大型常壓低溫液體貯槽的現(xiàn)場安裝與施工

李偉良浙江省天正設(shè)計工程有限公司 杭州310012

低溫液體貯槽是用于貯存空分產(chǎn)品液氧液氮及液氬的有效容器。大型空分都需要配置低溫液體貯存后備系統(tǒng)，需要大量的低溫貯槽以備空分緊急檢修時供氣，或低溫液體及氣體的外銷等。

低溫液體貯槽一般可分為大型常壓低溫液體貯槽和低溫液體真空貯槽。低溫液體真空貯槽其容積一般不大于300m3，可在制造廠內(nèi)整體制作(包括抽真空工序)完成，運輸至現(xiàn)場安裝就位;大型常壓低溫液體貯槽由于其體積龐大、超限運輸，運輸?shù)跹b成本大幅度上升，運輸?shù)跹b困難，有的甚至無法實現(xiàn)，因而需現(xiàn)場組裝。

1 結(jié)構(gòu)簡介

大型常壓低溫液體貯槽為立式平底拱蓋雙圓筒結(jié)構(gòu)，主要由內(nèi)筒、外筒、混凝土底座、絕熱層、盤梯及各種管線、閥門、儀表等組成。內(nèi)筒用于貯存低溫液體，夾層充填絕熱材料。外筒為常壓容器，夾層無法抽真空，絕熱方式為堆積絕熱。大型常壓低溫液體貯槽通常與液體生產(chǎn)裝置相匹配。

2 制造安裝施工工藝流程

大型常壓低溫液體貯槽采用廠內(nèi)制造，現(xiàn)場組焊成型。外筒材料一般為碳鋼，內(nèi)筒材料為不銹鋼(主要受壓元件)。其廠內(nèi)制作包括原材料質(zhì)保書、復驗、測厚、標記移植、放樣、下料、切割、刨邊、卷弧、酸洗、編號、包裝置于專用胎具上等工作;現(xiàn)場安裝包括半成品復驗、基礎(chǔ)驗收、絕熱基礎(chǔ)安裝、筒體拼裝、焊接、內(nèi)筒體A、B類焊縫100%X射線探傷，底板、頂蓋搭接焊縫及筒體與底板、頂蓋角焊縫100%著色檢查，底板真空試漏，外筒T型焊縫100%X射線探傷、其余焊縫100%著色，再進行強度試驗、脫脂干燥、氣密性試驗、珠光砂充填、油漆、工藝配管、附屬設(shè)備安裝、儀控等;最后設(shè)備整體冷試驗收。主要工藝流程見圖1。

圖1 低溫貯槽制造安裝工藝流程

3 現(xiàn)場安裝及施工前準備

3.1 施工準備

(1)組織施工人員熟悉圖紙和施工規(guī)范要求，明確施工方案確定的施工程序和安裝方案，明確貯槽施工各工序的質(zhì)量標準和安全注意事項。

(2)按工程總平面圖和施工組織設(shè)計的安排，布置施工場地。

(3)接通施工用電、用水、平整運輸通道和吊裝占位的場地。

(4)吊車、焊機、臺鉆、磨光機、彎管機、砂輪切割機、氧氣乙炔設(shè)備、腳手架等施工工具準備充足。

3.2 基礎(chǔ)驗收及定位

(1)檢查貯槽基礎(chǔ)標高、表面水平度及定位尺寸(包括內(nèi)外筒體錨固帶)并清理干凈。基礎(chǔ)驗收資料齊全，應有施工設(shè)計單位的基礎(chǔ)設(shè)計藍圖、混凝土石塊實驗報告、基礎(chǔ)竣工移交單，包括標高誤差、中心誤差、坐標位置等。水平標高基準點以設(shè)計圖為準。按藍圖技術(shù)要求和有關(guān)技術(shù)規(guī)范進行復查驗收，基礎(chǔ)檢查驗收后，資料歸入安裝施工檔案。

(2)根據(jù)圖紙要求，首先在基礎(chǔ)上定出0°、90°、180°、270°軸線及中心點，做出明顯的標記并作為基準。以指導以后的底板鋪設(shè)，并作為扶梯定位和管口方位的依據(jù)。

3.3 設(shè)備開箱清點驗收(半成品復驗)

按設(shè)備安裝順序?qū)ΜF(xiàn)場設(shè)備進行開箱清點，檢查質(zhì)量、核實數(shù)量，并做好記錄。開箱清點按設(shè)備供貨單位提供的裝箱清單為準。設(shè)備及材料清點完畢將檢查簽證收入檔案。

