球形罐拆除、搬運(yùn)和安裝施工技術(shù)研究

趙剛辰

中國(guó)石化集團(tuán)國(guó)際石油工程有限公司，北京 100210

0 引言

400m3液化石油氣球形儲(chǔ)罐（以下簡(jiǎn)稱球罐），直徑為Ф 9200mm，壁厚為32mm，重量80t，搬運(yùn)距離大約20km。由于直徑較大，道路障礙較多，整體搬運(yùn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。擬采取先解體，再搬運(yùn)，后組焊的施工方法來(lái)完成此項(xiàng)工程（氮?dú)庵脫Q已完畢，達(dá)到動(dòng)火條件）。

1 球罐拆裝主要工作量

1）為保證起重設(shè)備能盡量靠近球罐，減小作業(yè)半徑，最大限度地利用其起重能力，因此先拆除球罐外圍設(shè)施，工作量如下：

（1）拆除球罐北側(cè)和西側(cè)防火堤，割除原工藝配管地上部分；

（2）拆除球罐上工藝管網(wǎng)、梯子平臺(tái)。

2）解體球罐操作程序和注意事項(xiàng)

考慮到車(chē)輛的拉運(yùn)、吊車(chē)的起重能力，盡量減小球罐的變形，保證球罐組裝質(zhì)量和施工安全，將球罐的上極和上溫帶為一體（25t），下極和下溫帶為一體（25t），赤道帶由于直徑較大、較高的情況，采取等分成四塊的方法，每塊上含兩個(gè)柱腿（每塊7.5t）。

3）搬運(yùn)解體的球罐

根據(jù)解體后的重量，擬采用2臺(tái)30t平板拉運(yùn)上下兩塊，2臺(tái)20t平板拉運(yùn)赤道帶，2臺(tái)40t吊車(chē)配合。

4）重新組焊成球罐，使其達(dá)到GB12337-1998《鋼制球形儲(chǔ)罐》標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2 拆裝施工方案

2.1 施工程序

搭設(shè)施工腳手架→拆除球罐梯子平臺(tái)、工藝配管、防火堤吊車(chē)就位→球形解體（吊車(chē)配合）→裝車(chē)?yán)\(yùn)→基礎(chǔ)驗(yàn)收→坡口修磨→100%滲透檢測(cè)+100%超聲檢測(cè)（周邊100mm）→組裝成球→單邊焊接→氣刨清根、打磨，100%滲透檢測(cè)→背面焊接100%射線檢測(cè)+20%超聲檢測(cè)+100%內(nèi)外表面磁粉檢測(cè)→平臺(tái)及工藝配管墊板組焊→100%滲透檢測(cè)→整體熱處理→水壓試驗(yàn)（基礎(chǔ)沉降觀測(cè)）→20%磁粉檢測(cè)→氣密性試驗(yàn)→除銹刷漆→交工驗(yàn)收

2.2 各工序施工方法及注意問(wèn)題

1）在球罐周?chē)钤O(shè)腳手架，高度在8m左右為宜。

2）拆除工藝配管地上部分和防火堤，吊車(chē)就位（起重拆除罐體上噴淋管和梯子平臺(tái)時(shí)，為保證安全，割除作業(yè)應(yīng)從上往下進(jìn)行，割除過(guò)程需消防車(chē)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)。

3）解體球罐時(shí)，按以下操作步驟進(jìn)行：

（1）先在上溫帶與赤道帶環(huán)縫外側(cè)上方點(diǎn)焊好自動(dòng)切割軌道，焊好定位塊。采用兩臺(tái)切割器同時(shí)、同速、同方向?qū)ΨQ切割，切割起點(diǎn)應(yīng)位于上下帶兩“丁”字縫中間位置，割嘴垂直與罐體，為防止切割變形，每切割500mm長(zhǎng)兩邊同時(shí)打?qū)ΨQ卡具，切割完畢，卡具固定完畢。

