浅谈立式圆筒形钢制焊接储罐的制作安装

陈伟艺

（福建省工业设备安装有限公司， 福建 厦门 361000）

0 引言

从当今石油化工行业的发展形势可以看出，立式圆筒形钢制焊接储罐是不可或缺的储油设备。因此，立式圆筒形钢制焊接储罐的制作安装对于设备安装企业来说，是一项可持续发展的工程项目。企业在保证施工质量和施工安全的前提下，若想获得更大的工程效益，就必须合理安排施工工序、慎重选择施工工艺、优化资源配置。本文主要从本人的实践经验出发，介绍立式圆筒形钢制焊接储罐制作安装的施工方法。

1 储罐制作安装

立式储罐总体采用群杆电动葫芦同步提升，倒装焊接配合施工工艺。此工艺应用了福建省一级工法《大型储罐电动葫芦提升倒装施工工法》，具有以下优点：储罐主体施工全部地面作业，不仅安全，功效高，而且节省了吊机、脚手架等施工费用。

储罐施工主要采用在罐区预制场预制，施工现场安装、焊接。这里重点介绍30000m3储罐的施工工艺。

1.1 罐体安装

储罐底板施工前，须对储罐基础进行检查及验收，对基础标高、方位等进行复测[1]。

1.2 储罐防腐

储罐防腐，须在焊接、试漏、试压、附件安装及基础沉降观测等工序完成，且质检合格后才可进行施工。对于内浮顶储罐，其内壁的防腐施工，应在储罐严密性试验合格后，铝制浮顶安装前。

储罐防腐采用喷砂除锈的方式对钢板金属表面进行处理，使金属表面的除锈等级符合国家规范或设计文件的要求。除锈后的金属表面，为避免返锈须尽快安排油漆涂刷施工，其时间间隔不宜超过8 小时[2]。除锈防腐施工时，应注意以下事项：

（1）钢板金属表面温度如果低于露点以上3℃，或相对湿度大于70%的时候，不宜进行喷砂除锈的施工。

（2）出现雨、雾及风力大于5 级的气候情况时，不得进行室外防腐蚀工作的施工。

罐体所有板材在下料、卷制后进行防腐处理，并留出焊接位置即焊缝左右各留出5cm，待罐体安装完成并进行水压试验后，再用角向磨光机进行人工除锈，补好罐体防腐。

防腐蚀施工工序：

1.3 罐底安装

储罐底板安装存在焊接工程量大、焊后易变形等特点，因此储罐底板组装采用搭接施工，因为搭接比对接在下料、组装以及防止焊接变形等方面更优。搭接焊缝宜采用CO2气体保护焊[3]，能够保证储罐底板焊缝的焊接质量。CO2气体保护焊工作效率高，是手工焊接的2～3 倍；生产成本低，大约是手工焊接的60%；熔透性好，一次熔深可达10mm，探伤合格率可达到98%；焊缝抗裂性好，焊缝线能量小，焊接受热面小，因此变形和应力也相应减小，同时提高功效，缩短工期。

罐底板铺设组对：

罐底板铺设时先铺边缘板再铺中幅板。按计算得出的划线半径划出罐底边缘板外圆周线，每隔3～4m 作好标记，画出中幅板的中心线和区域长条中幅板的位置，经全部检查核对无误后，开始底板的铺设，弓形边缘板按编号组对，对接焊缝的焊接必须采取反变形措施。在铺边缘板时，在边缘板底下得加垫板，垫板应与对接的两块底板贴紧，其间隙用塞尺检测不得大于1mm。对接焊缝应完全焊透，表面应平整。焊接前应注意焊口的清洁与干燥，在钢板接口处不许夹有泥沙、油污及钢锈等杂质。边缘板对接边的间隙内大外小。边缘板铺设完毕后先焊接边缘板对接缝外侧300mm，并打磨至与边缘板表面平齐，然后进行探伤及中幅板铺设等。罐底中幅板从储罐中心向外铺设，先铺中心横向钢板，储罐中心附近中幅板铺设完，进行罐底中心点的移植，检查无误后，用样冲打出明显标记。中幅板采用搭接接头，其搭接宽度允许偏差±5mm。在中幅板的搭接处应采用火焰加热打弯，使之圆滑过渡。中幅板的搭接三层板叠加部分应将上层板切角，并在上层底板铺设前，先焊接上层底板覆盖部分的角焊缝。