4 設(shè)備安裝

貯槽的安裝順序一般分為倒裝法和正裝法兩種。

4.1 倒裝法

倒裝法:外筒底板——外筒最上一圈筒節(jié)組焊并與外筒頂蓋復合——外筒其余筒體板——內(nèi)筒最上一圈筒節(jié)組焊并與內(nèi)筒頂蓋復合——內(nèi)筒其余筒體板——底部絕熱層——負荷均壓板——內(nèi)筒底板——內(nèi)筒附件的組裝——外筒平臺梯子及附件的組裝。

4.1.1 外筒底板裝配

(1)底板鋪設(shè):①根據(jù)藍圖排版圖進行排版及相應開孔;②檢查拼板尺寸、焊接坡口等是否符合要求;③根據(jù)拼板拼縫長度，按需切取墊板，并手工清理表面;④ 施焊所用焊條應干燥，焊畢應清理焊縫，清理焊縫邊緣的熔渣、飛濺物等。

(2)底板焊接:①焊接底板邊緣板對接焊縫及中幅板搭接焊縫;② 對接焊縫處，焊工對稱分布，隔縫跳焊;③焊后對焊縫進行打磨;④焊縫檢驗及真空檢漏。

(3)底部壓力灌漿:通過在底板上開幾個均布的開孔向其灌漿，同時還要校平貯槽底板，符合圖紙及有關(guān)技術(shù)文件要求，用壓漿法填稀濕混凝土，干固后用鋼板將開孔焊封嚴密。外槽底板壓力灌漿前應焊一節(jié)外槽體，外槽底板壓力灌漿后盡量避免在其上焊接任何構(gòu)件。

4.1.2 外筒頂部筒節(jié)及外筒頂蓋結(jié)合部

(1)檢查頂蓋扇形板、壓環(huán)、內(nèi)撐板、加強筋的成形尺寸與圖紙是否符合。

(2)在組裝平臺上將頂蓋組焊臨時支架焊接固定。

(3)將檢驗合格的聯(lián)接圈、加強圈吊待在組焊支架上，并將復合成的中間圓板裝架固定在中心管上，使其與聯(lián)接圈水平面的相對高度與圖紙尺寸相符。

(4)對稱定位點焊扇形板的裝配線及角度定位線。

(5)頂蓋扇形板預制裝配一次，搭接寬度允許偏差±5mm。

(6)對稱定位點焊扇形板與頂蓋聯(lián)接圈，對稱搭焊加強筋。

(7)扇形板壓口處用專用夾具夾緊，內(nèi)面搭焊，同時將扇形板內(nèi)面簡短焊縫按圖紙要求全部焊好，應按對稱順序逐塊進行。

(8)扇形板外面對稱定位點固。

(9)對稱焊接中心拼版與扇形板間環(huán)縫。按圖紙要求，在平臺上裝配聯(lián)接圈，裝配質(zhì)量符合要求后點焊固定，并按制定的焊接工藝規(guī)定施焊。

(10)檢查焊縫質(zhì)量，符合相關(guān)標準及圖紙規(guī)定。

4.1.3 外筒體板組裝

(1)在組裝平臺上按筒節(jié)尺寸劃線。

(2)用弧形樣板檢查已經(jīng)預壓成型的筒體板，其間隙不得大于2mm，放在平臺上檢查彎曲變形不得超過長度的0.1%，且不得大于4mm。

(3)采用槽鋼、鋼板組合件，脹圈制作時的弧度要與壁板內(nèi)圈吻合，以脹圈的曲率樣板檢查，間隙小于1mm，脹圈等分，接頭處用契子脹緊，用鋼板鋼性焊接。

(4)組裝時脹圈與壁板用卡子卡牢，連成一體，作為筒體提升組對時撐緊內(nèi)壁，防止變形。并保證筒體的垂直度和水平度等相關(guān)要求。

(5)嚴格按焊接工藝規(guī)范要求施焊，焊接時，焊工均勻分布，同一方向施焊。先焊縱縫外口，對接焊時可采用鎖板或其他卡具組對調(diào)整。

(6)組焊后用脹圈脹緊內(nèi)壁。

(7)檢查焊縫質(zhì)量，符合相關(guān)標準及圖紙規(guī)定。

組裝時一般在筒壁內(nèi)側(cè)400mm處立臨時桅桿(數(shù)量及選型由貯槽直徑與重量確定)均勻分布并加支撐固定，提升筒體時應確保各受力點受力均勻，同步提升且一定高度時應停止檢查。外筒體板完成后與底板組對角焊縫。