（2）赤道帶縱向切割時(shí)，應(yīng)先松開(kāi)柱腿拉桿螺母，然后在0°、90°、180°、270°4個(gè)方位上作好標(biāo)記，兩臺(tái)切割器沿罐體對(duì)稱布置，即一個(gè)位于南偏東11.25°，另一個(gè)就位于北偏西11.25°。切割前，在赤道板外側(cè)先點(diǎn)焊好軌道，焊好定位塊，然后兩臺(tái)切割器同時(shí)由下往上進(jìn)行切割，每塊割800mm兩邊同時(shí)對(duì)稱打固定卡具，切割完畢，固定完畢。

（3）下溫帶與赤道帶之間環(huán)縫切割時(shí)，應(yīng)先在球罐內(nèi)側(cè)偏下方點(diǎn)好切割軌道，焊好定位塊，切割施工過(guò)程同①條。

（4）整體固定完畢，待球罐完全冷透，不再發(fā)生熱變形的情況，對(duì)稱松開(kāi)上溫帶環(huán)縫卡具，兩臺(tái)40t吊車(chē)配合，吊下后放于30t平板車(chē)上，固定牢固，超寬的兩邊需焊上φ89×9的鋼管作臨時(shí)支撐，防止拉運(yùn)過(guò)程中重心偏斜。

（5）兩臺(tái)40t吊車(chē)吊往下溫帶，對(duì)稱松開(kāi)固定卡具，再慢慢放下。

（6）在每四塊赤道板上焊兩個(gè)吊耳，用吊車(chē)吊住，慢慢松開(kāi)縱縫卡具和支柱地腳螺栓，吊下放在20t平板上，凸面朝上，每車(chē)放兩塊，兩塊之間需墊以臨時(shí)木塊支撐，按上法固定牢固。

（7）拆除腳手架，用兩臺(tái)40t吊車(chē)把下溫帶和下極板吊到30t平板上，按上法固定牢固。

4）保證球殼拉運(yùn)安全到達(dá)目的地，拉運(yùn)過(guò)程考慮在夜間零點(diǎn)以后進(jìn)行，前面需警車(chē)開(kāi)道，后面需有保鏢車(chē)，隨時(shí)處理拉運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。

5）拉運(yùn)到達(dá)目的地后，卸車(chē)時(shí)應(yīng)按管口方位圖把下極和下溫帶按方位放到基礎(chǔ)中間位置，其余放到球罐基礎(chǔ)周?chē)踯?chē)易吊裝的位置。

6）組裝時(shí)，應(yīng)按以下步驟進(jìn)行：

（1）首先檢查球罐基礎(chǔ)地腳螺栓位置允差和基礎(chǔ)標(biāo)高允差、基礎(chǔ)中心圓允差，符合GB12337-1998《鋼制球形儲(chǔ)罐》標(biāo)準(zhǔn)要求后方可起吊。

（2）基礎(chǔ)驗(yàn)收合格后，把割下來(lái)的球殼板按焊接工藝卡的要求重新切割坡口，清楚拆卸球罐時(shí)留下的氧化鐵，并用磨光機(jī)打磨露出金屬光澤，做100%超聲波檢測(cè)，Ⅱ級(jí)合格。如果檢驗(yàn)不合格，根據(jù)缺陷嚴(yán)重程度，確定修補(bǔ)還是重新?lián)Q板，檢驗(yàn)合格，則進(jìn)行下道工序。

（3）檢測(cè)球殼板幾何尺寸，如長(zhǎng)度、寬度、對(duì)角線、弧度實(shí)測(cè)值與理論值的差值，是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）立好中心柱，用纜繩固定，搭好外腳手架，高度在8m左右。

（5）經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格的球殼板方可組裝，組裝時(shí)先吊赤道板，用地腳螺栓和臨時(shí)纜繩固定，再吊裝相臨的赤道板，中間用原固定卡具固定，依次吊裝直至閉和，安裝柱間拉桿。

