大型立式圓形儲(chǔ)罐內(nèi)浮頂?shù)妮o助制作安裝

何貴全 梁 儀 覃正華 林秋蕙 王慶峰

廣西建工集團(tuán)第二安裝建設(shè)有限公司 廣西 柳州 545006

我國(guó)石油化工儲(chǔ)備油庫(kù)，多為大型立式圓形內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐，是目前油庫(kù)最安全的儲(chǔ)油設(shè)備。內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐是內(nèi)浮頂漂浮于液面上，使液相無(wú)蒸發(fā)空間，可減少85%～90%的蒸發(fā)損失，且通過內(nèi)浮頂阻隔了空氣與儲(chǔ)液的較多接觸，減少火災(zāi)危險(xiǎn)發(fā)生的概率。傳統(tǒng)的內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐存在安裝分片組裝多、焊縫量大，罐內(nèi)空間受限不利焊接、校正等施工難題[1-4]。因此，在內(nèi)浮頂制作安裝中，通過搭設(shè)臨時(shí)微調(diào)平臺(tái)，在微調(diào)平臺(tái)上組裝焊接內(nèi)浮頂，可有效控制內(nèi)浮頂?shù)膸缀纬叽绾徒M裝變形。將高處作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛娌僮?，避免了高處作業(yè)，提高了安裝精度及內(nèi)浮頂焊縫質(zhì)量。

1 工程概況

廣西永盛石油化工有限公司石化倉(cāng)儲(chǔ)項(xiàng)目位于欽州市欽州港，項(xiàng)目總占地36 175.76 m2，石化倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)建設(shè)規(guī)模為70 000 m3，包括：建設(shè)3個(gè)10 000 m3柴油儲(chǔ)罐，8個(gè)5 000 m3儲(chǔ)罐（其中2個(gè)汽油儲(chǔ)罐、2個(gè)混合芳烴儲(chǔ)罐、2個(gè)石腦油儲(chǔ)罐、2個(gè)MTBE儲(chǔ)罐），2個(gè)1 500 m3消防水罐及其配套的設(shè)施（圖1）。

圖1 項(xiàng)目實(shí)況

本項(xiàng)目采用的大型立式圓形儲(chǔ)罐內(nèi)浮頂輔助制作安裝技術(shù)，效果顯著。使內(nèi)浮頂?shù)慕M裝變形得到控制，提高了安裝精度及內(nèi)浮頂焊縫質(zhì)量，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，縮短了工期，降低了成本。

2 工藝原理

在傳統(tǒng)的施工工藝上增加一個(gè)輔助制作安裝平臺(tái)（簡(jiǎn)稱：微調(diào)平臺(tái)），即在儲(chǔ)罐內(nèi)底板上搭設(shè)一個(gè)一定高度的臨時(shí)微調(diào)平臺(tái)，根據(jù)排版圖確定預(yù)制鋼板組裝的先后順序，依次通過進(jìn)料口安裝的托架（高度與罐內(nèi)微調(diào)平臺(tái)一致），用卷?yè)P(yáng)機(jī)拖拽至微調(diào)平臺(tái)上相應(yīng)的位置進(jìn)行定位組裝，節(jié)省了罐內(nèi)的有限空間，減少了材料的二次搬運(yùn)，節(jié)約了吊車臺(tái)班。同時(shí)，對(duì)于內(nèi)浮頂下表面焊縫的焊接，焊工站在作業(yè)平臺(tái)下面就可以進(jìn)行焊接作業(yè)。

3 施工工藝流程

施工前準(zhǔn)備→臨時(shí)微調(diào)平臺(tái)制作組裝→內(nèi)浮頂構(gòu)件放樣、下料預(yù)制→單盤板組裝→單盤板焊接→浮艙底板組裝、焊接→浮艙內(nèi)外側(cè)板、邊緣板等組裝、焊接→浮艙支柱、浮艙頂板安裝、焊接→內(nèi)浮頂附件安裝焊接→導(dǎo)向管安裝→臨時(shí)微調(diào)平臺(tái)拆除→質(zhì)量檢驗(yàn)

4 主要工藝操作要點(diǎn)