4.1.4 內(nèi)筒頂部筒節(jié)及內(nèi)筒頂蓋結(jié)合部

內(nèi)筒頂部筒節(jié)及內(nèi)筒頂蓋結(jié)合部的組裝與前述的外筒頂部筒節(jié)及外筒頂結(jié)合部的組裝方法類似。

4.1.5 內(nèi)筒體板組裝

內(nèi)筒體板的組裝與前述的外筒體板的組裝方法類似。

組裝時利用外筒內(nèi)側(cè)布置的桅桿作為吊裝點，在內(nèi)外筒壁上焊吊耳，用若干手拉葫蘆倒裝各筒節(jié)(方法同外筒)。內(nèi)筒頂蓋、筒體組焊完成后，提升整個內(nèi)筒體，高度必須滿足泡沫玻璃磚與均壓板施工要求，并將內(nèi)筒作臨時騰空固定，所有葫蘆應檢查受力均勻，手拉鏈條應鎖緊。

4.1.6 底部絕熱層泡沫玻璃磚的鋪設(shè)

施工前外筒底板與外筒最下一圈筒節(jié)組焊完畢，且變形應符合圖紙要求，表面雜物等需清理干凈，并需干燥后才能施工絕熱層。

(1)施工前泡沫玻璃磚必須進行復驗，保證強度和尺寸。

(2)在外筒底板上表面澆注混凝土平面板。

(3)泡沫玻璃磚縱橫交錯排列，層間結(jié)合緊密。保證直徑差＜±10mm，泡沫玻璃磚縫間隙≤2mm，水平度＜±5mm，垂直度＜6mm。

(4)用兩層或兩層以上塑料布交錯疊放作防水層，也可采用防水金屬保護板作防水層，嚴防混凝土中的水分進入泡沫玻璃絕熱層中。

4.1.7 負荷均壓板的安裝

(1)混凝土內(nèi)鋼筋可采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或不銹鋼。

(2)安裝過程中要采取措施保證底部泡沫玻璃絕熱層不受潮。

(3)混凝土澆制中保證平整度＜±6mm。

4.1.8 內(nèi)筒底板裝配

(1)根據(jù)藍圖排版圖進行排版，將各板鋪設(shè)好后點焊固定。嚴格按照規(guī)定的焊接工藝施焊，正確的焊接順序施焊，盡量減少焊后殘余變形。

(2)檢查底板組焊后局部凹凸變形，應符合要求。

(3)焊縫進行外觀檢查，符合有關(guān)技術(shù)文件的規(guī)定，然后對對接焊縫和角焊縫進行探傷檢查符合相關(guān)標準規(guī)定。

(4)焊縫真空盒檢漏。

內(nèi)筒底板安裝完成后放下內(nèi)筒體，與底板的角焊縫組焊，再完成底環(huán)板與中心底板的搭接縫(底環(huán)板的對接縫焊完后應及時檢查焊縫質(zhì)量，符合相關(guān)標準及圖紙規(guī)定)，按要求做好焊縫的真空檢漏工作。

4.1.9 內(nèi)筒附件組裝

(1)根據(jù)圖紙規(guī)定下料、打磨、裝配、檢查和焊接、清理、檢查等工序預制好編號備用。

(2)根據(jù)圖紙規(guī)定的尺寸劃線，確定內(nèi)筒的附屬件的位置，檢查管口的方位、尺寸等符合要求。根據(jù)實際尺寸修正各個管道，將法蘭、管接頭等管子裝配成整體，檢查合格后將其裝配在規(guī)定位置，再將其余所有剩余零部件(如人孔、接管)裝配并焊接。