（6）檢查赤道帶圓度，允差是否在3‰D范圍內(nèi)，否則進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)檢查上下口不平度及上下口直徑是否與上溫帶板口吻合，調(diào)整緊固工、卡具，進(jìn)行定位焊。

（7）用兩臺(tái)40t吊車(chē)起吊下極板和下溫帶板，用工卡具在罐內(nèi)分兩組對(duì)稱固定，固定完畢，調(diào)整錯(cuò)邊及棱角，符合GB12337-1998標(biāo)準(zhǔn)要求后，進(jìn)行定位焊。

（8）松開(kāi)纜繩，抽出中心柱。

（9）吊裝上極和上溫帶板，在罐外部用卡具同時(shí)對(duì)稱固定，調(diào)整好錯(cuò)邊、棱角、橢圓度，符合GB12337-1998標(biāo)準(zhǔn)要求后，再進(jìn)行定位焊。

7）焊接

焊接時(shí)應(yīng)按以下步驟進(jìn)行：

（1）制作立、橫兩塊試板，材質(zhì)同球殼板一致且等厚，抽取焊接球罐的焊工，在與球罐焊接相同的條件下，按相應(yīng)的施焊位置焊接產(chǎn)品試板；

（2）焊接坡口：坡口型式為X型坡口，坡口表面應(yīng)平整、光潔，坡口尺寸及組對(duì)間隙應(yīng)符合圖樣及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求;

（3）球罐施焊順序?yàn)椋?/p>

赤道板縱縫內(nèi)側(cè)→赤道板縱縫外側(cè)→上環(huán)縫內(nèi)側(cè)→上環(huán)縫外側(cè)→下環(huán)縫外側(cè)→下環(huán)縫內(nèi)側(cè);

（4）為確保球罐焊接順利進(jìn)行，應(yīng)搭設(shè)防風(fēng)雨蓬，并加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的檢測(cè)，如不符合GB12337-1998對(duì)焊接環(huán)境的有關(guān)要求應(yīng)禁止施焊，焊接環(huán)境條件應(yīng)每隔2h～4h記錄一次;

（5）赤道帶板施焊時(shí)應(yīng)檢查坡口，并應(yīng)在坡口表面和兩側(cè)至少20mm范圍內(nèi)清除鐵銹、水分、油污和灰塵，再用液化氣預(yù)熱器對(duì)施焊部位進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為75℃～125℃，預(yù)熱到規(guī)定溫度后，由四名焊工同時(shí)、同向、同焊速對(duì)稱施焊，施焊過(guò)程層間溫度不得低于預(yù)熱溫度，焊后立即進(jìn)行消氫處理，其溫度為200℃～250℃，保溫0.5h～1h，預(yù)熱和后熱溫度應(yīng)均勻，在焊縫中心兩側(cè)，預(yù)熱區(qū)和后熱區(qū)的寬度應(yīng)各為板厚的3倍且不少于100mm，預(yù)熱和后熱及層間溫度測(cè)量，應(yīng)在距焊縫中心50mm處，用測(cè)溫儀對(duì)稱測(cè)量，每條焊縫測(cè)量點(diǎn)不少于3對(duì);

（6）焊接時(shí)起弧端應(yīng)采用后退起弧法，收弧端應(yīng)將弧坑添滿，并無(wú)弧坑缺陷。多層焊的層間接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，引弧點(diǎn)和熄弧點(diǎn)應(yīng)在坡口內(nèi)，嚴(yán)禁在球殼表面任意引弧;

（7）單側(cè)焊接完畢后，用碳弧氣刨背面清根，清根后用砂輪修磨刨槽和滲碳層，進(jìn)行100%滲透檢測(cè)，確認(rèn)無(wú)缺陷后，方可背面焊接;