4.1 臨時(shí)微調(diào)平臺(tái)的制作組裝

1）微調(diào)平臺(tái)制作：微調(diào)平臺(tái)由定型化的立柱、可調(diào)頂托、連桿、節(jié)點(diǎn)、支撐等制作組裝而成，立柱由鋼管與可調(diào)頂托組成，連桿由槽鋼加工制作而成，節(jié)點(diǎn)由鋼板及卡扣式固定裝置焊接而成，支撐采用鋼管及角鋼加工制作而成，可調(diào)頂托由螺桿和螺母兩部分組成，這些構(gòu)件可在加工廠完成制作（圖2）。

圖2 微調(diào)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意

2）對(duì)提前預(yù)制好的平臺(tái)各部件進(jìn)行清點(diǎn)、分類擺放，以便安裝選用。

3）測(cè)量放線，將臨時(shí)微調(diào)平臺(tái)立柱定位點(diǎn)用記號(hào)筆標(biāo)注，立柱從圓心向外輻射，按照平臺(tái)縱向梁長(zhǎng)度呈若干個(gè)圓周形安裝。

4）安裝平臺(tái)縱橫連接梁，檢查每個(gè)立柱的穩(wěn)定情況及平臺(tái)的整體穩(wěn)定性，對(duì)穩(wěn)定性不好的點(diǎn)進(jìn)行局部加固。

5）用水準(zhǔn)儀進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量，通過調(diào)節(jié)平臺(tái)立柱頂部的可調(diào)頂托，調(diào)整平臺(tái)內(nèi)各個(gè)柱頂點(diǎn)的標(biāo)高誤差，誤差控制在±5 mm以內(nèi)。

6）微調(diào)平臺(tái)整體水平度調(diào)整好后，將平臺(tái)進(jìn)行全面加固，平臺(tái)邊緣與罐壁頂緊，在距離立柱底部200 mm處加連續(xù)剪刀撐，確保微調(diào)平臺(tái)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。

7）微調(diào)平臺(tái)搭設(shè)完畢后，經(jīng)檢驗(yàn)合格并確保安全后，方可進(jìn)行內(nèi)浮頂構(gòu)件的組裝。

4.2 內(nèi)浮頂構(gòu)件放樣、下料、預(yù)制

1）技術(shù)人員按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求及材料實(shí)際規(guī)格尺寸，用CAD軟件與計(jì)算機(jī)輔助放樣，確定浮艙底板、單盤板排版圖。

2）進(jìn)行合理的焊接結(jié)構(gòu)優(yōu)化，合理安排焊縫位置，確定每塊鋼板的下料尺寸、安裝位置。

3）下料人員嚴(yán)格按照放樣及排版圖進(jìn)行下料，并對(duì)下料的鋼板進(jìn)行標(biāo)號(hào)，分類存放。鋼板按比例預(yù)留切割余量3～5 mm。下料時(shí)采用等離子切割機(jī)下料。下料后用角向磨光機(jī)對(duì)切割邊緣進(jìn)行打磨處理。

4）浮艙外環(huán)板、邊緣板、頂板、底板、隔艙板的預(yù)制，拼接時(shí)采用全熔透對(duì)接焊縫，浮艙底板及頂板預(yù)制后，其平面度應(yīng)用直線樣板檢查，間隙≤5 mm。

5）內(nèi)外側(cè)板滾圓要求同壁板，卷好后放在專用胎具上。

6）浮艙進(jìn)行分段預(yù)制，應(yīng)符合下列規(guī)定：浮艙底板、頂板平面度用直線樣板檢查，間隙≤5 mm；浮艙內(nèi)、外邊緣板用弧形樣板檢查，間隙≤10 mm；分段預(yù)制浮艙（圖3）的幾何尺寸允許偏差，應(yīng)符合表1規(guī)定。

圖3 分段預(yù)制浮艙幾何尺寸測(cè)量部位

表1 分段預(yù)制浮艙的幾何尺寸允許偏差

4.3 單盤板組裝

1）內(nèi)浮頂各預(yù)制鋼板、構(gòu)件進(jìn)料，根據(jù)排版圖各預(yù)制鋼板、構(gòu)件組裝的先后順序，依次通過進(jìn)料口安裝的托架（高度與罐內(nèi)微調(diào)平臺(tái)一致），用汽車吊將預(yù)制鋼板吊到托架上，然后用卷?yè)P(yáng)機(jī)拖拽至微調(diào)平臺(tái)上相應(yīng)的位置進(jìn)行定位組裝。