在组对焊接时得注意焊接顺序：先焊边缘板外端300mm→中幅板短焊缝→中幅板长焊缝→罐壁最底层和边缘板环形角焊缝→边缘板剩余焊缝焊接→边缘板与中幅板间搭接焊缝。中幅板焊接时应先焊短焊缝（即将钢板接长，宽度方向不变），后焊长焊缝（即将钢板沿长边接起来，变宽），短缝焊接顺序应由中心向两边对称施焊，如图1 横板短边的1、1 焊接顺序。长焊由多名焊工自中心向两端分段施焊，并采取分段逆向焊法。如图1 竖向一、二板，二、三板的7～13 焊接顺序。然后再焊横板与竖板间的焊缝，如图1 中2～6 焊接顺序。罐底焊接顺序示意图见图1。

图1 罐底焊接顺序示意图

焊前先点固，将搭接边打平，贴紧，每隔300～400mm 点一点。焊接过程中如发现焊缝起鼓时，立即用木锤趁热打平。罐底焊接完毕后，所有底板的焊缝应采用真空箱进行严密性试验，试验负压值不得低于53kPa，以无渗漏为合格。

1.4 罐壁板组装

储罐采用电动葫芦挂在拔杆上起吊罐壁进行倒装。当上一层壁板提升组焊完成后，就可以把提升杆放下，然后下移胀圈，再进行下一壁板的提升，直到整个罐体组焊完成。在壁板提升的过程中，为了方便观测到每一层壁板的提升高度，以及更好地控制储罐提升速度，壁板围板之前可以将上一层壁板的高度、尺寸标注在临近提升架的壁板上。在储罐壁板组对安装之前，要对已预制完成的板材的几何尺寸进行复核，在确认合格后，才能够进行组装。

储罐壁板的对接组焊，须按罐内侧对齐的方式进行。围板时，应根据顶层壁板的展开图，在罐底边缘板上标记出0o、90o、135o、180o、270o的位置，然后利用吊车先从0°的位置开始进行围板，可同时向两侧围板。钢板吊装就位后，利用卡具调整间隙，再用卡销进行固定。必要时，可利用斜销打入壁板下端面与罐底边缘板之间，来调整壁板上端面的水平，再用专门卡具来控制垂直度、椭圆度、间隙。每层壁板间的纵向垂直度组对和对接间隙，可用专门的日字卡、方锥和三角销进行调整。调整好后，再进行纵向焊缝的焊接。顶层壁板纵向焊缝焊接完成后，须进行上口水平度的检查，复检合格后才可进行顶板的安装。顶板安装好后可进行第二圈壁板安装。

顶层壁板和顶板安装完成后，就可以开始安装第二层壁板了。方法如顶层壁板一样，并留出一道活口不进行焊接。第二层壁板吊装的时候，在罐内安装胀圈和组对。应按照要求，检查和调整提升设备，确认无误后再提升。在环缝组对的时候，宜在壁板内侧每500mm 左右的位置点焊一块矩形板，以此来防止环缝的焊接变形。壁板纵缝的内侧自上而下，每500mm 左右点焊弧形板。第二层壁板安装好后，再将胀圈落下与底部连接，方法和顶层壁板做法相同。环缝、纵缝全部焊接完成后，须根据相关规范对壁板的焊缝质量、几何尺寸进行检验。