（8）焊后應(yīng)對(duì)焊縫外觀進(jìn)行檢查，檢查前應(yīng)將熔渣、飛濺物清理干凈。焊縫和熱影響區(qū)表面不得有裂紋、氣孔、咬邊、夾渣、凹坑、未焊滿等缺陷，工卡具去除后表面進(jìn)行滲透檢測(cè)，也不得存在上述任何缺陷;

（9）焊后兩極間的內(nèi)直徑、赤道截面的大內(nèi)徑和最小內(nèi)徑三者之間的相互之差均應(yīng)小于GB50094-98標(biāo)準(zhǔn)要求。

（10）工藝墊板按圖樣要求進(jìn)行組對(duì)焊接。焊接工藝參數(shù)及其焊材的選用詳見(jiàn)焊接工藝卡。

8）無(wú)損檢測(cè)

（1）焊接工作完成后，對(duì)球罐的所有對(duì)接焊縫進(jìn)行γ射線全景暴光，按JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)要求，Ⅱ級(jí)合格，射線照像的質(zhì)量要求不應(yīng)低于AB級(jí);

（2）射線檢測(cè)合格后，再進(jìn)行20%超聲波復(fù)測(cè)，Ⅰ及合格;

（3）對(duì)球罐上工藝墊板等角焊縫進(jìn)行100%滲透檢測(cè)，Ⅰ及合格;

（4）對(duì)接焊縫的內(nèi)外表面均進(jìn)行100%磁粉檢測(cè)。

以上所有檢測(cè)合格后，方可進(jìn)行熱處理。

9）熱處理

利用柴油內(nèi)燃法對(duì)球罐進(jìn)行整體熱處理，熱處理前，應(yīng)以下準(zhǔn)備工作：

（1）先對(duì)球罐整體進(jìn)行保溫，保溫厚度100mm，保溫棉耐溫800℃以上;

（2）連接好油、氣、風(fēng)各管路，裝好燃燒器、上部煙囪，放好試板，接好熱電偶;

（3）松開(kāi)各柱間拉桿螺母;

（4）裝好各柱腿、柱腳位移調(diào)整裝置;

（5）消防車(chē)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)。

準(zhǔn)備工作就緒后，按圖樣或GB12337-1998要求，對(duì)球罐進(jìn)行整體熱處理，熱處理過(guò)程中，溫度每升高或降低100℃，對(duì)所有支柱調(diào)整一次，熱處理完畢后，溫度降至100℃以下，方可拆除保溫層。

熱處理工藝參數(shù)：熱處理溫度600±25℃，保溫1.3h，400℃范圍內(nèi)為30℃/h～50℃/h，400℃以下空冷。

測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)均勻布置在球殼表面，相鄰間距不于4.5m，溫差不大于130℃。

10）水壓試驗(yàn)

按圖樣要求進(jìn)行水壓試驗(yàn)，以無(wú)滲漏和無(wú)異?，F(xiàn)象為合格，試驗(yàn)壓力讀數(shù)應(yīng)以球罐頂部的壓力表為準(zhǔn)。水壓試驗(yàn)在充水、放水過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)沉降觀測(cè)，按GB50094-98要求，作實(shí)測(cè)記錄，水壓試驗(yàn)完成后，應(yīng)對(duì)所有對(duì)接焊縫表面進(jìn)行20%的磁粉檢測(cè)復(fù)查;

11）氣密性試驗(yàn)

按圖樣要求進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，試驗(yàn)用壓力表和安全閥均應(yīng)經(jīng)過(guò)校驗(yàn)合格;

12）刷漆

氣密性試驗(yàn)合格后，根據(jù)圖樣要求進(jìn)行表面除銹刷漆;

13）交工驗(yàn)收

球罐交工驗(yàn)收時(shí)，按GB50094-98要求提交竣工資料。

[1]GB12337-98鋼制球形儲(chǔ)罐.

[2]GB50094-98球形儲(chǔ)罐施工及驗(yàn)收規(guī)范.

[3]NK——400E吊車(chē)說(shuō)明書(shū).