2）首先找出儲(chǔ)罐底板的中心點(diǎn)，并做標(biāo)記，用線墜對(duì)準(zhǔn)罐底板中心點(diǎn)，按照單盤板排版圖（圖4）先在臨時(shí)微調(diào)平臺(tái)確定單盤板中心點(diǎn)，鋪設(shè)排版圖標(biāo)志1的第1塊中心定位板。按圖紙標(biāo)定的方位，畫出2條互相垂直的中心線。按排版圖首先鋪設(shè)單盤板中心板，并在中心板上畫出縱橫中心線，縱橫中心線應(yīng)與罐底中心線重合，在單盤板的中心打上沖眼，并做出明顯標(biāo)記。

圖4 單盤板排版

3）以第1塊中心板為定位板，按照單盤板排版圖向兩邊依序?qū)ΨQ鋪設(shè)第2—29塊單盤板。單盤板接頭形式為搭接，搭接長(zhǎng)度為30 mm。

4）單盤板鋪設(shè)完成，以單盤板圓點(diǎn)為中心，畫出弓形外邊緣板的圓周線，然后鋪設(shè)第30—41塊弓形外邊緣板。

5）單盤板安裝定位完成后，經(jīng)檢查確認(rèn)后通過點(diǎn)焊固定，點(diǎn)焊時(shí)要注意使各板長(zhǎng)邊壓實(shí)緊靠，焊接前再進(jìn)行壓縫點(diǎn)焊，然后進(jìn)行正式焊接。

4.4 單盤板焊接

1）單盤板組裝完畢后，經(jīng)檢驗(yàn)合格并形成記錄。

2）單盤板焊接接頭采用搭接形式，焊接方法采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，采用ER49-1、φ1.2 mm焊絲，或采用手工電弧焊，采用J427、φ3.2 mm焊條。

3）按照單盤板排版圖，先焊底部的間斷焊縫或定位焊縫，后焊單盤板上面的長(zhǎng)焊縫。

4）焊接時(shí)，先焊短焊縫，后焊長(zhǎng)焊縫，由中心向外分段跳焊。始端應(yīng)采用后退起弧法，終端應(yīng)將弧坑填滿。

5）焊接弓形外邊緣板，對(duì)接焊縫的初層焊道，采用焊工均勻分布、對(duì)稱施焊方法，邊緣板與中幅板之間的收縮縫第1層焊接，采用分段退焊法。

6）鋼板厚度大于或等于6 mm組成的搭接角焊縫，應(yīng)至少焊2遍。

7）單盤板的局部凹凸變形，不能明顯影響外觀及浮頂排水。

4.5 浮艙底板組裝、焊接

1）首先把已下料的浮艙底板拖至臨時(shí)微調(diào)平臺(tái)上，按照?qǐng)D紙鋪設(shè)第1塊浮艙底板。

2）以第1塊浮艙底板為基礎(chǔ)，從第1塊浮艙底板開始，向兩邊展開，鋪設(shè)剩余的浮艙底板，浮艙底板接頭形式為搭接。

3）浮艙底板安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：浮艙底板平面度用直線樣板檢查，間隙不應(yīng)大于5 mm；浮艙底板鋪設(shè)搭接長(zhǎng)度允許偏差為±5 mm。搭接好的浮艙底板點(diǎn)焊固定參數(shù)必須和焊接時(shí)的參數(shù)一致。

4）浮艙底板直接與油面接觸，焊接質(zhì)量是影響浮艙是否滲漏的最關(guān)鍵因素，因此，浮艙底板上表面采用手工電弧焊，采用J427、φ3.2 mm焊條焊接，底板下表面采用斷續(xù)焊的焊接工藝。

5）浮艙底板點(diǎn)焊固定完成后方可進(jìn)行焊接，浮艙底板和單盤板的連接在浮艙焊接結(jié)束后進(jìn)行。

6）浮艙底板的焊接方法：采取跳躍焊，焊工均勻分布，同時(shí)焊接，先焊接艙內(nèi)焊縫，再焊接艙外焊縫。

7）浮艙底板的焊接順序：采取跳躍焊，焊工在0°、90°、180°、270°位置均勻分布，順時(shí)針方向同時(shí)焊接，先焊接艙內(nèi)焊縫，再焊接艙外焊縫。