检验合格后，再根据上述的做法安装第三、第四层壁板，以此类推，直到最后一层壁板安装完成。在底层壁板的纵缝、上部环缝焊接完成以后，将胀圈落下和底部连接，再开启提升设备，使储罐提升160～200mm，然后再撤除原有的垫块，最后在底层壁板的安装线两侧设挡板，使壁板就位。底板与底层壁板的环向内外角焊缝，可安排数名焊工均匀对称分布在储罐内外两侧，利用分段退焊法，沿同一方向同时进行焊接。

在进行壁板吊装组对施工的时候，可事先在每条纵缝的下端面放进一截大约4.5mm 厚的扁铁，以此来保证壁板下部组对的间隙。当发现壁板纵缝需要调整的时候，只须调整壁板上端面的日字卡，以此来确保每条焊缝的间隙保持相互一致，另外，每两块相邻的壁板的上端面也必须保持相互平齐。当环向焊缝需要调整的时候，应采取边调整边点焊的方式，在每隔200mm 的位置点焊一点，调整的时候须保证上下层壁板的内侧保持平齐。顶层壁板除外，余下各圈壁板的安装都须以上一圈壁板焊接后的周长尺寸作为标准。

壁板组装完成后，应进行检查，且须符合以下规定：

（1）罐顶层壁板相邻的两块壁板上端面水平的允许偏差应≤2mm。检测整个圆周，任意两点的水平允许偏差≤6mm[4]；

（2）罐顶层壁板的铅垂允许偏差≤3mm；

（3）壁板组装焊接完成后，顶层壁板1m 高的水平位置上，内表面任意点半径的允许偏差为±25mm。

（4）其余各层壁板的铅垂允许偏差≤该圈壁板高度的0.3%；

（5）组装焊接后的焊缝角变形可利用1m 长的弧形样板进行检查，如板厚≤12mm 时角变形≤10mm；如板厚为12＜δ≤25mm 时角变形≤8mm。

（6）组装焊接后，罐壁的局部凹凸变形应平缓，不得有突然起伏。

1.5 顶板安装

在顶圈壁板及顶部槽钢安装好后，需先进行顶部网壳安装，网壳安装合格后进行顶板铺设安装。网壳可采用三角形网壳，工厂预制现场螺栓组装，从外圆往内安装。

固定顶板预制前，应先据图纸和材料尺寸绘制排板图。安装时应据排板图等分划线、点焊罐顶板的定位挡板，顶板搭接宽度允许偏差为±5mm。罐顶应成型美观，其凹凸变形在组装焊接完毕后用1.5m 长的样板测量，间隙不应大于15mm。罐顶板的焊接应先焊内侧的断续焊缝，后焊外部的连续焊缝。连续焊缝宜采用隔缝对称施焊方法,并由中心向外分段退焊。顶板和槽钢的环缝应由几名焊工对称均匀分布，沿同一方向采用分段退焊。为便于吊装和人员进出，应在罐顶板上留几个口最后焊。

1.6 无损检测

（1）罐底边缘板的焊接边，距边缘100mm 范围内，应按JB4730《压力容器无损检测》进行超声波探伤检查，其结果达到III 级为合格[5]；

（2）边缘板间每条对接焊缝外端300mm 范围内按JB4730 进行射线探伤检查，其结果达到III 级为合格；

（3）底板三层钢板重叠部分的搭接接头焊缝焊完后在沿三个方向各200mm 范围内应进行渗透探伤；

（4）底圈壁板与罐底的T 形接头的罐内角焊缝应进行磁粉探伤，按JB4730 要求I 级为合格；

（5）对罐壁板焊缝进行射线探伤，按JB4730 要求III 级合格。

1.7 附件安装

储罐的附件包括铝制内浮盘、量油管、排水管、开孔接管、加强圈等。

3 结束语

在实际施工中，立式圆筒形钢制焊接储罐的制作安装存在着不同的施工工艺和施工工序，我们应当在保证施工质量和施工安全的同时，不断探索，寻找出更好的施工方法，达到资源配置的最优化，创造更大的工程效益。