4.1.10 外筒平臺梯子及附件的組裝

(1)自增壓器安裝。

(2)附屬零部件裝配。

(3)吊裝平臺梯子、扶手欄桿等。

(4)按圖紙要求組裝頂部呼吸閥、放空閥及珠光砂填充口等附件。

(5)氮封系統(tǒng)管閥就位裝配。

(6)儀表盤安裝、液面計、壓力表、儀表閥門、管路安裝、鉑熱電阻接線、分線盒安裝。儀表的安裝應便于就地觀測。配管前及時做好管道的清洗工作。

4.1.11 基礎(chǔ)沉降及壓力、氣密性試驗

在整體設(shè)備及管路、閥門等安裝完畢后，珠光砂填充之前，內(nèi)筒與大氣接觸情況下進行基礎(chǔ)沉降試驗。

(1)基礎(chǔ)沉降試驗

基礎(chǔ)沉降試驗步驟:①在設(shè)備基礎(chǔ)平臺及分配板圓周均勻選用8個觀測點，并做出標記。測量出充水前各觀測點的標高并記錄;②將符合要求的潔凈水充入內(nèi)筒。充水過程中內(nèi)筒氣相空間不允許出現(xiàn)正壓。充水過程中需通過目測盒尺檢測內(nèi)筒的機械穩(wěn)定性，同時加強對底部絕熱基礎(chǔ)層的觀察，只允許均勻下沉;③基礎(chǔ)沉降試驗合格后填寫基礎(chǔ)沉降試驗記錄報告。

(2)強度試驗

強度試驗在基礎(chǔ)沉降試驗合格后未排水前進行。強度試驗前應將所有管路加盲板、墊片密封，試驗前將內(nèi)筒錨固帶與內(nèi)筒壁板焊接好。試驗壓力按圖紙要求。

(3)氣密性試驗

內(nèi)筒強度試驗合格后進行氣密性試驗。試驗用氣用干燥氮氣或潔凈空氣，試驗壓力按圖紙要求，用無脂肥皂對內(nèi)筒所有連接管道進行檢查，同時檢查安全閥功能(正負壓開啟情況)和內(nèi)筒負壓承受能力。

(4)夾層試驗

內(nèi)外筒體之間的夾層也應進行強度和氣密性試驗。試驗在內(nèi)容器排水前進行，但絕對禁止與檢查安全閥負壓開啟情況和內(nèi)筒負壓承受能力同時進行，試驗壓力按圖紙要求。夾層試驗前將外殼下部的錨固帶拉緊并與外殼焊接固連。

4.1.12 內(nèi)筒的清洗、吹掃

內(nèi)筒鋼板在出廠時已進行脫脂處理，在設(shè)備基礎(chǔ)沉降試驗后放水的同時再次對內(nèi)筒壁上局部污染區(qū)域進行清洗，以最終達到空分設(shè)備表面清潔度的要求。排水完畢，應立即用干燥氮氣或干潔空氣對內(nèi)筒及管道進行吹掃干燥。

4.1.13 夾層珠光砂裝填

充填前應向內(nèi)筒充壓，使內(nèi)筒始終處于正壓。夾層中已經(jīng)安全干燥。珠光砂的裝填應在天晴時裝填，裝填須連續(xù)、均勻、快速、緊密，一次裝填完畢。

4.1.14 設(shè)備油漆

設(shè)備的外表面防腐處理嚴格按油漆工藝進行。

4.1.15 設(shè)備外部管道保冷

管道保溫按有關(guān)技術(shù)要求進行。

4.1.16 設(shè)備整體冷試

在各項檢查工作完成后可進行冷試車。在槽內(nèi)無壓力的情況下，通過充液管道緩慢充入深冷液體;同時檢查內(nèi)筒壓力，使之最高不超過內(nèi)筒允許正壓的90%，可通過控制充液量及增大氣體排放來控制;同時檢查罐體的溫度，內(nèi)筒預冷到規(guī)定程度時，充液速度才能加快，在整個充液過程中，必須持續(xù)監(jiān)控絕熱層的壓力，通過充氮環(huán)管向夾層充氣。設(shè)備整體冷試合格后方可交付使用。

4.2 正裝法

正裝法:正裝法與倒裝法其實大同小異，主要是設(shè)備從上到下的安裝順序特別是筒體板的組裝順序有所差異。這里只做簡要敘述，不再累述。

(1)外筒底板按設(shè)計圖鋪設(shè)、組焊。

(2)外筒最下一圈筒節(jié)組焊并與底板復合(選擇沒有接管的一塊壁板暫不焊接)。

(3)在外筒底板上表面澆注混凝土平面板。

(4)安裝除最上一圈筒節(jié)之外的外筒各圈筒節(jié)。

(5)利用外筒體架設(shè)防雨蓬布，并安裝通風設(shè)施，拆開最下一圈筒節(jié)中預先未焊的一壁作為出入口。

(6)待混凝土平面板干燥后鋪砌泡沫玻璃磚絕熱基礎(chǔ)。

(7)澆注泡沫玻璃磚上的混凝土負荷均壓板。

(8)在槽外施工場地分別進行內(nèi)、外筒拱頂與最上一圈內(nèi)、外筒節(jié)的組焊。

(9)待混凝土負荷均壓板干燥后進行內(nèi)筒底板安裝組焊，但保留環(huán)形邊緣板暫不焊接，以減少變形。

(10)選擇晴朗天氣拆除防雨蓬布，把在施工場地已經(jīng)組焊好的并經(jīng)X射線檢查合格內(nèi)筒節(jié)吊入規(guī)定位置，與內(nèi)筒底板點焊固定。