4.6 浮艙內(nèi)外側(cè)板、邊緣板等的組裝、焊接

1）浮船的內(nèi)外側(cè)板下料時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制尺寸偏差并打上組裝控制線（每張板的四角均打上組裝位置線），切割時(shí)采用半自動(dòng)切割機(jī)，鋼板邊緣加工面應(yīng)光滑、無(wú)熔渣及氧化皮，且不得有分層、裂紋和夾渣等缺陷。

2）船艙外側(cè)板彈性密封連接孔用磁力鉆鉆孔。

3）內(nèi)外側(cè)板滾圓要求同壁板，卷好后放在專用胎 具上。

4）在臨時(shí)微調(diào)平臺(tái)上鋪好浮艙底板后，再鋪設(shè)浮艙內(nèi)外邊緣板，然后劃出隔板、支撐、加強(qiáng)筋的安裝位置線，按位置線要求進(jìn)行組對(duì)焊接。

5）浮頂環(huán)板、外邊緣環(huán)板的組裝，應(yīng)符合下列規(guī)定：浮頂環(huán)板、外邊緣環(huán)板對(duì)接接頭的錯(cuò)邊量不應(yīng)大于板厚的0.15倍，且不應(yīng)大于1.5 mm，對(duì)口間隙為2 mm±1 mm；浮頂外邊緣環(huán)板垂直度不應(yīng)大于3 mm；用弧形樣板檢查浮頂環(huán)板、外邊緣環(huán)板的凹凸變形情況，弧形樣板與浮頂環(huán)板、外邊緣環(huán)板的局部間隙不應(yīng)大于10 mm。

6）浮艙進(jìn)行分段預(yù)制，應(yīng)符合下列規(guī)定：浮艙外邊緣環(huán)板垂直度不應(yīng)大于3 mm；浮艙內(nèi)、外邊緣板用弧形樣板檢查，間隙不應(yīng)大于10 mm；浮艙外邊緣環(huán)板與底圈罐壁間隙允許偏差應(yīng)為±15 mm。

7）浮艙安裝點(diǎn)焊固定合格后，采用全熔透焊對(duì)浮艙進(jìn)行逐個(gè)焊接。

8）浮船內(nèi)外側(cè)板的焊接采用手工電弧焊，焊工均勻分布，同時(shí)沿同一方向進(jìn)行焊接。焊接前應(yīng)打斜支撐防止變形。

9）浮艙邊緣板遵循先焊立縫，后焊角焊縫的原則。

4.7 浮艙支柱及浮艙頂板的安裝、焊接

1）浮艙焊接完成后，依據(jù)圖紙?jiān)诟∨摰装宥ㄎ桓∨撝е恢?，用氧乙炔火焰割孔?/p>

2）切孔完成，同步安裝浮艙頂板、浮艙支柱。浮艙頂板的搭接長(zhǎng)度允許偏差應(yīng)為±5 mm。安裝浮艙時(shí)對(duì)應(yīng)安裝上浮艙支柱，并在支柱與浮艙底板、頂板接觸位置進(jìn)行滿焊。浮艙頂板的局部凹凸變形，應(yīng)用直線樣板測(cè)量，不應(yīng)大于15 mm。

3）浮艙頂板焊接由中心向外依次進(jìn)行，焊工均勻分布，先分段退焊頂板上面的短焊縫，后分段退焊周圍的角焊縫，焊接完成后分段焊接浮艙底板和單盤板連接處。

4）內(nèi)浮頂組裝、焊接后的幾何尺寸應(yīng)符合下列規(guī)定：內(nèi)浮頂外邊緣環(huán)板的半徑允許偏差應(yīng)為±10 mm。內(nèi)浮頂外邊緣環(huán)板焊接完畢后，其垂直偏差應(yīng)為±3 mm；用弧形樣板測(cè)量其內(nèi)弧，間隙不應(yīng)大于8 mm。內(nèi)浮頂外邊緣環(huán)板與底圈壁板之間的間隙在安裝位置允許偏差應(yīng)為±10 mm。頂板焊接采用先短縫后長(zhǎng)縫，從中心向周邊，隔一道焊一道的方式，控制焊接變形量，保證浮頂頂板無(wú)積水現(xiàn)象。

