先安裝頂圈壁板時，以頂圈壁板的內(nèi)徑繪制安裝線；

（2）先安裝頂蓋時，以包邊角鋼的外徑繪制安裝線。

3.2 垂直度和水平度測量及控制

（1）先安裝頂圈壁板時，依據(jù)圖紙要求，用吊線和鋼尺測量壁板垂直度、用水準儀測量上口水平度，并及時調(diào)整。

（2）先安裝頂蓋時，用水準儀測量底板包邊角鋼安裝線區(qū)域，并調(diào)整為一個水平線，再安裝包邊角鋼；然后，復(fù)測包邊角鋼上邊緣，保證儲罐的水平度。

3.3 罐頂?shù)暮附右?/h3>

（1）罐頂內(nèi)側(cè)用扁鋼作為加強肋，采用搭接接頭，并且搭接長度不得小于扁鋼寬度的2 倍。頂蓋瓜瓣加強肋的連接板要求四面圍焊。中心頂板加強肋與頂板加強肋之間的連接板沿圓周均布，并且在升第二圈壁板時焊接完成。

（2）罐頂瓜瓣的外側(cè)徑向焊縫采用隔縫對稱焊，由中心向外分段退焊。

（3）罐頂瓜瓣與包邊角鋼間的外側(cè)焊縫為連續(xù)焊接接頭，要求焊工對稱均勻分布，沿同一方向分段退焊。

4 施工安全控制方面

4.1 先安裝瓜瓣頂蓋，再安裝最上圈壁板

(1) 包邊角鋼與罐頂瓜瓣焊接無需搭設(shè)焊接操作平臺，直接站在地面就可以操作；

（2）罐頂瓜瓣內(nèi)側(cè)焊縫焊接過程中，不需要活動腳手架。施工人員可以站在底板上，隨著頂板的間斷起升，內(nèi)側(cè)焊縫由中心向兩端燒焊。全程無登高作業(yè)，減少了施工中的風險因素，降低了事故發(fā)生的機率。

4.2 先安裝最上圈壁板，再安裝瓜瓣頂蓋

（1）包邊角鋼與罐頂瓜瓣焊接需要搭設(shè)焊接操作平臺；

（2）罐頂瓜瓣內(nèi)側(cè)焊縫焊接過程中，需要活動腳手架。特別是上萬立方的儲罐，頂板內(nèi)側(cè)焊接需要搭設(shè)兩層以上活動腳手架，施工中有一定的安全風險，增加了事故的發(fā)生機率。

5 施工成本控制方面（費用和工期）

5.1 先安裝瓜瓣頂蓋，再安裝最上圈壁板

（1）不需要使用活動腳手架和操作平臺，大大減少施工人員花費在準備工作中的時間；

（2）罐頂瓜瓣安裝過程中，登高作業(yè)少，安裝效率高；

（3）施工技術(shù)成熟，相關(guān)措施的標準化程度高，能夠有效縮減施工工期。

5.2 先安裝最上圈壁板，再安裝瓜瓣頂蓋

（1）需要使用活動腳手架和操作平臺，增加了施工人員花費在準備工作中的時間；

（2）罐頂瓜瓣安裝過程中，登高作業(yè)較多。

6 結(jié)論

先安裝頂圈壁板、再扣頂蓋，與先扣頂蓋、再安裝頂圈壁板兩種方法對比如下：

（1）兩種方法安裝工藝的步驟基本相同，僅局部安裝順序有所差異。

（2）質(zhì)量控制方面對比，底板安裝線繪制和儲罐的水平和垂直度控制方法不同，但是焊接要求一致。

（3）安全控制方面來看，先扣頂蓋、再安裝頂圈壁板的方法基本上不使用活動腳手架，不用搭設(shè)臨時安裝平臺，全程無登高作業(yè)，大大降低了施工過程中的安全隱患。

（4）成本控制方面，先扣頂蓋、再安裝頂圈壁板的方法在一定程度上減少了安裝和焊接時的準備工作時間，提高了勞動效率；同時，減少施工工作人員，降低了勞動力成本，縮短了工期。

立式鋼制儲罐作為石化化工儲運的核心非標設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各種類型的石油化工企業(yè)中。熟練掌握立式鋼制儲罐安裝中的各個要點，能有效避免安裝過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題。同時，要在成熟的倒裝工藝細節(jié)上不斷改進和創(chuàng)新，創(chuàng)造出更經(jīng)濟合理的施工工藝，研制出簡單方便、經(jīng)濟節(jié)約的安裝輔助工具，為項目創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。