(11)把組焊好的內(nèi)筒拱頂(連同最上一節(jié)筒體)吊入并與內(nèi)筒筒體點焊固定。

(12)把組焊好的外筒拱頂(連同最上一節(jié)筒體)吊入并與外筒筒體焊接復合。

(13)完成內(nèi)筒未焊部分的焊接復合;安裝人孔和所有內(nèi)部管道。

(14)焊接以前作為出入口的外筒壁板并安裝梯子、平臺、安全護攔、閥門、儀表管路和其它附件。

(15)基礎(chǔ)沉降、水壓試驗、氣壓試驗。

(16)最終清洗、吹掃。

(17)填充珠光砂。

(18)設(shè)備油漆。

(19)調(diào)試投運。

4.3 現(xiàn)場組裝與焊接

在貯罐焊接之前必須按有關(guān)規(guī)范要求進行必要的焊接工藝評定，以驗證擬定的焊接工藝的正確性。凡參與工程焊接施工的焊工必須具有相應項目的焊工合格證。

4.3.1 組焊順序

為防止和減少焊接變形及應力，應選擇合理的組焊順序，焊接工藝流程見圖2。

圖2 現(xiàn)場組裝焊接工藝流程

4.3.2 罐底板焊接順序

罐底板采用手工焊時，宜按下列順序進行焊接。

(1)中幅采用手工焊時，應將短焊縫焊完再焊長焊縫，長焊縫焊接時，焊工應均勻?qū)ΨQ分由中心向外分段退焊。

(2)邊緣板的對接焊縫的焊接，焊工宜對稱分布隔縫跳焊。焊縫表面應光滑平整。為了減少焊接變形，罐底與底圈壁板的環(huán)形角焊縫焊工宜對稱分布在罐內(nèi)和罐外(罐內(nèi)焊工應在前約500mm處)，沿同一方向分段退焊。也可采取先焊內(nèi)圈再焊外圈的施焊順序;但對于內(nèi)筒(不銹鋼)貯罐，為了防止過熱，內(nèi)外圈焊縫不能同時焊接，宜先焊內(nèi)圈后焊外圈。

(3)最后焊接邊緣板與中幅板的連接縫，焊前應將邊緣板與中幅板之間的夾具松開或鏟除定位焊點，焊工應沿圓周均勻分布，分段跳焊，對底板的焊接過程中，焊工人數(shù)不宜過多過于集中。

4.3.3 罐壁的組裝焊接

(1)縱焊縫錯邊量不應超過壁厚的10%，環(huán)焊縫錯邊量不應超過壁厚的25%。

(2)先焊縱焊縫后焊環(huán)焊縫，當焊完相鄰兩圈板的縱焊縫后，再焊其中間的環(huán)焊縫，焊工應均勻分布，并沿同一方向施焊。

4.3.4 罐頂頂蓋的焊接順序

(1)先焊內(nèi)側(cè)的斷續(xù)焊縫，后焊外側(cè)的連續(xù)焊縫。

(2)徑向的長焊縫，宜采用隔縫對稱施焊方法，并由中心向外分段退焊。

(3)拱頂板與圓環(huán)板的焊接時，焊工應對稱均勻分布，并應沿同一方向分段退焊。

5 結(jié)語

大型常壓低溫液體貯槽作為貯存空分產(chǎn)品液氧液氮及液氬的有效容器，是大型空分不可或缺的后備系統(tǒng)。由于其設(shè)備本身的特點，只能在現(xiàn)場實現(xiàn)安裝施工。

因此大型低溫液體貯槽的現(xiàn)場安裝與施工是保證貯槽設(shè)備整體質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵所在。根據(jù)現(xiàn)場實際情況及工程特點，按設(shè)計施工圖紙，選擇切實可行的安全合理的施工方案，科學安排施工進度，并進行各節(jié)點的過程控制，就可創(chuàng)造出優(yōu)良的工程質(zhì)量。