4.8 內(nèi)浮頂附件安裝焊接

1）按照?qǐng)D紙尺寸定位出“浮艙”人孔、單盤支柱、呼吸閥、單盤人孔位置，并用氧乙炔火焰切割開孔。

2）開孔完成后應(yīng)對(duì)附件進(jìn)行點(diǎn)焊固定安裝。

3）點(diǎn)焊固定完成后，附件焊口處打磨干凈，進(jìn)行 滿焊。

4.9 導(dǎo)向管安裝

1）在地面預(yù)制導(dǎo)向管，定位并切割導(dǎo)向管放置口。導(dǎo)向管預(yù)制時(shí)，拉線控制導(dǎo)向管平直度。導(dǎo)向管放置口定位后，先切割小孔，拉線控制上下孔位置，確保垂直對(duì)齊。

2）導(dǎo)向管預(yù)制完成并定位切割導(dǎo)向管放置口后，進(jìn)行導(dǎo)向管吊裝焊接。

4.10 內(nèi)浮頂臨時(shí)微調(diào)平臺(tái)拆除

內(nèi)浮頂整體安裝完成后，采用由靠近罐壁人孔的位置從外往里的方式向罐體中心進(jìn)行拆除，遵循“先支的后拆，后支的先拆”的原則，拆除內(nèi)浮頂臨時(shí)微調(diào)平臺(tái)的構(gòu)件，從罐壁人孔移出。

5 質(zhì)量檢驗(yàn)

5.1 焊縫檢驗(yàn)

焊縫外觀檢驗(yàn)主要檢驗(yàn)焊件是否變形，有無(wú)咬邊、氣孔、夾渣、裂紋等表面缺陷，用焊接檢驗(yàn)尺測(cè)量焊縫余高、焊瘤、錯(cuò)口等。

5.2 浮船致密性試驗(yàn)

船艙底板采用真空箱試漏，負(fù)壓值大于53 kPa，船艙內(nèi)外側(cè)板用煤油試漏。浮頂附件與底板用煤油試漏，若發(fā)現(xiàn)滲漏應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，直至合格。

5.3 內(nèi)浮頂?shù)纳翟囼?yàn)

在油罐充、放水過程中進(jìn)行，以浮頂升降平穩(wěn)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、密封裝置、自動(dòng)通氣閥支柱等有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，部件間無(wú)卡澀、干擾現(xiàn)象，浮頂與液面接觸部位無(wú)滲漏等為合格。

5.4 幾何尺寸檢驗(yàn)

組裝焊接后檢查內(nèi)浮頂外邊緣環(huán)板半徑允許偏差不得大于±10 mm，內(nèi)浮頂外邊緣環(huán)板垂直偏差為±3 mm，用弧形樣板測(cè)量其內(nèi)弧，間隙不應(yīng)大于8 mm，內(nèi)浮頂外邊緣環(huán)板與底圈壁板之間的間隙在安裝位置允許偏差為±10 mm。

6 結(jié)語(yǔ)

大型立式圓形內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐由罐底板、內(nèi)浮頂、罐壁板、平臺(tái)、樓梯及附件等組成，施工工藝復(fù)雜，尤其內(nèi)浮頂?shù)闹谱靼惭b施工難度大，施工質(zhì)量難以保證。

大型立式圓形儲(chǔ)罐內(nèi)浮頂輔助制作安裝技術(shù)采用微調(diào)平臺(tái)制作安裝工藝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需大型機(jī)械加工，用料廣泛。調(diào)節(jié)立柱頂上的頂托螺母調(diào)整微調(diào)平臺(tái)的整體水平度，在微調(diào)平臺(tái)上組裝焊接內(nèi)浮頂，可以根據(jù)設(shè)計(jì)控制內(nèi)浮頂?shù)膸缀纬叽?、整體變形，安裝精度高，同時(shí)提高內(nèi)浮頂焊接質(zhì)量，減少返工、返修費(fèi)用。減少了材料的二次搬運(yùn)，節(jié)約吊車臺(tái)班，施工進(jìn)度快，費(fèi)用低，同時(shí)將高處作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛娌僮鳎档土税踩L(fēng)險(xiǎn)。

近年來，我公司承建的中石化廣西柳州鷓鴣江油庫(kù)隱患改造工程及廣西廣明碼頭倉(cāng)儲(chǔ)有限公司儲(chǔ)罐擴(kuò)建工程等多個(gè)項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐浮頂施工均采用本技術(shù)施工，使施工質(zhì)量、工期得到保證，施工工藝安全可靠、節(jié)約成本，具有很高的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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